Thanh trùng Pasteur ở nhiệt độ bảo nhiều

250px|thumbnail|Hệ thống thanh trùng kem theo phương pháp Pasteur và các cuộn dây làm lạnh tại nhà máy sản xuất bơ Murgon, 1939

Phương pháp tiệt trùng Pasteur là quy trình làm nóng thực phẩm [luôn là chất lỏng] đến một nhiệt độ nhất định trong một khoảng thời gian xác định trước rồi sau đó làm lạnh đột ngột. Phương pháp này làm chậm qua trình hư, hỏng của thức ăn gây ra do vi sinh vật. Ngày nay, quy trình này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bơ sữa và thực phẩm để kiểm soát vi khuẩn và bảo quản thực phẩm đủ lâu cho đến khi được tiêu thụ.[1]

Không giống khử trùng, phương pháp Pasteur không có mục đích tiêu diệt vi sinh vật. Thay vào đó, phương pháp này nhằm giảm số lượng mầm bệnh có thể có để chúng không còn khả năng gây bệnh. Việc khử trùng thực phẩm theo quy mô thương mại không phải là phổ biến vì nó làm ảnh hưởng xấu đến mùi vị và chất lượng của sản phẩm. Một số thực phẩm, chẳng hạn như bơ sữa, có thể được làm nóng già để đảm bảo các vi sinh vật gây bệnh bị tiêu diệt.[2]

Lịch sử

Phương pháp đun nóng rượu nhằm mục đích bảo quản đã được biết đến ở Trung Quốc từ năm 1117[3] và đã được ghi nhận ở Nhật Bản năm 1568 trong cuốn Tamonin-nikki.

Tuy nhiên, phương pháp thanh trùng hiện đại liên quan đến việc làm lạnh nhanh xuất hiện sau đó rất lâu. Nó được nhà vi sinh vật và hóa học người Pháp Louis Pasteur nghĩ ra và đã được đặt tên theo ông. Cuộc xét nghiệm phương pháp Pasteur đầu tiên được thực hiện bởi Louis Pasteur and Claude Bernard tháng tư, 1862[4]. Quá trình này ban đầu được hình thành như là một cách để ngăn chặn rượu vang và bia bị chua.[5].

Chú thích

1. ↑ "What is pasteurisation?".
2. ↑ Montville, T. J., and K. R. Matthews: "food microbiology an introduction", page 30. American Society for Microbiology Press, 2005.
3. ↑ Template:Chú thích sách on p.30: ... sake is pasteurized and it is interesting to note that a pasteurization technique was first mentioned in 1568 in the _Tamonin-nikki_, the diary of a Buddhist monk, indicating that it was practiced in Japan some 300 years before Pasteur. In China, the first country in East Asia to develop a form of pasteurization, the earliest record of the process is said to date from 1117.
4. ↑ Template:Chú thích sách
5. ↑ Carlisle, Rodney [2004]. Scientific American Inventions and Discoveries, p.357. John Wiley & Songs, Inc., new Jersey. ISBN 0-471-24410-4.

Thể loại:Bảo quản thực phẩm Thể loại:Khoa học thực phẩm Thể loại:Louis Pasteur Thể loại:Quy trình công nghiệp Thể loại:Quá trình công nghiệp

Chương 6. THANH TRÙNG, TIỆT TRÙNG
Trong sản xuất thực phẩm, thanh trùng, tiệt trùng có tác dụng quyết định đến thời
gian bảo quản cũng như chất lượng của thực phẩm. Thanh trùng, tiệt trùng là biện
pháp xử lý thực phẩm để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hoặc vi sinh vật gây hư hỏng có
trong thực phẩm. Đối với đồ hộp thực phẩm, tiệt trùng bằng nhiệt còn có tác dụng làm
chín sản phẩm và tạo cho sản phẩm có mùi vị thơm ngon, tăng giá trị dinh dưỡng.
Thanh trùng, tiệt trùng có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau
như phương pháp dùng nhiệt [thanh trùng Pasteur, tiệt trùng trong bao bì, tiệt trùng
UHT], phương pháp dùng dòng điện cao tần, phương pháp dùng tia ion hóa, phương
pháp dùng sóng siêu âm…
1. THANH TRÙNG, TIỆT TRÙNG BẰNG NHIỆT
1.1. Khái niệm chung

Trong phương pháp sử dụng nhiệt để tiêu diệt vi sinh vật, người ta dùng thuật
ngữ "thanh trùng" khi thực phẩm được gia nhiệt đến nhiệt độ dưới 100 0C, dùng thuật
ngữ "tiệt trùng" khi thực phẩm được gia nhiệt đến nhiệt độ trên 100 0C. Có thể chia ra
các phương pháp như sau: thanh trùng [thanh trùng Pasteur và thanh trùng HTST], tiệt
trùng [tiệt trùng trong hộp và tiệt trùng UHT]
Trong công nghiệp thực phẩm, phương pháp dùng nhiệt được sử dụng phổ biến
hơn cả vì nó đơn giản, dễ thao tác và ứng dụng được với đa số sản phẩm thực phẩm.
Yêu cầu kỹ thuật thanh trùng, tiệt trùng là vừa đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật có
hại, số còn lại ít đến mức độ không thể phát triển để làm hư hỏng thực phẩm và không
làm ảnh hưởng sức khoẻ người ăn, lại vừa đảm bảo cho thực phẩm có chất lượng tốt
nhất về giá trị cảm quan và dinh dưỡng.
1.1.1. Vi sinh vật trong thực phẩm

- Theo nhu cầu oxy đối với sự phát triển của vi sinh vật, người ta chia vi sinh vật
thành 3 nhóm:
+ Vi khuẩn hiếu khí
* Bacillus mesentericus: có bào tử, không độc, có ở trong nước và trên bề mặt
rau. Bào tử bị phá hủy ở 1100C trong 1 giờ. Loại này có trong tất cả các loại đồ hộp,

phát triển nhanh ở nhiệt độ quanh 370C.
* Bacillus subtilis: có bào tử, không gây bệnh. Bào tử chịu được ở 100 0C trong 1
giờ, 1150C trong 6 phút. Loại này có trong đồ hộp cá, rau, thịt. Không gây mùi vị lạ,
phát triển rất mạnh ở 25 - 350C.
* Salmonella: thuộc nhóm vi khuẩn gây bệnh, hiếu khí, ưa ẩm, không có bào tử
nhưng có độc tố.
+ Vi khuẩn yếm khí
* Clostridium sporogenes: Chúng phân hủy protein thành muối của NH 3, rồi thải
NH3, sản sinh ra H2S, H2 và CO2. Bào tử của nó chịu đựng được trong nước sôi trên 1
giờ. Clostridium sporogenes có độc tố, song bị phá hủy nếu đun sôi lâu. Loại này có
133

trong mọi đồ hộp, phát triển rất mạnh ở 27 - 580C. Nhiệt độ tối thích là 370C.
* Clostridium putrificum: là loại vi khuẩn đường ruột, có bào tử, không gây bệnh.
Các loại nguyên liệu thực vật đề kháng mạnh với Clostridium putrificum. Loại này có
trong mọi đồ hộp, nhiệt độ tối thích là 370C.
* Bacillus botulinus: còn có tên là Clostridium botulinum. Thực phẩm chỉ bị
nhiễm loại này khi không tuân theo nguyên tắc vệ sinh và tiệt trùng. Bào tử có khả
năng đề kháng mạnh: ở 100oC là 30 phút, 115oC là 10 phút, 120oC là 4 phút. Độc tố bị
phá hủy hoàn toàn khi đun nóng 80oC trong 30 phút.
+ Vi khuẩn vừa hiếu khí vừa kỵ khí
* Bacillus thermophillus: có trong đất, phân gia súc, không gây bệnh, có bào tử.
Tuy có rất ít trong đồ hộp nhưng khó bị loại trừ. Nhiệt độ tối thích là 60 - 70oC.
* Staphylococcus pyrogenes aureus: có trong bụi và nước, không có bào tử.
Thỉnh thoảng gây bệnh vì sinh ra độc tố, dễ bị phá hủy ở 60 - 70 oC. Phát triển nhanh ở
nhiệt độ thường.
+ Nấm men: chủ yếu là Saccharomyces ellipsoides, hiện diện rộng khắp trong
thiên nhiên. Nấm men thường thấy trong đồ hộp có chứa đường. Bào tử của nấm men
không có khả năng chịu đựng được nhiệt độ cao, chúng có thể chết nhanh ở nhiệt độ

60oC.
+ Nấm mốc: ít thấy trong đồ hộp.
Nói chung nấm men và nấm mốc dễ bị loại trừ trong quá trình xử lý nhiệt đối với
thực phẩm.
- Theo nhiệt độ phát triển tối ưu, vi sinh vật được phân loại như sau:
+ Vi sinh vật ưa lạnh: phát triển trong phạm vi nhiệt độ từ -10° đến 10°C [14°
đến 50°F]. Những sinh vật này gây sự hư hỏng của thực phẩm trong tủ lạnh.
+ Vi sinh vật ưa ấm: phát triển trong phạm vi nhiệt độ từ 10° đến 40°C [50° đến
104°F]. Đa số vi sinh vật trong thực phẩm thuộc vào thể loại này.
+ Vi sinh vật ưa nhiệt: tồn tại và thường phát triển mạnh ở nhiệt độ cao khác
nhau, từ 40° đến 80°C [104°F đến 176°F]. Ngành công nghiệp thực phẩm rất quan tâm
đến những vi sinh vật nhóm này vì khả năng tồn tại ở nhiệt độ cao của chúng. Xử lý
nhiệt thích hợp là cần thiết để đảm bảo phá hủy các bào tử và vi sinh vật ưa nhiệt.
Sự phân loại vi sinh vật theo khoảng nhiệt độ mà chúng phát triển được mô tả ở
hình [6.1].
Trong quá trình xử lý nhiệt thì vi sinh vật yếm khí Clostridium botulinum là
mục tiêu chính cần loại trừ vì: Có thể sản sinh ra độc tố làm chết người dù ở liều lượng
rất thấp, có khả năng hình thành bào tử, rất bền nhiệt, hầu hết nguyên liệu đều nhiễm
vi sinh vật này, nên chúng quan hệ mật thiết tới lĩnh vực an toàn thực phẩm.
Chính vì những lý do trên, Clostridium botulinum được xem là nguyên nhân gây
ngộ độc thực phẩm.
Trong thực tế rất khó vô hoạt bào tử Clostridium botulinum. Để vô hoạt bào tử
134

Clostridium botulinum, đòi hỏi phải xử lý ở nhiệt độ cao, đây là nguyên nhân dẫn đến
việc giảm giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan của các thực phẩm, không đáp ứng được
đòi hỏi của người tiêu dùng. Chính vì thế, việc ngăn cản hư hỏng thực phẩm thường là
hạn chế sự phát triển nhanh của bào tử Clostridium botulinum hơn là vô hoạt. Việc xử
lý nhiệt thành công để phá hủy bào tử Clostridium botulinum là kết hợp với nhiều yếu

tố [yếu tố bên trong và bên ngoài] như pH, nhiệt độ, oxy, hoạt độ của nước, phụ gia
bảo quản hoặc kết hợp với nhóm vi sinh vật cạnh tranh

Hình 6.1. khoảng nhiệt độ thích hợp của các loại vi inh vật
Thông thường bào tử Clostridium botulinum không hình thành và phát triển trong
thực phẩm có pH < 4,5. Vì vậy, pH = 4,5 được chọn là ranh giới phân chia giữa thực
phẩm acid và thực phẩm ít acid.
- Trong thực phẩm acid [pH < 4,5] bào tử Clostridium botulinum có thể hiện
diện, không có dấu hiệu liên quan đến sự phát triển nhanh, có thể áp dụng xử lý nhiệt
trung bình để phá hủy chúng [thanh trùng]
- Trong thực phẩm ít acid [pH > 4,5] xử lý nhiệt ở mức độ tương đối cao có thể
sử dụng với mục đích tiêu diệt bào tử Clostridium botulinum, nhưng phải kết hợp với
quá trình bảo quản mát. Trong trường hợp này, quá trình tiệt trùng thường được áp
dụng hơn.
Như vậy, dựa vào sự tác động của nhiệt độ lên tế bào vi sinh vật mà người ta đã
xây dựng nên các phương pháp thanh trùng, tiệt trùng bằng nhiệt độ cao. Tùy vào đặc
điểm của nguyên liệu, yêu cầu chất lượng sản phẩm, dạng bao bì… mà có thể dùng
phương pháp thanh trùng Pasteur, tiệt trùng UHT [Ultra High Temperature], tiệt trùng
trong hộp kín [ở nhiệt độ cao và áp suất cao].
1.1.2. Sự vô hoạt vi sinh vật bằng nhiệt

Sự tồn tại của vi sinh vật trong các sản phẩm thực phẩm không những ảnh hưởng
đến sức khỏe của người tiêu dùng mà còn là vấn đề rất được quan tâm đối với các nhà
135

sản xuất vì làm giảm thời gian bảo quản thực phẩm. Sự tồn tại của vi sinh vật trong
các sản phẩm chế biến là nguyên nhân gây hư hỏng sản phẩm một cách nhanh chóng.
Vì vậy người ta đã dựa trên sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên tế bào của vi sinh vật nhằm
hạn chế sự hoạt động của chúng và tiêu diệt phần lớn vi sinh vật giúp kéo dài thời hạn

bảo quản và tránh hiện tượng ngộ độc thực phẩm do chúng gây ra.
Khi nâng nhiệt độ của môi trường quá nhiệt độ tối thích của vi sinh vật thì hoạt
động của vi sinh vật bị chậm lại. Ở nhiệt độ cao, protein của chất nguyên sinh của vi
sinh vật bị đông tụ làm cho vi sinh vật bị chết. Quá trình đông tụ protein này không
thuận nghịch, nên hoạt động của vi sinh vật không phục hồi sau khi hạ nhiệt độ.
Khả năng chịu đựng nhiệt độ cao của vi sinh vật có trong thực phẩm là rất khác
nhau, bào tử chịu nhiệt tốt hơn vi sinh vật đang sinh trưởng. Vi sinh vật ở dạng đang
sinh trưởng bị chết ở 60-700C trong khoảng 30 phút. Bào tử vi khuẩn chịu được nhiệt
độ khá cao,đến 1000C, bào tử nấm men và nấm mốc chết ở nhiệt độ 65-800C.
1.1.3. Động học của quá trình tiêu diệt vi sinh vật bằng nhiệt

Từ thực nghiệm đã chỉ ra rằng sự tiêu diệt vi sinh vật được thể hiện bởi phương
trình:

[6.1]
Trong đó:
N- lượng vi sinh vật trong sản phẩm sau thời gian xử lý nhiệt t, [cfu/ml]
KT - hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt T, tùy theo loại vi sinh vật và tính
chất của thực phẩm mà trị số KT thay đổi.
τ- thời gian xử lý [phút]; n- bậc phản ứng
Trong hầu hết trường hợp, bậc phản ứng bằng 1, tiến trình vô hoạt bậc nhất có
thể viết như sau:

[6.2]

Hay:

[6.3]

Lấy tích phân phương trình vi phân [6.3] theo các điều kiện:

ở thời điểm ban đầu τ = 0 thì N = N0
ở thời điểm τ = τ thì N = N

Ta được:

[6.4]

Ở nhiệt độ không đổi, KT = hằng số [quá trình đẳng nhiệt]
136

Ta có thể viết phương trình [6.4] như sau:
[6.5]
ln [N] – ln [N0] = - KT. τ

[6.6]

ln [N/No] = -KT.τ
lg

Đổi từ logarit cơ số e thành cơ số 10, ta có:

[6.7]
KT
N
=−
τ
No
2, 303

[6.8]

N = N0 e-KT τ

Hay

Trong đó: N- lượng vi sinh vật trong sản phẩm ở thời điểm t [cfu/ml]
N0- lượng vi sinh vật ban đầu [cfu/ml]
KT- hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật
τ- Thời gian gia nhiệt [phút]
Vậy, ở nhiệt độ không đổi, lượng vi sinh vật giảm theo hàm số mũ theo thời
gian. Điều này có nghĩa tổng số vi sinh vật không thể giảm đến 0. Vì vậy, không thể
đảm bảo tuyệt đối rằng tất cả 100% vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt bởi một quá trình nào đó.
Đường biểu diễn mức độ tiêu diệt vi sinh vật theo thời gian gọi [hình 6.2]

Nếu biểu diễn theo phương trình [6.8] trên hệ trục tọa độ trục tung có giá trị là
lg[N/No] và trục hoành là t, thì sự giảm số lượng vi sinh vật theo thời gian là đường
thẳng với hệ số góc là

−

KT
2, 303 , đó là đường logarit biểu diễn mức độ chết của vi sinh

137

hay còn gọi đường tốc độ chết [hình 6.3]
- Thời gian tiệt trùng để giảm số lượng vi sinh vật
Gọi D là thời gian cần thiết tại một nhiệt độ xác định để tiêu diệt 90% lượng vi

sinh vật ban đầu, tức là số còn lại là 10% [từ 100 còn 10, 10 còn 1, 1 còn 0,1 v.v...] gọi
là thời gian giảm thập phân.
Ví dụ: nếu số xem vi sinh vật ban đầu là 100%, tiệt trùng nhiệt tiêu diệt được
được 90%, vậy số vi sinh vật còn sống sót là 10%. Như vậy, so với ban đầu thì số vi
sinh vật đã giảm đi 10 lần. Ta có thời gian thập phân là 1D.
Tương tự, thời gian thập phân 2D là giảm được 99% [số còn lại 1%, tỷ số giảm là
100%/1% = 100 lần có D=2, thời gian thập phân 3D là giảm được 99,9%

Hình 6.3. Mối quan hệ logarite giữa sự giảm số vi sinh vật theo thời gian
- Giá trị tiệt trùng
Để đánh giá quá trình tiệt trùng, người ta sử dụng giá trị tiệt trùng, ký hiệu là
SV [sterilization value]. Giá trị tiệt trùng là số thập phân cần giảm của số lượng vi sinh
vật hiện có ban đầu. Chẳng hạn, số lượng vi sinh vật hiện có trong thực phẩm là N, giá
trị thanh trùng 12, nghĩa là cần giảm 12 số thập phân của số N, tức là giảm 10 12 lần số
vi sinh vật hiện có [N], số vi sinh vật còn lại sẽ là N/1012 = N.10-12 .
Ví dụ: Một loại đồ hộp chứa 102 vi sinh vật trong mỗi hộp. Một quá trình thanh
trùng có giá trị 6D là nhằm để giảm số lượng vi sinh vật xuống 6 số mũ thập phân tức
là giảm số lượng vi sinh vật trong hộp xuống còn 10 2x10-6 =10-4. Số này tương đương
với việc cho phép trong 10.000 hộp có 01 vi sinh vật. Một giá trị tiệt trùng 12 là giảm
số vi sinh vật đã có xuống đến 10-10 cá thể trong hộp, tức là giảm số vi sinh vật sống
138

sót xuống còn 1 trong 1010 hộp. Giá trị 12 dựa trên cơ sở phá hủy Clostridium
botulinum, là tiêu chuẩn được thực hiện trong thời gian dài trong công nghiệp thuwccj
phẩm đồ hộp.
Theo hình 6.3 và phương trình [6.8] ta xây dựng được mối quan hệ giữa hệ số
vận tốc KT và thời gian D:
−

K
1
=− T
D
2, 303

[6.9]

lg

N
1
=−
No
Dτ

[6.10]

Nên phương trình [6.8] có thể viết:
Vậy thời gian tiêu diệt vi sinh vật là:

τ=

D lg

N0
N

[6.11]

SV - giá trị tiệt trùng, là số thập phân giảm lượng vi sinh vật ban đầu.
Từ [6.11], ta có:

hay

[6.12]

Giá trị D phụ thuộc vào loài vi sinh vật, giá trị D của loài vi sinh vật nào đó
càng lớn thì sức kháng nhiệt của vi sinh vật đó càng lớn. Giá trị D phụ thuộc vào số
lượng vi sinh vật ban đầu trong nguyên liệu, sản phẩm, số lượng ban đầu càng lớn thì
D càng lớn. Sự phá hủy vi sinh vật tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì vi
sinh vật bị tiêu diệt càng nhanh. Biểu diễn sự trị số D theo nhiệt độ ta sẽ được đường
biểu diễn là đường thẳng gọi là đường thời gian chết theo nhiệt độ của vi sinh vật.
Gọi z là số nhiệt độ cần thiết để làm xảy ra sự thay đổi 10 lần thời gian chết
nhiệt D, tính bằng oC. Giá trị z biểu diễn giá trị trên hình [6.4].
Giá trị D và giá trị z được dùng để đặc trưng cho khả năng kháng nhiệt của vi
sinh vật. Giá D và giá trị z của các nhóm vi sinh vật được cho ở bảng sau [bảng 6.1]
Bảng 6. 1. Giá tri D và z của một số loại vi sinh vật. [theo Fellows ]
Vi sinh vật

Z121 [phút]

D [°C]

Loại thực phẩm

Bacillus stearothermophilus

10

4,0

Rau quả, sữa

Clostridium thermosaccharolyticum

7,2 - 10

3,0 - 4,0

Rau quả

Clostridium sporogenes

8,88 - 11,1

0,8 - 1,5

Thịt

Bacillus subtilis

4,1 - 7,2

0,5 - 0,76

Các sản phẩm sữa

Loại ưa nhiệt [35° - 55°C]

Loại ưa ấm [10° to 40°C]

139

C. botulinum toxyns A and B

5,5

0,1 – 1,3

Các thực phẩm
acid thấp

10

3,0 [60°C]

Các thực phẩm
acid thấp

Loại ưa lạnh [–5° to 1,5°C]
C. botulinum toxyn E

Hình 6.4. Sự phụ thuộc thời gian làm giảm vi sinh vật và nhiệt độ

- Xác định sự phụ thuộc thời gian tiệt trùng theo nhiệt độ
Gọi t0 là thời gian cần thiết ở nhiệt độ tham khảo 121,1 oC [250oF] để đạt được
giá trị tiệt trùng mong muốn. Ta cần tìm phương pháp xác định thời gian cần thiết để
đạt được giá trị tiệt trùng mong muốn đó nhưng ở nhiệt độ khác 121,1oC.

Giả sử thời gian giảm lượng vi sinh vật theo nhiệt độ đối với một loại vi sinh
vật giả định được cho ở hình [6.5]. Ta thiết lập phương trình của đường biểu diễn sự
phụ thuộc thời gian diệt vi sinh vật theo nhiệt độ. Xuất phát từ phương trình tổng quát
của đường thẳng có dạng: y= mx + b, ta sẽ tìm các giá trị m và b.
Xét hệ trục tọa độ vuông góc, trục Y là logarit của thời gian, Y=log τ. Trục X là
nhiệt độ [T]. Hệ số góc [độ dốc] m là ΔY/ ΔX. Theo đồ thị, ta có ΔY = -log10 = -1;
ΔX =z. Vậy m = -1/z. Thay thế vào phương trình đường thẳng, ta có:
log τ = [-1/z] T + b

[6.13]

Xác định giá trị b. Đường thẳng này đi qua điểm [t 0; 121,1oC] [theo định nghĩa
ở trên]. Thay thế vào phương trình [6.13], ta được:
log τ =[-1/z] 121,1 + b

140

b = log t0 + 121,1/z
Thay thế kết quả tìm được vào phương trình [6.13], ta được:

[6.14]

Hình 6.5. Đường biểu diễn sự phụ thuộc thời gian diệt vi sinh vật theo nhiệt độ

Ví dụ 1. Một kỹ thuật viên công nghệ thực phẩm sử dụng nhiệt để tiệt trùng đồ
hộp đậu. Người kỹ thuật viên nhận thấy rằng tiệt trùng đã làm cho 99,9999% số tế bào
Clostridium botulinum bị tiêu diệt so với ban đầu. Hỏi giá trị tiệt trùng của quá trình
đó là bao nhiêu?
Giải

Phần trăm số lượng vi sinh vật còn lại sau quá trình tiệt trùng là:
100% - 99,9999% = 0,0001%
Tỷ lệ số vi sinh vật ban đầu so với số vi sinh vật cuối cùng còn lại là:
100%/0,0001% = 106
Số thập phân giảm là: lg106 = 6
Giá trị thanh trùng của quá trình xử lý nhiệt là 6
Ví dụ 2. Người ta dùng nhiệt để tiệt trùng thực phẩm chứa trong hộp. Người ta
thấy rằng tiệt trùng một lần sẽ đạt được kết quả 99,9999% vi sinh vật C. Botulinum bị
bất hoạt. Hãy xác định tỷ số vi sinh vật ban ban đầu và số vi sinh vật còn sống sót sau
tiệt trùng bằng nhiệt và số thập phân vi sinh vật bị giảm.
Giải
Số phần trăm của vi sinh vật còn lại sau xử lý là:
100% - 99,9999% = 0,0001%
141

Tỷ số vi sinh vật ban đầu và vi sinh vật còn sống là:
100% / 0,0001% = 1.000.000 = 106
Số logarit thập phân vật ban đầu và vi sinh vật còn sống là:
lg [N0/N] = lg106 = 6
Ví dụ 3. Một loại đồ hộp thịt gà cần được xử lý ở nhiệt độ không đổi cho đến
khi giảm được 99,9999% vi khuẩn C.Botulinum. Biết giá trị D [thời gian cần thiết để
lượng vi sinh vật ban đầu giảm 10 lần] của C.Botulinum là 0,6 phút.
Hỏi thời gian cần thiết phải duy trì ở nhiệt độ không đổi đó là bao nhiêu để đạt
kết quả mong muốn nói trên?
Đồng thời đồ hộp có chứa 10 bào tử vi sinh vật gây hư hỏng thứ hai, có giá trị
D là 2,1 phút. Hỏi với thời gian duy trì nhiệt độ không đổi trên thì phần trăm vi sinh
vật này còn lại trong hộp là bao nhiêu?
Giải
Tỷ lệ C.Botulinum còn lại trong đồ hộp theo yêu cầu là:

100% - 99,999% = 0,001%
Số logarit của tỷ số C.Botulinum ban đầu và C.Botulinum sau tiệt trùng là:
lg [N0/N] = lg[100/0,001] = lg105 = 5
Thời gian cần thiết giữ nhiệt để tiêu diệt C.Botulinum theo mong muốn là [áp
dụng công thức [6.11]
t=

D lg

N0
N = 0,6* 5 = 3 phút

Sử dụng thời gian vừa tìm được, xác định sự giảm vi sinh vật trong thời gian
tiệt trùng [logarit thập phân của tỷ số của số vi sinh vật lúc ban đầu và còn sống sau xử
lý nhiệt]:
Từ công thức [6.10] ta có: lg [N0/N] = D/t = 3/2,1 =1,429
Suy ra N0/N = 101,429
Số phần trăm vi sinh vật thứ hai còn sống: N = N0/101,429 = 100%*0,037=3,7%
Ví dụ 4. Một nhà máy sản xuất đồ hộp thực phẩm muốn giảm thời gian tiệt
trùng một sản phẩm đóng hộp bằng cách nâng nhiệt độ tiệt trùng của sản phẩm đó lên
đến 1350C. Trước đây sản phẩm đồ hộp này được tiệt trùng ở 121 0C. Cho biết thời
gian tiệt trùng ở 1210C là t0=2,5 phút và z=100C. Hãy xác định thời gian tiệt trùng ở
1350C.
Giải
Áp dụng phương trình [6.14], ta có:

142

log τ135 = log 2,5 – 1,4 = 0,3979 – 1,4 = -1,0021

τ135 = 10-1,0021 = 1/10-1,0021 = 0,10 phút
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưỏng đến khả năng chịu nhiệt của vi sinh vật

Tính chịu nhiệt của vi sinh vật phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường như
thành phần, pH, thế oxy hóa khử và lượng nước có trong tế bào…
- Thành phần thực phẩm
+ Các loại thực phẩm khác nhau ảnh hưởng đến khả năng chịu nhiệt khác nhau
của vi sinh vật.
Ví dụ 1: E.coli ở các môi trường thực phẩm khác nhau với thời gian gia nhiệt là
10 phút thì nhiệt độ để tiêu diệt nó ở các môi trường khác nhau là khác nhau [bảng 6.1
Bảng 6.1. Ảnh hưởng của môi trường đến tác dụng diệt khuẩn bằng nhiệt
Nhiệt độ tiêu diệt [0C]

Môi trường
Kem

73

Sữa nguyên chất

69

Sữa tách kem

65

Lactoserum

63

Nước dùng

61

+ Thực phẩm giàu các chất dinh dưỡng [đường, chất đạm, chất béo...] thì tính
chịu nhiệt của vi sinh vật tăng do đó thời gian khử trùng phải kéo dài; sự có mặt muối,
các hoá chất bảo quản, acid... thì tính chịu nhiệt của vi sinh vật giảm.
Ví dụ: ở 115oC, thời gian tiêu diệt của vi sinh vật trong đậu côve phụ thuộc nồng
độ nước muối như sau [bảng 6.2]
Bảng 6.2. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến thời gian diệt vi sinh vật bằng nhiệt
Nồng độ muối [%]

Thời gian tiêu diệt [phút]

0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
4,0

15,0
37,8
36,7
73,3
75,6
78,9
40,0

13,3

+ Hàm lượng nước trong thực phẩm: trong môi trường ẩm, vi sinh vật bị tiêu
diệt nhanh hơn trong môi trường khô. Bởi vì, khi có sự hiện diện của nước, dưới tác
dụng của nhiệt độ cao, protein sẽ tạo thành nhiều nhóm –SH tự do hơn và các cầu nối
143

peptid bị phá huỷ nhanh hơn do đó protein dễ bị mất hoạt tính hơn trong điều kiện có
nước.
- Ảnh hưởng của pH
Đối với các loại thực phẩm có pH khác nhau thì thời gian xử lý nhiệt sẽ khác
nhau. pH càng thấp thì thời gian tiêu diệt càng ngắn.
Ví dụ: Loài sinh bào tử Clostridium botulinum đại diện cho loài chịu nhiệt được
thực hiện xử lí ở nhiệt độ 100 0C. Với các môi trường pH khác nhau thì thời gian xử lý
nhiệt khác nhau [bảng 6.3]
Bảng 6.3. Ảnh hưởng của pH lên tác dụng diệt khuẩn bằng nhiệt
pH

Thời gian xử lí [phút]

5,26

65

4,77

45

4,5

35

4,34

20

- Ảnh hưởng của loại và dạng phát triển của vi sinh vật
+ Khả năng chịu nhiệt của từng loại vi sinh vật rất khác nhau. Trong cùng môi
trường, ở cùng một nhiệt độ thanh trùng, vi khuẩn có bào tử bền hơn loại không có bào
tử, và bền hơn cả loại vi khuẩn ưa nhiệt.
Thời gian tiêu diệt ở 100oC của một số vi khuẩn là
Bảng 6.4. Ảnh hưởng của loài vi sinh vật đến thời gian thanh trùng bằng nhiệt
Loại vi sinh vật

Thời gian tiêu diệt [phút]

B. mesentericus
B. subtilis
B.botulinus A
B.botulinus B
Cl.sporogenes
Cl.putrificum

110
120
150
300
Hàng giờ
Hàng giờ

+ Bào tử chịu nhiệt tốt hơn vi sinh vật ở dạng sinh trưởng. Trong bào tử, lượng
nước tự do thấp do đó bào tử vi sinh vật có tính chịu nhiệt cao hơn.
+ Số lượng vi sinh vật: Thời gian tiêu diệt còn phụ thuộc vào số lượng vi sinh vật
nhiễm vào đồ hộp, lượng vi sinh vật nhiễm nhiều thì thời gian tiêu diệt dài.
1.1.5. Mục đích tiệt trùng, thanh trùng

Mục đích của việc vô trùng là để đảm bảo rằng các sinh vật gây hư hỏng thực
phẩm bị bất hoạt, các vi sinh vật gây bệnh và bào tử bị phá hủy. Một mặt hàng thực
phẩm hoàn toàn vô trùng là sẽ không có vi sinh vật còn sống hoặc các bào tử còn lại
144

sau khi xử lý nhiệt. Hoàn toàn vô trùng là không thực tế, vì thời gian khử trùng tăng
lên rất lớn khi số lượng sinh vật tiếp cận bằng không. Do đó, tiệt trùng, được sử dụng
nhằm làm giảm lượng vi sinh vật trong thực phẩm đến mức chấp nhận được.
Các bào tử của C. botulinum khá bền với chế biến nhiệt và do đó, mục tiêu
chung của các quá trình tiệt trùng là tiêu diệt loại vi sinh vật này. Để tránh sự "bùng
nổ" về ngộ độc, các nhà chế biến thực phẩm cần: giảm mật số bào tử Clostridium
botulinum đến mức có thể chấp nhận được trong thực phẩm; ngăn cản sự phát triển
của Clostridium botulinum và quá trình sản sinh độc tố. Mặc dù có một số vi sinh vật
có khả năng chịu nhiệt cao C. botulinum nhưng không gây bệnh và hư hỏng, do vậy thì
việc tiêu diệt được C. botulinum là bảo vệ được sản phẩm thực phẩm, coi như đạt được
mục đích vô trùng.
1.2. Thanh trùng

Thanh trùng Pasteur là biện pháp xử lý nhiệt tương đối nhẹ nhàng, trong đó
thực phẩm được gia nhiệt đến dưới 100oC, giữ trong một thời gian rồi làm nguội nhanh
đến nhiệt độ bình thường. Thanh trùng Pasteur được áp dụng đối với nhiều loại thực
phẩm khác nhau, trong đó chủ yếu áp dụng cho những loại thực phẩm dễ bị biến tính ở

nhiệt độ cao. Mục tiêu chính của tiệt trùng Pasteur là phá hủy các vi sinh vật gây bệnh,
vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm và các enzyme nhờ đó ngăn ngừa bệnh tật do thực
phẩm và duy trì được chất lượng thực phẩm lâu hơn.
Từ đó có thể nói thanh trùng Pasteur là một quá trình xử lý nhiệt cho một sản
phẩm nhằm để giảm thiểu mối nguy hiểm sức khỏe có thể phát sinh từ vi sinh vật gây
bệnh đã gia nhập vào các sản phẩm và làm cho sản phẩm ít bị thay đổi tính chất cảm
quan, lý, hóa. Các sản phẩm có thể thanh trùng bao gồm: sữa, các loại kem, trứng,
nước trái cây, các sản phẩm lên men, súp và đồ uống khác. Thanh trùng Pasteur không
làm bất hoạt được tất cả vi sinh vật. Những vi sinh vật tồn tại sau thanh trùng gọi là
những vi sinh vật chịu nhiệt, và dạng bào tử vi sinh vật thì tại sau khi thanh trùng trong
điều kiện khắc nghiệt hơn [80 – 100oC trong 30 phút].
Đối với các loại thực phẩm có độ acid thấp [pH>4,5, ví dụ như sữa], thanh
trùng Pasteur được sử dụng để giảm đến mức thấp nhất có thể được các mối nguy do
các vi sinh vật gây ra và kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm vài ngày đến vài
tuần. Đối với các thực phẩm acid [pH4,5] thì người ta thường sử dụng phương pháp tiệt trùng.
- Phạm vi ứng dụng
Phương pháp này được sử dụng để thanh trùng các sản phẩm dễ bị biến tính dưới
tác dụng của nhiệt độ như thanh trùng sữa, bia, rượu vang, nước quả…sau đó bảo quản
lạnh để tránh bào tử phát triển và hoạt động trở lại. Người ta cũng thường kết hợp việc
giữ lạnh thực phẩm với việc bổ sung CO2 để kéo dài thời gian sử dụng.
Đối với các loại đồ hộp thuộc nhóm chua, tức là pH < 4,5 như đồ hộp quả, cà
chua, rau muối chua thì các vi khuẩn chịu nhiệt không những không phát triển được
mà tính chịu nhiệt của chúng cũng giảm đi, nên nó dễ dàng bị tiêu diệt khi nâng cao
nhiệt độ. Các loại nấm men, nấm mốc tuy có thể phát triển mạnh được trong môi
trường acid nhưng hầu hết là kém bền đối với nhiệt nên có thể thanh trùng các loại đồ
hộp có độ acid cao ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ thanh trùng các loại đồ hộp ít chua.
Các loại đồ hộp ít chua như các loại đồ hộp hạt đậu, ngô thường có vi sinh vật ưa
nóng phát triển là Clostridium Pasteurianum có khả năng chịu nhiệt đến 100 0C nên

dùng phương pháp tiệt trùng
1.3. Tiệt trùng

Tiệt trùng trùng là một quá trình mà trong đó thức phẩm được gia nhiệt đến một
nhiệt độ đủ cao và trong một thời gian đủ dài để phá hủy hoạt động của vi sinh vật và
enzyme. Kết quả là, các loại thực phẩm tiệt trùng có tuổi thọ vượt quá sáu tháng ở
nhiệt độ môi trường xung quanh. Việc xử lý nhiệt mức độ mạnh trong quá trình tiệt
trùng đồ hộp trước đây có thể tạo ra thay đổi đáng kể chất dinh dưỡng và cảm quan
của thực phẩm. Do đó mục tiêu của sự phát triển công nghệ chế biến nhằm giảm thiệt
146

hại các chất dinh dưỡng và giá trị cảm quan của thực phẩm, bằng cách giảm thời gian
xử lý thực phẩm trong hộp hoặc xử lý thực phẩm trước khi đóng gói [xử lý vô khuẩn].
1.3.1. Tiệt trùng thực phẩm trong hộp [tiệt trùng đồ hộp]

- Khái niệm chung
Tiệt trùng đồ hộp là ứng dụng nhiệt để tiêu diệt các loại vi sinh vật trong thực
phẩm đã được niêm trong các hộp chứa. Mối quan tâm chính trong tiệt trùng đồ hộp là
an toàn thực phẩm và chất lượng.
Vi khuẩn gây bệnh kháng nhiệt phổ biến là Clostridium botulinum, không phát
triển ở pH dưới 4,5. Trên cơ sở đó, người ta phân loại thực phẩm thành thực phẩm acid
[pH 4,5].
Đối với các sản phẩm được đóng hộp như như đồ hộp thịt, cá, đậu,… chủ yếu là
sản phẩm rắn, hơn nữa, thuộc nhóm không chua hay ít chua [pH> 4,5] thì vi sinh vật
phát triển mạnh trong môi trường này đều là các vi sinh vật chịu nhiệt. Trong đó loại
nguy hiểm hơn cả, có hại đến sức khỏe người sử dụng là những bào tử của loại vi
khuẩn Clostridium botulinum có khả năng phân giải protein. Đó là loại vi sinh vật chịu
nhiệt nguy hiểm nhất, được các nước trên thế giới coi là đối tượng chủ yếu phải loại
trừ. Việc tiêu diệt bào tử của nó được coi là tiêu chuẩn thanh trùng tối thiểu, mặc dù nó

không phải là đại diện ưa nóng nhất của nhóm vi sinh vật lên men thối. Trong đồ hộp
thịt, cá, ta còn có thể gặp các loại vi khuẩn yếm khí gây thối hỏng đồ hộp như
Clostridium sporogenes bền với nhiệt hơn cả Clostridium botulinum. Ngoài ra ở các
loại đồ hộp có độ acid không cao lắm cũng thường có các loại vi khuẩn bền với nhiệt
như Clostridium thermosaccharolyticum thuộc nhóm yếm khí ưa nhiệt, có tác dụng
phân hủy glucid. Và loại hiếu khí ưa nhiệt như loại Bacillus stearothermophillus, là
loại vi sinh vật làm hỏng đồ hộp. Do đó đối với các loại đồ hộp có môi trường pH >
4,5 cần phải có nhiệt độ thanh trùng cao mới tiêu diệt được các loại vi sinh vật ưa nhiệt
gây hư hỏng đồ hộp.
Riêng đối với các loại đồ hộp thuộc nhóm chua, tức là pH