Tài liệu Kỹ thuật xử lý thực phẩm không sử dụng nhiệt ppt

26 919 3
Tài liệu Kỹ thuật xử lý thực phẩm không sử dụng nhiệt ppt

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1 Chương 4 : Kỹ thuật xử thực phẩm không sử dụng nhiệt 4.1 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung (high tensity pulsed electric field (PEF)) 4.1.1 Mở đầu Kỹ thuật trường điện từ dạng xung là phương pháp bảo quản thực phẩm không sử dụng nhiệt mà cơ sở của nó là sử dụng xung điện để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh và cũng như kiểm soát bào tử trong thực phẩm Công nghệ này không sử dụng nhiệt nên giữ được các tính chất của thực phẩm như giá trị cảm quan, dinh dưỡng ít biến đổi và nhất là kiểm soát an toàn thực phẩm. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) Mở đầu Dòng điện được sử dụng trong quá trình thanh trùng sữa vào đầu thế kỷ 19 do công trình của Anderson and Finkelstein, 1919; Fetterman, 1928; Getchell, 1935 bằng cách cho dòng điện tách dụng trực tiếp vào dung dịch lỏng và thấy rằng nó có tác dụng tiêu diệt một vài loại vi khuẩn bacteria. - 1949, Flaumenbaun đã thông báo về sử dụng trường điện từ dạng xung trên thực phẩm, nhưng tác giả không nghiên cứu về bảo quản thực phẩm và vô hoạt vi sinh vật, tác giả đề cập đến sự tăng tính bán thấm của màng tế bào, tạo điều kiện dễ dàng cho quá trình ép dịch quả, đây cũng là một phát hiện lớn cho các ứng dụng của kỹ thuật trường điện từ dạng xung sau này. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) Mở đầu - Sales and Hamilton, 1967, 1968 đã công bố nhiều công trình ứng dụng trường điện từ dạng xung liên quan đến vi sinh vật, các vi sinh vật bị thủng các lỗ nhỏ trên màng tế bào, và làm mất tính bán thấm của chúng, các lỗ này không thể phục hồi lại được và làm chết vi sinh vật. Các thông số ảnh hưởng đến việc đánh thủng lỗ trên màng vi sinh vật là cường độ dòng điện, điện thế đầu vào, cường độ điện trường, thời gian tác động, hình dạng và kích thước của vi sinh vật. - Trên lĩnh vực di truyền học, Zimmermann et al., 1974 đã phát triển một phương pháp dung hợp tế bào dựa trên kỹ thuật xung điện. Kỹ thuật dùng trường điện từ dạng xung đánh thủng màng tế bào và gắn kết các lỗ trên màng lại, làm dung hợp hai tế bào vào nhau. 2 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) Mở đầu - Tháng 7/1995, The Food and Drug Administration (FDA) không phản đối cho sử dụng kỹ thuật trường điện từ dạng xung, được phát triển bới công ty PurePulse, để tiêu diệt vi sinh vật trong dịch lỏng bơm được và đây là điều luật đầu tiên công nhận kỹ thuật trường điện từ dạng xung ở qui mô công nghiệp. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.2 Nguyên của kỹ thuật trường điện từ dạng xung (PEF) - ĐN: Kỹ thuật trường điện từ dạng xung dựa trên khả năng trường điện từ dạng xung có cường độ cao làm biến dạng màng tế bào, kết quả là vi sinh vật bị chết. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) - Nguyên lý: thực phẩm được đặt giữa hai điện cực dẫn điện, hai điện cực này được lắp trên vật liệu không dẫn điện, do đó không có hiện tượng truyền điện từ điện cực này sang điện cực kia. Cung cấp xung dòng điện có hiệu điện thế cao sẽ sinh ra trường điện từ dạng xung có cường độ cao. Xung này tác động vào thực phẩm ở giữa hai cực. + + + + - - - - Thực phẩm Cực dương Cực âm 3 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.3 Cấu trúc của hệ thống trường điện từ dạng xung BP điều khiển và hệ thống hiển thị Máy phát xung điện Phòng xử lý Dòng ra Dòng vào Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.3 Cấu trúc của hệ thống trường điện từ dạng xung - Máy phát xung điện : có nhiệm vụ cung cấp xung điện hiệu điện thế cao, có hình dạng xung, độ dài và biên độ xung khác nhau. Bộ phận này gồm các phần chính : bộ phận chuyển dòng điện xoay chiều thành một chiều, bộ phận tích trữ điện thường là một hoặc nhóm tụ điện và bộ phận phóng xung. Hiệu điện thế trong công nghiệp thường dùng từ 220 volts đến 440 volts, khi đi qua hệ thống máy phát, dòng điện được đưa lên khoảng 20 kV đến 60 kV. Điện thế được nạp vào tụ và thực hiện quá trình tạo xung gián đoạn bằng các thiết bị điều khiển. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.3 Cấu trúc của hệ thống trường điện từ dạng xung - Phòng xử thực phẩm : 2 bản cực được làm từ các vật liệu có độ bền điện môi cao đặt trên các tấm đỡ không dẫn điện. các điện cực thường là vàng, platinun, polyacetylen, cách bố trí hai cặp cực có thể song song, dạng chữ U, dạng xoắn, dạng hội tụ và ống thuỷ tinh xoắn. 4 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 5 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.3 Cấu trúc của hệ thống trường điện từ dạng xung - hệ thống bơm dòng lỏng : sử dụng bơm để vận chuyển chất lỏng chảy qua phòng xử lý. - Hệ thống kiểm soát và hiển thị : hệ thống máy tính và các thiết bị điều khiển tạo xung điện, Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.4 Cơ chế vô hoạt vi sinh vật của PEF - Vi sinh vật có màng tế bào dùng để trao đổi chất có chọn lọc với môi trường bên ngoài, nhờ vào màng tế bào mà chúng có thể sống sót. ở trạng thái bình thường thì tồn tại các lớp điện tích trước và sau màng tế bào tạo nên sự đồng đều về áp suất giữa hai môi trường trong và ngoài tế bào. 6 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.4 Cơ chế vô hoạt vi sinh vật của PEF - khi đưa một trường điện từ chạy qua tế bào làm cho sự tích tụ điện tích trong màng tế bào và tạo nên một thế phụ trong và ngoài màng tế bào, thế điện phụ này phụ thuộc vào lực điện trường do chênh lệch điện tích . Sự chênh lệch này tác động vào màng tế bào, làm cho màng tế bào biến dạng, tại một số vị trí của màng tế bào mỏng đi và vượt quá giới hạn đàn hồi thì chúng bị thủng thành các lỗ nhỏ. Điện thế đánh thủng màng tế bào cần đạt đến độ chênh lệch khoảng 1V giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.4 Cơ chế vô hoạt vi sinh vật của PEF - phụ thuộc vào hướng tác động của điện trường lên vi sinh vật mà nó làm biến dạng màng và phá hỏng chúng, khi tạo thành các lỗ nhỏ không thể khắc phục được thì chúng không còn chức năng bán thấm nữa và làm mất cân bằng áp suất thẩm thấu dẫn đến hư hỏng tế bào. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.4 Cơ chế vô hoạt vi sinh vật của PEF -Theo một số thuyết thì sự thay đổi màng bán thấm dẫn đến sự thay đổi các yếu tố khác như là pha nội tại chứa lipid (Sugar anh Neuman, 1984), sự tăng quá trình chuyển hoá giữa hai lớp phân tử Lipid (Deuticke et al., 1983), làm tiến triển các pore kị nước và dẫn đến sự chuyển hoá của pore kị nước thành ưu nước và mở ra, biến tính của các kênh prôtêin nhạy cảm (Tsong, 1992). -Do tác động của các điện tích, nên các kênh mở ra đến mức chúng vượt quá kích thước giới hạn và không thể khắc phục lại được, chúng sẽ mở ra vĩnh viễn và tạo thành các lỗ trên thành tế bào. Sơ đồ màng phospholipid kép 7 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến kỹ thuật điện từ trường dạng xung 4.1.5.1 yếu tố kỹ thuật : cường độ điện trường và thời gian xử lí là hai yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình xử lí pef. - cường độ điện trường : cường độ điện trường tạo ra giữa 2 môi trường : trong và ngoài tế bào khoảng 1V, sẽ phá hỏng thành tế bào. Chỉ có cường độ của trường điện từ và thời gian xử lí mới làm hư hỏng màng tế bào, còn các yếu tố khác như vùng xử lí, hằng số điện môi, cường độ dòng điện hoặc công suất không đóng vai trò làm hư hỏng màng tế bào. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.1 yếu tố kỹ thuật -thời gian xử lí: kỹ thuật xung điện sử dụng các dạng xung ngắn để tránh tăng nhiệt và những phản ứng thuỷ phân không mong muốn. thời gian xử lí được tính bằng chiều rộng xung nhân với số xung. -Thời gian xử lí khoảng từ 1µ giây đến 5µ giấy là đủ để làm vô hoạt tế bào, vì rằng với quá trình xử lí 10 nsec trong xung điện trường đã thiết lập được điện thế chênh lệch. -Sau khi các pore tạo thành, thì với sự tác động của xung trong khoảng 1µ giây đến 5µ giấy làm cho vi sinh vật không kịp sửa chữa những hư hỏng trên thành tế bào. yếu tố kỹ thuật : - hình dạng xung : xung vuông có đường tắt xung dạng đường cong mũ có tác dụng mạnh hơn đến sự làm thủng lỗ trên thành tế bào. Xung tắt dần dạng mũ Xung vuông xung lưỡng cực vuôngxung lưỡng cực dạng mũ xung xoay chiều 8 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Yếu tố sinh học -kích thước và hình dạng của tế bào : Vc = f.Ec.a.cosυ trong đó -Vc là điện thế đánh thủng, -a : bán kính của tế bào, -Ec : điện trường tới hạn yêu cầu -υ : là góc nghiêng của màng tế bào với điện trường -f là hệ số = 1,5 cho hình cầu và f = l/(l-d/3) trong đó l: chiều dài của vi sinh vật và d: đường kính của vi sinh vật. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Yếu tố sinh học - dạng vi sinh vật: hình cầu, ô van, trụ, nấm men nhạy cảm nhất với xử lí PEF Dễ bị tiêu diệt nhất 1 µm 6 – 8 µm Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Yếu tố sinh học - các vi khuẩn gram (-) cũng nhạy cảm hơn các vi khuẩn gram(+) Thành tế bào vi khuẩn Gram (+) Thành tế bào vi khuẩn Gram (-) Lớp peptidoglucan 9 Yếu tố sinh học (tt) -trạng thái sinh lí của vi sinh vật: pha log - Với các bào tử : khó khăn và một số thì không chịu tác động của pef. -kỹ thuật “hurdle” dễ Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Yếu tố thực phẩm - Thành phần các chất : sự đồng đều về kích thước và thành phần sẽ ảnh hưởng đến hằng số điện môi của thực phẩm và ảnh hưởng đến quá trình xử lí pef khá nhiều. Sự có mặt của chất béo, prôtêin cũng khó khăn hơn trong việc xử lí pef. Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Yếu tố thực phẩm -Nhiệt độ : là yếu tố ảnh hưởng đứng sau cường độ điện trường và thời gian xử lí. Khi nhiệt độ của thực phẩm tăng lên, hiệu quả của quá trình xử lí pef cũng tăng lên. Quá trình sử dụng pef thường được thực hiện ở nhiệt độ dưới 65°C trong thời gian vài giây. -Sự tăng hiệu quả xử lí pef ở nhiệt độ cao phụ thuộc vào tính chất lưu biến của màng tế bào dưới tác động của nhiệt độ. Nguyên nhân của màng tế bào bị đánh thủng là do tính chất co dãn của màng tế bào khi nhiệt độ tăng lên (giống như chất lỏng) vì thế khi tăng nhiệt độ thì dễ dàng đánh thủng màng tế bào bằng xung điện. -Một số nghiên cứu cho thấy rằng điện thế đánh thủng màng tế bào dạng lipid-protein là 2V ở 4°C, 1V ở 20°C và 500 mV ở 30-40°C (Zimmermann, 1986). 10 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.6 Một số ứng dụng của PEF -Ứng dụng quá trình tách chiết : PEF có thể làm rách màng tế bào của vi sinh vật thuận lợi cho việc tách chiết các chất trong tế bào ra ngoài. PEF còn ứng dụng vào việc làm rách màng bán thấm của tế bào động vật và thực vật, ứng dụng vào việc ép các chất dinh dưỡng từ trái cây, từ đường mía, -Ví dụ quá trình áp dụng pef cho việc tách chiết nước ép táo có năng suất tăng từ 67% đến 73% so với phương pháp ép thông thường và sản phẩm trong hơn, với nước ép carrot tăng từ 51% đến 67% khi sử dụng pef và đạt được hàm lượng cao β-carotene tốt hơn phương pháp ép cổ truyền (Knorr et al, 1994) Kỹ thuật trường điện từ dạng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.6 Một số ứng dụng của PEF -Hỗ trợ quá trình sấy : pef làm tăng quá trình truyền khối và truyền nhiệt của thực vật và động vật nhờ vào khả năng làm rách màng tế bào. - Vô hoạt enzyme : khi có tác dụng của pef có thể làm tăng hoạt tính hoặc giảm hoạt tính của enzyme, vấn đề này còn nhiều báo cáo trái ngược nhau. - Bảo quản các chất rắn và bán rắn : làm vô hoạt enzyme và vi sinh vật. Ứng dụng của áp suất cao (high pressure processing) Đổi đơn vị 1 at = 10 5 Pa hPa = hectopascal where 1 hPa = 100 Pa kPa = kilopascal where 1 kPa = 1000 Pa MPa = megapascal where 1MPa = 1000000 Pa = 10 at [...]... nhau Khi s d ng áp su t cao x th c ph m, vi sinh v t b vô ho t mà không c n s d ng nhi t, khi ó hàm lư ng vitamin, ch t màu và màu s c c a th c ph m không b tác ng ho c thay i r t ít ng d ng áp su t cao x th c ph m coi như là m t quá trình ch bi n l nh (Crawford et al, 1996) ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.1 M U M t s lo i th c ph m hi n nay có x áp su t cao xu t hi n trên... c a - thành ph n c a th c ph m : ho t các mu i, pH, -Thông s c a quá trình x : l n c a áp su t, th i gian nén, t l h áp, liên t c hay gián o n, th i gian nâng n áp su t x Khi tăng th i gian x áp su t cao thì s hư h ng t bào x y ra nhi u hơn và s t bào s ng sót s gi m -Trong th c t , tăng hi u qu c a quá trình x thì ngư i ta thư ng k t h p nhi u y u t cùng v i nhau như k t h p áp su t cao... chuy n bán liên t c quá trình gián o n có nhi u i m l i vì nó tránh ư c s nguy cơ nhi m t p t v t li u, t thi t b ch a vì khi quá trình x k t thúc, thi t b ch a không ư c r a s ch 11 ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.3 Bi n i hoá h c và hóa 4.2.3.1 Tác ng c a áp su t cao n th c ph m Nư c trong th c ph m t n t i dư i d ng dung d ch ho c phân tán và d ng huy n phù liên k t v... làm nh hư ng n tâm ngư i tiêu dùng sau chi n tranh th gi i th II Nh ng ngu n chi u x b o qu n th c ph m mang l i hàm ý c a nguyên t và nghĩ n s an toàn u tư cho chi u x th c ph m có giá thành r t cao, ví th vi c s d ng b o qu n th c ph m không theo qui ư c công ngh và ưa ra th trư ng 16 Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) 4.3.1 Chi u x - Nguyên : chi u x vô ho... tím và b o qu n th c ph m (ultraviolet light and food preservation) - Tia UV dùng c ch vi sinh v t trên b m t, tiêu di t vi sinh v t trong không khí và kh trùng ch t l ng S d ng tia UV này có th kh trùng cho các lo i ch t l ng và không khí như nư c, th c ph m l ng, không khí V i nư c c t thì UV có th âm xuyên kho ng 40cm, v i nư c bi n thì UV ch có th âm xuyên 10 cm và v i dung d ch ư ng saccharose 10%... trái cây và rau ư c x trư c khi s y như táo, dưa b , u , cà r t, ã gi m ư c th i gian s y và ch t lư ng tương ương v i quá trình s y chân không thăng hoa 5 Chi t - hi n tư ng xâm th c làm phá v t bào th c v t và làm rách màng t bào c a chúng, làm cho ch t dinh dư ng ch y ra ngoài, tăng hi u qu c a quá trình chi t 6 Nhũ tương hoá : vi c phá nh các ch t làm ng u các ch t l ng không hoà tan, k t h... d n n các tình ch t nhũ tương hoá, keo hoá và kh năng liên k t v i nư c c a prôtêin b nh hư ng HP ư c ng d ng phòng ng a quá trình acid hoá c a s a chua trong quá trình b o qu n mà không gi m s lư ng vi khu n lactoacid và không bi n i c u trúc, làm tăng th i gian b o qu n c a s n ph m 15 ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) - cá : HP t o ra c u trúc m i và ch t thơm lưu l i lâu hơn ư c... c ép trái cây, trái cây nhúng ư ng, th t bò, các s n ph m khác nhau t thu s n, m t vài nư c ép trái cây x v i áp su t cao có mùi t t hơn, gi ư c hàm lư ng vitamin cao và th i gian b o qu n dài hơn ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.2 thi t b và thao tác c a quá trình x áp su t cao -thi t b : áp su t cao ư c t o ra tr c ti p ho c gián ti p, có áp su t trong kho ng 100 n 600... food preservation) Tia c c tím là tia có bư c sóng ng n hơn ánh sáng nhìn th y, và nó tr thành m t phương pháp b o qu n th c ph m không s d ng nhi t, gi ư c giá trình c m quan và dinh dư ng c a th c ph m -chi u tia c c tím ư c coi như là phát x và lan truy n năng lư ng t không gian vào v t li u Tia c c tím ư c ng d ng nhi u nh t trong s n xu t nư c u ng, nó ư c coi như là m t tác nhân kh trùng nư c... tính không thu n ngh ch 13 ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.4.1 c ch ho t ng c a vi sinh v t (tt) Pierre – Cornet et al, 1995 ã quan sát s vô ho t t bào theo 3 pha ng h c : Giai o n th nh t : khi áp su t tăng lên, màng t bào b nén ép; Giai o n th hai : khi áp su t ư c duy trì, s truy n ch t t n i bào ra ngo i bào xu t hi n Giai o n cu i cùng : s gi m màng t bào x y ra và không . 4 : Kỹ thuật xử lý thực phẩm không sử dụng nhiệt 4.1 Kỹ thuật trường điện từ dạng xung (high tensity pulsed electric field (PEF)) 4.1.1 Mở đầu Kỹ thuật. thực phẩm như lúc còn tươi. Phương pháp sử dụng áp suất cao đã được ứng dụng theo nhiều hình thưc khác nhau. Khi sử dụng áp suất cao để xử lý thực phẩm,

Ngày đăng: 15/02/2014, 03:20

Hình ảnh liên quan

- hình dạng xung : xung vng có đường tắt xung dạng đường cong mũcó tác dụng mạnh hơn đến sựlàm thủng lỗtrên thành tếbào. - Tài liệu Kỹ thuật xử lý thực phẩm không sử dụng nhiệt ppt

h.

ình dạng xung : xung vng có đường tắt xung dạng đường cong mũcó tác dụng mạnh hơn đến sựlàm thủng lỗtrên thành tếbào Xem tại trang 7 của tài liệu.
-f là hệ số = 1,5 cho hình cầu và f = l/(l-d/3) trong đó l: chiều dài của vi sinh vật  và  d: đường  kính  của  vi  sinh vật - Tài liệu Kỹ thuật xử lý thực phẩm không sử dụng nhiệt ppt

f.

là hệ số = 1,5 cho hình cầu và f = l/(l-d/3) trong đó l: chiều dài của vi sinh vật và d: đường kính của vi sinh vật Xem tại trang 8 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan