�ݺ�ߣ

CHƯƠNG 3 : CHẾ BIẾN ÁP SUẤT CAO
1.Mở đầu
2.Cơ sở khoa học
3.Các biến đổi của thực phẩm
4.Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Yêu cầu của
người tiêu dùng
Sự tổn thất
chất dinh
dưỡng
thấp nhất
An toàn
Tính tiện dụng
Dễ dàng bảo
quản
Thời gian
bảo quản kéo dài
Cấu trúc tốt
Mùi vị tự nhiên
Cảm quan
Chất lượng
Dinh
dưỡng
1. Mở đầu

1. Mở đầu
3
Nhược điểm của phương pháp chế biến nhiệt thông thường
Kỹ thuật chế biến áp suất cao được lựa chọn
Phát triển những công nghệ chế biến mới không sử dụng nhiệt
Giảm tính chất cảm quan
và giá trị dinh dưỡng
thực phẩm
Chất dinh dưỡng
Cấu trúc
Hương vị
Màu sắc

1. Mở đầu
4
Định nghĩa : là kỹ thuật xử lý mẫu (thực phẩm) dưới áp suất
cao trong một môi trường truyền áp ổn định.
Áp suất tác dụng lên thực phẩm tức thời đồng đều và
cân bằng theo mọi hướng.
Thực phẩm phải được đặt trong môi
trường lỏng (nước, dầu,…) trong thiết
bị nén ở áp suất cao.
Giới hạn áp suất xử lý : 300 - 1.000 MPa

1. Mở đầu
5
Mục đích :
- Nhờ vào áp suất cao có thể tiêu diệt được vi sinh vật và
vô hoạt enzyme ở nhiệt độ thấp, nên tạo ra sản phẩm an
toàn về mặt vi sinh, giảm thiểu hao hụt chất dinh dưỡng (đặc
biệt là vitamin) so với phương pháp xử lý nhiệt thông thường.
- Rút ngắn thời gian chế biến (rút ngắn thời gian ủ
phomai).
- Kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.
- Thực phẩm không bị biến dạng

1. Mở đầu
6

1. Mở đầu
7
Lịch sử phát triển :
1883 : Certes quan sát thấy những tế bào vi khuẩn sống
được trong nước ở độ sâu 5.100 m (P = 50 MPa)
 Bắt đầu n. cứu về tác dụng của áp suất cao lên vật chất.
 1899 : Hite (Mỹ) ứng dụng kỹ thuật áp suất cáo để xử lý thịt
và sữa với mục đích làm giảm số tế bào vsv.
 Mở rộng nghiên cứu sang đối tượng rau quả.
 1914 : Bridgman P.W. đông tụ lòng trắng trứng bằng áp
suất cao.
1965 : Timson và Short kết luận bào tử chịu được áp suất
cao hơn tế bào dinh dưỡng.

1. Mở đầu
8
Lịch sử phát triển :
 1970 : Gould và Sale nhận thấy áp suất có thể hoạt hóa rồi
tiêu diệt bào tử
1982 : Bắt đầu chương trình nghiên cứu ứng dụng áp suất
cao trong thực phẩm (Univ. of Delware, Mỹ).
 1986 : Nhật khởi động chương trình nghiên cứu tại Kyoto
University, sau đó lập Hiệp hội về vấ đề áp suất cao
(Japanese Society for high pressure)
1990 : Thực phẩm qua xử lý áp suất cao xuất hiện đầu tiên
trên thị trường tại Nhật Bản (nước trái cây, mứt, thịt,…)
1997 : Sản phẩm xuất hiện ở Mỹ, rồi ở Châu Âu…

1. Mở đầu
9
Ưu điểm :
 Chất lượng cảm quan : tốt hơn (tp tươi  xử lý as cao  k
ảnh hường màu sắc, mùi, vị).
 Chất lượng dinh dưỡng : không làm ảnh hưởng đến các
cấu tử mẫn cảm với nhiệt hay hoạt tính sinh học cao. Duy trì
được nhiệt độ thấp (20 ÷ 65 0C)
 Xu hướng phát triển thực phẩm cao cấp (ví dụ: organic
food) dành cho nhóm người tiêu dùng có thu nhập cao.
 Vấn đề sản phẩm bị tái nhiễm : thấp (bao gói mới xử lý)
 Độ đồng nhất của sản phẩm : mọi nơi trong thực phẩm
 Không sinh độc tố

1. Mở đầu
1
0
Nhược điểm :
 Vấn đề vi sinh vật và enzyme trong thực phẩm  k tiêu diệt
mà chỉ ức chế
Chi phí đầu tư : rất cao (thiết bị)
 Phạm vi áp dụng : chỉ áp dụng đối với sp đóng gói bằng
một số bao bì nhất định (kim loại, thủy tinh, nhựa cứng, nhựa
mềm?).
 Năng suất thấp do thiết bị làm việc bán liên tục, hạn chế về
kích thước.

2. Cơ sở khoa học
1
1
Thành phần chính của thiết bị cao áp :
1. Buồng cao áp
2. Hệ thống tạo áp suất
3. Các thành phần phụ trợ khác
Bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ
Bộ phận nạp áp và tháo mẫu

1
2
 Buồng cao áp :
Buồng 1 lớp : vật liệu bằng thép không rĩ, áp suất làm việc
dao động trong khoảng 400- 600 MPa
Buồng nhiều lớp
Tăng khả năng chịu áp suất

1
3
 Hệ thống tạo áp :
Môi trường truyền áp (pressure transmitting medium) :
 Môi trường lỏng hoặc khí
 CNTP : sử dụng môi trường lỏng
 Nước cất : khả năng bị nén thấp, không làm biến dạng thực
phẩm dưới áp suất cao
Thực tế : nước cất trộn thêm chút dầu

1
4
Phương pháp tạo áp :
a. Phương pháp tăng áp suất trực tiếp :
- Phạm vị áp dụng :
 Mẫu lỏng  xử lý trước khi rót vào bao bì
Quy mô nhỏ
- Cách thực hiện :
Bơm mẫu vào buồng áp
Sử dụng piston để nén lên mẫu (bản thân mẫu là môi trường
truyền áp, áp suất tăng lên trong mẫu).
 tốc độ tăng áp suất nhanh nhưng không cao

1
5
Phương pháp tạo áp :
a. Phương pháp tăng áp suất gián tiếp :
- Phạm vi áp dụng :
 Mẫu có trạng thái bất kỳ : lỏng hay rắn
 Vấn đề bao gói mẫu : bao gói trước khi xử lý
- Cách thực hiện :
 Nạp mẫu vào buồng áp
 Bơm môi trường truyền áp vào thiết bị để đuổi khí
 Sử dụng bộ phận khuếch đại để tăng áp
 Có khả năng tạo áp suất cao.

Cách thực hiện :
 Thực phẩm lỏng :
- Thực hiện trước khi rót thực phẩm vào bao bì  rót vô trùng
- Thực hiện sau khi rót thực phẩm vào bao bì
 Thực phẩm rắn : thực hiện sau khi cho thực phẩm vào bao
bì.

1
7
Cách thực hiện : - Gián đoạn
1
7
Cho thực phẩm
vào bao bì vô trùng
Đặt thực phẩm
vào ngăn áp suất
Đổ nước đầy
ngăn áp suất
Giữ áp suất trong
thời gian yêu cầu
Tăng áp suất
đến áp suất
đã ấn địnhGiảm áp suất
Lấy sản phẩm
ra khỏi thiết bị

Cách thực hiện : - Gián đoạn
Vấn đề :
 Chọn vật liệu bao bì :
bb phải co lại.
 Chọn phương pháp
bao gói : kín, không xì

Cách thực hiện : - Hệ thống trên dây chuyền (mẫu lỏng)
- Các bước thực hiện : Sử dụng bơm áp suất thấp đưa
mẫu vào buồng cao áp Tăng áp bằng môi trường truyền
áp để tác động lên piston nén mẫu  Giữ áp  Xả áp 
Tháo mẫu vào một thiết bị vô trùng
- Vấn đề : rót sản phẩm  vô trùng.

3. Các biến đổi của thực phẩm
3.1. Biến đổi vật lý
a. Thay đổi thể tích
 Khí : giảm dưới tác động của áp suất
 Chất lỏng và rắn : không thay đổi
Ví dụ : ở 800 MPa và 20oC, nước bị giảm thể tích đi 17%, tuy
nhiên khi xả áp thì thể tích sẽ phục hồi.
Thực phẩm chứa khí  bài khí trước khi xử lý áp suất cao
 Vật liệu bao bì : phải chịu được sự thay đổi thể tích và phục
hồi khi xả áp
 Phương pháp bao gói : độ kín

3.1. Biến đổi vật lý
b. Thay đổi nhiệt độ
Quy luật : Áp suất tăng 100 MPa thì nhiệt độ tăng trung bình
3oC
 Thành phần hóa học của thực phẩm bị ảnh hưởng ở nhiệt
độ cao (protein biến tính, p.ư Maillard xảy ra,….)
 Chú ý khi sử dụng kết hợp kỹ thuật áp suất cao và nhiệt độ
để xử lý thực phẩm (vô hoạt enzyme hay vsv)

3.2. Biến đổi hóa học
a. Liên kết hóa học
- Phá vỡ :
 Tương tác tĩnh điện
 Liên kết kị nước
- Tăng cường liên kết :
 Liên kết hydro
 Liên kết cộng hóa trị

b. Vitamin
- Xử lý ở nhiệt độ thường : không tổn thất
Ví dụ :
+ Nectar dâu : 400M Pa, 30 phút, 20oC  Vit C không bị
mất đáng kể
+ Thịt heo: 125 - 600MPa, 10 phút - 18 giờ, 20oC  Vit B1
không bị mất đáng kể
- Xử lý ở nhiệt độ cao : tổn thất

c. Chất béo
 aw > 0,55 : xử lý áp suất quá trình oxy hóa chất béo diễn ra ít
hơn.
 Vấn đề hydrate hóa các ion kim loại
 Nếu xử lý ở nhiệt độ cao : phản ứng oxy hóa sẽ diễn ra mạnh
mẽ
Giải pháp tạo phức các ion kim loại.
 Xử lý mỡ cá thì ít bị oxy hóa, nhưng xử lý thịt cá thì phản ứng
oxy hóa xảy ra (do trong mô cá có Fe  thúc đẩy oxy hóa).
 Xử lý dầu oliu, chỉ số peroxyde không thay đổi đáng kể so với
các dầu khác  sử dụng dầu oliu trong CBTP.

d. Protein
- Tác động của áp suất cao làm thay đổi một số tính chất
chức năng của protein (tạo gel, tạo màng, tạo bọt, tạo cấu
trúc)  làm duỗi mạch protein, phá vở tương tác kị nước và
tĩnh điện.
 Hệ quả :
 Sự kết tủa
 Sự tạo gel : tạo cấu trúc nhốt các phân tử nước bên trong
(bánh plan; agar).

d. Protein
- Giá trị áp suất phá vỡ cấu trúc protein : bậc 3 (-S-S-) (150
MPa), bậc 4 (vòng xoắn) (200 MPa), bậc 2 (700 MPa), bậc
1???
- Sự biến tính protein :
+ Thuận nghịch : 100 - 300MPa
+ Bất thuận nghịch : áp suất cao hơn

e. Tinh bột
 Sự tạo gel tinh bột
Tác nhân tạo gel tinh bột : nhiệt độ, áp suất
- Cơ chế tạo gel do nhiệt ??
- Cơ chế tạo gel bởi áp suất : chưa được hiểu rõ ràng nhưng
sản phẩm tạo ra có độ nhớt thấp, độ trương nở kém so với
tạo gel bằng nhiệt.

3.3. Biến đổi sinh học
a. Tế bào vi sinh vật
Hình dạng tế bào :
- Vi khuẩn : gần như không bị thay đổi
- Nấm men : thể tích tế bào bị giảm khi xử lý ở 250 MPa,
không phục hồi được sau khi xử lý áp suất
 Ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất

Thành tế bào : Áp suất lớn hơn 500 MPa làm tổn thương và
phá vỡ thành tế bào S.cerevisiae
Màng tế bào chất : phospholipid, protein  bị biến đổi, tổn
thương.
 Vấn đề vận chuyển qua màng tế bào chất, tế bào không
lấy thức ăn  Ức chế hay tiêu diệt tế bào vsv.

Ribosome (cấu tạo từ ARN và protein)
- Quá trình tổng hợp protein bị ảnh hưởng
- Sự sinh sản bị giảm đi
pH nội bào
- pH giảm
- ATPase bị vô hoạt
 Ức chế hay tiêu diệt vi sinh vật

Các yếu tố ảnh hưởng :
 Loài vi sinh vật : không theo quy luật rõ ràng :
- Vi khuẩn: 200-600MPa
- Nấm men, nấm sợi: 200-300MPa
- VSV ưa nhiệt thường chịu áp hơn
- Vibrio nhạy với áp suất nhất
- VK Gram (+) thường chịu áp hơn Gram (-) (G+ vách tế
bào dày hơn G-).

 Trạng thái sinh lý tế bào :
- Pha ổn định : tế bào chịu áp suất tốt hơn
- Pha lỏng : tế bào nhạy với áp suất nhất
 Thành phần môi trường :
- pH : pH thấp làm giảm khả năng chịu áp của tế bào
- Hoạt độ của nước (aw) : aw thấp  Tế bào chịu áp tốt hơn.

Thành phần môi trường :
- Chất ức chế vsv : tăng khả năng ức chế tế bào
Ví dụ : E.coli, Salmonella trở nên nhạy nisin hơn sau khi xử
lý mẫu bằng áp suất.

b. Bào tử
- Áp suất thấp (200MPa) có thể hoạt hóa bào tử
- Áp suất cao ( > 600MPa) có thể tiêu diệt một số bào tử
Phương pháp diệt bào tử : 2 giai đoạn
- Giai đoạn 1 : P thấp  bào tử thành tế bào sinh dưỡng.
- Giai đoạn 2 : P cao và kết hợp với các phương pháp khác.

c. Enzyme
- Nguyên nhân :
 Thay đổi cấu trúc bậc 3 và 4
 Thay đổi trung tâm hoạt động
- Giảm hoạt tính :
 E vô hoạt ở vài trăm MPa
 E chịu áp (peroxydase của đậu và pectinmethylesterase
của dâu chịu áp 1.200MPa)

c. Enzyme
- Tăng hoạt tính : ít gặp
 Cơ chất bị thay đổi dưới áp suất nên tiếp xúc với enzyme tốt
hơn
 Áp suất giải phóng enzyme nội bào

3.4. Biến đổi cảm quan
Màu sắc : không theo một quy luật rõ ràng
- Rau quả :
+ Sự thay đổi màu sắc bởi áp suất ít hơn khi xử lý nhiệt: pure
ổi, mứt dâu, nước sốt cà,…..
+ Hóa nâu do enzyme polyphenoloxydase (giải phóng
enzyme) : nấm, hành tây,...
- Sữa : không thay đổi đáng kễ

- Thịt :
+ Màu thịt : myoglobin (đỏ tía), oxymyoglobin (đỏ tươi),
metmyglobin (nâu xám).
+ Protein bị thay đổi : màu thịt nhạt đi (200-300MPa).
+ Nhóm heme và Fe bị oxy hóa : mất màu đỏ.

- Thịt :
+ Màu thịt : myoglobin (đỏ tía), oxymyoglobin (đỏ tươi),
metmyglobin (nâu xám).
+ Protein bị thay đổi : màu thịt nhạt đi (200-300MPa).
+ Nhóm heme và Fe bị oxy hóa : mất màu đỏ.
Mùi vị : không thay đổi đáng kể

4. Ứng dụng trong CBTP
4.1. Các sản phẩm từ rau quả
- Vai trò : tác động đến vi sinh vật, enzyme
(polyphenoloxydase, pectinmethylesterase,…), giảm độ đắng
(nước bưởi ở 200 MPa, 10 -15 phút)
- Vấn đề : Không vô hoạt hoàn toàn enzyme, xử lý áp
suất thấp và sự ức chế vi sinh vật, xử lý trái cây có thể làm
tăng độ cứng, phải kết hợp với các phương pháp khác (bảo
quản lạnh, sử dụng chất chống vi sinh vật, …).

4.2. Các sản phẩm thịt
- Đối tượng áp dụng: thịt chế biến, thực phẩm ăn liền
- Vai trò: tác động đến vi sinh vật, hỗ trợ chế biến (100 - 200
MPa).
- Vấn đề: màu đỏ của thịt bị biến đổi (myoglobin bị chuyển
hóa), xử lý áp suất làm thịt tươi bị cứng và teo lại, nhưng thịt
sau chế biến sẽ mềm hơn và giữ nước nhiều hơn

4.3. Các sản phẩm từ thủy sản
- Đối tượng áp dụng: thủy sản tươi (sò), thủy sản chế biến
(xúc xích cá)
- Vai trò : sò có hệ vi sinh vật rất phong phú, trong đó có Vibrio
(Pmin = 200 – 350 MPa); xử lý áp suất cao tác động đến vi
sinh vật, hỗ trợ quá trình tạo gel và cải thiện tính chất của gel
(P = 250 – 310 MPa)
- Vấn đề : enzyme thủy phân protein trong thủy sản (trypsin,
chymotrypsin, cathepsin, collagenase,…) nhạy với áp suất
cao; xử lý sò nên kết hợp với bảo quản lạnh.

4.4. Các sản phẩm khác
- Sản phẩm gạo đã qua xử lý HHP : tinh bột bị gãy mạch, thay
đổi cấu trúc hạt tinh bột, có thể tăng độ ngọt, tăng khả năng xúc
tác của amylase,…
- Sữa tươi : hiệu suất thu hồi protein trong sản xuất phomai
tăng (beta lactoglobulin kết hợp với kappa casein), tăng độ ẩm
khối đông, mùi vị bị ảnh hưởng, không thích hợp cho sản phẩm
phomai cứng
- Cá hồi : thay đổi cấu trúc các sản phẩm gel từ cá hồi (xử lý
400MPa, 30 phút).

�ݺ�ߣ

Chuong 3 ap suat cao nguyen

More Related Content

Chuong 3 ap suat cao nguyen