Luận văn Khảo sát biến đổi mật số vi sinh vật trong quá trình chế biến hạt sen đóng hộp

4-400C. Tuy nhiên, vẫn có một vài vi sinh vật vẫn phát triển được ở nhiệt độ dưới 00C và một vài loại vi sinh vật khác phát triển được ở nhiệt độ trên 1000C. Tùy theo nhiệt độ tối thích cho sự phát triển của vi sinh vật mà người ta chia vi sinh vật ra thành 3 nhóm + Vi sinh vật ưa nóng (Thermophile): Nhiệt độ tối thích trên 450C ví dụ như Bacillus stearothermophilus, Bacillus coagulans và Lactobacillus thermophilus. + Vi sinh vật ưa ấm (Mesophile): nhiệt độ tối thích từ 20-450C rất phổ biến như nấm mốc, nấm men, giống vi khuẩn Lactobacilli, Staphylococci. + Vi sinh vật ưa lạnh (Psychrotrophs): có thể chịu được và phát triển ở nhiệt độ dưới 200C, chẳng hạn như Pseudomonas, Moraella-Acinetabacter. Mỗi loại vi khuẩn, nấm mốc, nấm men đều có khoảng nhiệt độ tối thích nằm trong vùng ưa ấm, ưa lạnh và ưa nóng. Khả năng chóng chịu với nhiệt độ cao của nấm mốc và nấm Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 9 men ít hơn vi khuẩn. Khi nhiệt độ tiến gần bằng 00C, chỉ có một số ít vi sinh vật có thể chịu được và sự phát triển của chúng cũng chậm dần đi. Khi nhiệt độ dưới 50C thì sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng bị chậm lại. Bảng 2 : Sự phát triển của vi sinh vật ở các khoảng nhiệt độ khác nhau Nhiệt độ (0C) Nhóm vi sinh vật Cực tiểu Tối thích Cực đại Ưa nóng 40 - 45 55 60 - 70 Ưa ấm 5 - 15 30 - 40 40 - 47 Ưa lạnh Ưa lạnh bắt buộc (-5) - 5 12 - 15 15 - 20 Ưa lạnh không bắt buộc (-5) - 5 25 - 30 30 - 35 Nguồn: An toàn vệ sinh thực phẩm ( TS Nguyễn Đức Lượng, TS Phạm Minh Tâm, 1995) Căn cứ vào yếu tố nhiệt độ mà người ta có thể kiểm soát được sự phát triển của vi sinh vật. Cụ thể là - Nhiệt độ cao Nhiệt độ cao có ảnh hưởng rất mạnh và trực tiếp đối với cơ thể vi sinh vật. Nói chung nhiệt độ từ 60 - 700C kéo dài trong 30 phút có thể tiêu diệt gần hết các thể sinh dưỡng. Nhiệt độ cao gây biến tính protein trong tế bào do đó tế bào chất và enzyme bị đình chỉ hoạt động. Tính chịu nhiệt của các loài vi sinh vật rất khác nhau, thường nấm men, nấm mốc chết khá nhanh ở nhiệt độ 50 -600C , một số vi khuẩn chịu nhiệt thì 80 -900C mới bị tiêu diệt. Tốc độ chết của vi sinh vật phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng nước trong tế bào: lượng nước càng ít sức chịu đựng nhiệt độ càng cao. Do hàm lượng nước trong bào tử rất ít nên bào tử có tính chịu nhiệt rất cao. Ngoài ra ở môi trường ẩm vi sinh vật bị tiêu diệt nhanh hơn môi trường khô. Vì vậy khi sử dụng môi trường không khí khô vi sinh vật bị tiêu diệt ở 160 - 1700C nhưng khi ở môi trường ẩm chỉ cần 1200C chúng đã bị tiêu diệt. Tính chịu nhiệt của vi sinh vật còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như pH môi trường, hóa chất, thế oxy hóa khử... Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 10 - Nhiệt độ thấp Nhiệt độ thấp không ảnh hưởng mạnh như nhiệt độ cao. Thường thì nhiệt độ thấp không tiêu diệt được vi sinh vật, chỉ gây ức chế mọi hoạt động sống của chúng do sự giảm năng lượng hoạt động của các chất trong tế bào, các phản ứng hóa sinh tiến hành khó khăn hơn. Ở nhiệt độ thấp đa số các vi sinh vật chuyển sang trạng thái tiềm sinh. Trong thực tế người ta dựa vào đặc điểm này để tiến hành bảo quản vi sinh vật cũng như bảo quản thực phẩm. Bảng 3: Tác động của nhiệt độ đối với vi sinh vật Nhiệt độ (0C) Nhiệt độ (0F) Tác động tiêu diệt vi sinh vật 121 250 Nhiệt độ hơi nước tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật và bào tử trong vòng15-20 phút. 116 240 Nhiệt hơi nước tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật và bào tử trong vòng 30-40 phút 110 230 Nhiệt hơi nước tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật và bào tử trong vòng 60-80 phút 100 212 Nhiệt độ sôi của hơi nước có thể tiêu diệt tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật nhưng không tiêu diệt được bào tử của chúng. 82-93 179-200 Tế bào đang phát triển của nấm men, nấm mốc bị tiêu diệt hoàn toàn 62-82 151-180 Các vi sinh vật ưa nhiệt vẫn phát triển được 60-70 140-171 Tiêu diệt phần lớn vi sinh vật gây bệnh trong sữa, nước quả, trừ bào tử của chúng. 16-38 61-100 Các loài nấm men, nấm sợi, vi khuẩn phát triển rất mạnh 10-16 50-61 Các loài ưa lạnh phát triển mạnh 0 32 Các loài vi sinh vật ngừng phát triển -18 0 Vi khuẩn ở trạng thái chết. Nguồn: An toàn vệ sinh thực phẩm ( TS Nguyễn Đức Lượng, TS Phạm Minh Tâm, 1995) Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 11 2.5. Động học của quá trình chết nhiệt của vi sinh vật Sự chết nhiệt của vi sinh vật ở một nhiệt độ nào đó có thể được biểu diễn bằng phương trình động học bậc nhất như sau: dN/dt = - k.N (1) Trong đó N: số lượng vi sinh vật tại thời điểm t (cfu/ml). t: thời gian xử lý nhiệt (phút). dt dN : vận tốc tiêu diệt vi sinh vật, tức là biến đổi lượng vi sinh vật theo thời gian. k: Hằng số tốc độ tiêu diệt vi sinh vật (k phụ thuộc không chỉ vào loài vi sinh vật mà còn tính chất sinh lý học của chúng.) Ta có thể viết phương trình (1) dưới dạng k N dt dN −= Ví dụ: giá trị k của bào tử vi khuẩn ở 1210C là 1/phút, tế bào sinh dưỡng từ 10 đến 1010/phút tùy thuộc vào từng loại vi sinh vật. Lấy tích phân phương trình (1) trong khoảng giới hạn điều kiện đầu N0 ở thời điểm t = 0 đến điểm cuối N ở thời điểm t = t ta được nghiệm là một hàm số. kt oeNN − = (2) Cũng có thể viết: N N k t oln1= (2’) Hoặc N N k t olog303,2= (3)  t k N N o 303,2 log −= (3’) No: lượng vi sinh vật ban đầu (cfu/ml). Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 12 Nếu vẽ đường biểu diễn về mức độ tiêu diệt vi sinh vật theo thời gian bởi phương trình (2), ta có đồ thị: Hình 5: Sự tiêu diệt vi sinh vật bằng nhiệt theo thời gian Biểu diễn theo hàm logN/No, ta có đồ thị là một đường thẳng, độ dốc là 303.2 k − Hình 6:Thời gian tiêu diệt vi sinh vật theo mối quan hệ logarite Với trị số D là thời gian giảm mật số vsv mười lần. Trị số D tỉ lệ nghịch với hằng số tốc độ vô hoạt k. D = 2,303/k Hay t = N ND 0log N t No Theo lý thuyết Theo thực nghiệm Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 13 2.6. Tính toán ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt (Giá trị tiệt trùng F) Hình 7: Biểu diễn “thời gian chết nhiệt” của vi sinh vật Với trị số F là thời gian (tính bằng phút) cần thiết để tiêu diệt vi sinh vật tại một nhiệt độ nhất định. F có giá trị cụ thể cho từng nhiệt độ F0 là giá trị của trị số F ở nhiệt độ 2500F (121,10C) z là khoảng nhiệt độ cần thiết cho ‘thời gian chết nhiệt’ thực hiện một chu trình logarite. “Thời gian chết nhiệt” là thời gian cần thiết ở một nhiệt độ nhất định, dưới những điều kiện nhất định để vô hoạt một số lượng xác định của vi sinh vật hoặc bào tử. Dựa vào đồ thị biểu diễn thời gian chết nhiệt của vi sinh vật, ta có Độ dốc của đường thẳng ZT Ft tg 1 1.121 loglog = − − =α Z T tF Z T t F Z TFt 1.121 10. 1.121log 1.121loglog − = − = − =− Một cách tổng quát, giá trị F được biểu thị Theo lý thuyết Theo thực nghiệm Thời gian tiệt trùng t (phút) Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 14 Z TT T Z ref ref tF − = 10. Tref = nhiệt độ tương ứng với quá trình xử lý nhiệt (quá trình tiệt trùng là 121.1oC) z: tùy thuộc loại vsv cần tiêu diệt và tính chất của sản phẩm (đối với loại chịu nhiệt và sinh bào tử như clostridium botulinum, Z=10oC) Trong trường hợp nhiệt độ thay đổi theo thời gian, người ta ghi nhận T(t), khi đó giá trị F được tính như sau ∫ ∑ ∞ −− ∆== 0 0 )()( 10.10 n Z TtT Z TtT Z T tdtF refref ref Nó có ý nghĩa là tính trên tổng thời gian ảnh hưởng tức thời, mà ta đã được biểu thị bởi giá trị Z TT ref− 10 được gọi là yếu tố Bigelow Công thức Bigelow cho ta tính được sự phá hủy các bào tử bởi nhiệt trong trường hợp xử lý ở nhiệt độ không cố định. Hình 8: Đồ thị thanh trùng tổng quát Thời gian chết nhiệt phụ thuộc vào các điều kiện như sau:  Số lượng và mật độ của vi sinh vật trong môi trường gia nhiệt.  Tuổi và thời kỳ phát triển của giống vi sinh vật.  Những đặc tính lý, hóa học của môi trường mà vi sinh vật được gia nhiệt (pH, độ ẩm, thành phần dinh dưỡng ). Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ sản phẩm Thời gian chế biến Nhiệt độ Thời gian Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 15  Những đặc tính lý, hóa học của môi trường mà trong đó vi sinh vật sẽ phát triển sau khi gia nhiệt.  Có hay không sự áp dụng quá trình khuấy trộn trong khi gia nhiệt.  Bao bì chứa môi trường. Môi trường truyền nhiệt (hơi nước, nước, microwave, nhiệt khô, ) Đối với mỗi loại vi sinh vật và thực phẩm khác nhau thì giá trị D và z là khác nhau. 2.7. Mục tiêu của quá trình tiệt trùng Bào tử yếm khí Clostridium botulinum là mục tiêu chính trong quá trình chế biến nhiệt vì - Có thể sản sinh ra độc tố làm chết người dù ở liều lượng rất thấp. - Có khả năng thành lập bào tử, rất bền nhiệt. - Clostridium botulinum có thể tìm thấy bất cứ nơi đâu, vì vậy 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. 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 (bào tử) và quá trình sản sinh độc tố Trong thực tế rất khó vô hoạt bào tử Clostridium botulinum, vì vậy để tránh hư hỏng đòi hỏi phải xử lý ở nhiệt độ cao, đây là nguyên nhân dẫn đến việc giảm tính chất dinh dưỡng, 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 như pH, nhiệt độ, oxy, độ hoạt động của nước, phụ gia bảo quản hoặc kết hợp với nhóm vi sinh vật cạnh tranh. Thông thường bào tử Clostridium botulinum không hình thành và phát triển trong thực phẩm có pH < 4,6. Vì vậy, pH = 4,6 được chọn là ranh giới phân chia giữa thực phẩm acid và ít acid. Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 16 - Trong thực phẩm acid (pH<4,6) 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>4,6) xử lý nhiệt ở mức độ tương đối 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. 2.8. Xác định điểm kết thúc của quá trình tiệt trùng Trị số giá trị tiệt trùng F cần được xác định cho mỗi loại hư hỏng do vi sinh vật. Một trị số của quá trình này được tính toán dựa vào z = 100C và nhiệt độ qui ước là 121,10C, được ký hiệu là F0. Đối với quá trình tiệt trùng nhiệt ẩm, trị số F10121,1 (Clostridium botulinum) tức là F0 = 3 phút, tại tâm của sản phẩm đóng hộp sẽ cho kết quả an toàn theo quan điểm an toàn về mặt sức khỏe. Những bào tử của vi sinh vật chịu nhiệt có thể còn sống đối với quá trình nhiệt được thiết lập để giết bào tử Clostridium botulinum và có thể gây hư hỏng cho sản phẩm, nhưng không sinh ra độc tố trong khi bảo quản thực phẩm. Vì vậy, việc thiết lập quá trình nhiệt tối thiểu là hướng đến việc tiêu diệt các bào tử của các giống Clostridium botulinum phân giải protein dựa vào những thông số z (khoảng nhiệt độ cần thiết để thực hiện một chu trình logarit tiêu diệt vi sinh vật) và nhiệt độ thực hiện quá trình tiêu diệt vi sinh vật. Điểm kết thúc của quá trình thanh trùng thường được xác định theo “xác xuất của một vi sinh vật còn sống sót” (PNSU) Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 17 Trị số thực nghiệm của F10121,1đối với  Sức khỏe cộng đồng Bào tử Clostridium botulinum N0=103 D121,1 = 0,2 phút PNSU = 10-9 F0 = 3phút  Ngăn ngừa hư hỏng - Bào tử chịu nhiệt trung bình N0=104 D121,1 = 0,5 phút PNSU = 10-6 F0 = 5phút D121,1 = 0,7 phút F0 = 7phút - Bào tử chịu nhiệt Phân bố ở nhiệt độ < 300C N0=102 D121,1 = 1,5 phút PNSU = 10-2 F0 = 6phút Phân bố ở nhiệt độ > 300C N0=102 D121,1 = 1.5 phút PNSU = 10-6 F0 = 12phút D121,1 = 2.5 phút F0 = 20phút 2.9. Chọn chế độ tiệt trùng Ta phải chọn được một chế độ tiệt trùng hợp lý, có nghĩa là đảm bảo yêu cầu tiêu diệt các vi sinh vật có hại trong đồ hợp đó, đồng thời các chất dinh dưỡng ít bị tổn thất nhất, phẩm chất sản phẩm tốt nhất. ♦ Chọn nhiệt độ tiệt trùng Tất cả các loại thực phẩm đem đóng hộp đều là môi trường sống của các loại vi sinh vật. Mặc dù có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của vi sinh vật, trong đó độ acid ảnh hưởng rất lớn, nên độ acid là yếu tố quan trọng trong việc chọn nhiệt độ thanh trùng. Người ta chia sản phẩm đồ hộp thành hai nhóm theo độ acid hoạt động của sản phẩm, để làm cơ sở cho việc chọn nhiệt độ thanh trùng: - Nhóm sản phẩm đồ hộp không chua và ít chua có pH > 4,6 - Nhóm sản phẩm đồ hộp chua có pH < 4,6 + Đối với đồ hộp hạt sen nước đường thì thuộc nhóm không chua hay ít chua, tức là có môi trường pH > 4,5 Vi sinh vật phát triển mạnh trong môi trường này đều là các vi sinh Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 18 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, 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, và tiêu diệt nha bào 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 ở các loại đồ hộp có độ acid hoạt động không cao lắm, cũng thường có các vi khuẩn bềnh 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 > 4,6 cần phải có nhiệt độ thanh trùng cao mới tiêu diệt được các loại vi sinh vật ưa nhiệt gây hư hỏng đồ hộp. Nhiệt độ đó vào khoảng 1050C – 1210C được gọi là quá trình tiệt trùng. ♦ Chọn thời gian tiệt trùng Ở nhiệt độ tiệt trùng nhất định, vi sinh vật trong đồ hộp thường không bị tiêu diệt ngay tức thời, mà cần phải có một thời gian nhất định gọi là thời gian thanh trùng hay thời gian tác dụng nhiệt, ký hiệu là T (phút). Trong quá trình thanh trùng sản phẩm đựng trong đồ hộp, không được đun nóng tức thời tới nhiệt độ thanh trùng cần đạt được, mà nhiệt lượng phải truyền dần từ môi trường đun nóng, qua bao bì vào lớp sản phẩm bên ngoài, rồi vào tới khu vực trung tâm của đồ hộp, quá trình này phải mất một thời gian, gọi là thời gian truyền nhiệt (t1). Khi khu vực trung tâm của đồ hộp đạt tới nhiệt độ thanh trùng, thì giữ ở nhiệt độ đó trong thời gian nhất định, gọi là thời gian tiêu diệt (t2). Thời gian hạ nhiệt (t3). Như vậy thời gian thanh trùng tổng quát của đồ hộp bao gồm thời gian truyền nhiệt và thời gian tiêu diệt T = t1 + t2 + t3 (phút) ♦ Xác định thời gian có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật. Khi thực hiện quá trình thanh trùng nhiệt cần phải tính đến giá trị F (Thời gian có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật ở một nhiệt độ nhất định). Tổng quát Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 19 Z TT T Z ref ref tF − = 10. Trong trường hợp nhiệt độ thay đổi theo thời gian, người ta ghi nhận T(t), khi đó giá trị F được tính như sau ∫ ∑ ∞ −− ∆== 0 0 )()( 10.10 n Z TtT Z TtT Z T tdtF refref ref Giá trị F của quá trình thanh trùng nhiệt là tổng thời gian có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật ở cả 3 quá trình: nâng nhiêt, giữ nhiệt và hạ nhiệt. F = Fnâng nhiệt + Fgiữ nhiệt + Fhạ nhiệt Một quá trình thanh trùng đạt yêu cầu khi thỏa điều kiện: F > F0 (giá trị F đảm bảo sức khỏe cộng đồng) Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 20 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Phương tiện nghiên cứu Thực hiện nghiên cứu và thu thập số liệu tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại học Cần Thơ. Thời gian: từ ngày 26/2/2007 đến ngày 18/5/2007
Nguyên vật liệu - Hạt sen - Đường - Nước - Hộp sắt tây
Hóa chất sử dụng - Acid citric - Môi trường nuôi cấy vi khuẩn tổng số (Plate Count Agar) - Hóa chất để phân tích acid. - Cồn 70%
Dụng cụ thí nghiệm - Đĩa petri - Đèn cồn, bình tam giác, pipette các loại - Bình cầu - Cân điện tử cân bàn. - Chiết quang kế - Buret chuẩn độ
Thiết bị sử dụng - Máy ghép nắp - Nồi thanh trùng - Tủ cấy - Tủ ủ Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 21 3.2. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thí nghiệm Qua tham khảo một số qui trình sản xuất đồ hộp quả ngâm đường, từ đó rút ra được qui trình sản xuất đồ hộp hạt sen nước đường, dựa vào đó đưa ra qui trình khảo sát biến đổi mật số vi sinh vật trong quá trình chế biến. Các thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở chọn thông số tối ưu của thí nghiệm trước làm cơ sở cho thí nghiệm sau. Qui trình tổng quát Nguyên liệu ↓ Xử lý ↓ Chần ↓ Làm nguội ↓ Dung dịch đường Cho vào hộp ↓ ↓ Đun nóng → Rót nước đường (tỉ lệ 60% cái, 40% nước) ↓ Ghép nắp ↓ Tiệt trùng ↓ Làm nguội, bảo ôn ↓ Thành phẩm Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 22 - Phương pháp lấy mẫu Nguyên liệu được mua từ các cánh đồng sen ở huyện Cao Lãnh tỉnh Đồng Tháp. Nguyên liệu phải đúng độ tuổi, không hư hỏng và dập nát. Để đảm bảo cho sản phẩm cuối cùng đạt chất lượng tốt. - Xử lý kết quả Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên, với 2 lần lặp lại, kết quả được tính toán thống kê, phân tích phương sai kiểm định LSD và vẽ biểu đồ bằng chương trình Statgraphics - Phương pháp phân tích Bảng 4: Các phương pháp phân tích Chỉ tiêu phân tích Cách thực hiện Vi khuẩn tổng số Đếm số khuẩn lạc mọc trên môi trường Plate Count Agar Độ khô Chiết quang kế Độ acid Chuẩn độ trực tiếp bằng NaOH 0,1N với phenolphthalein làm chất chỉ thị. 3.3. Nội dung và bố trí thí nghiệm Khảo sát ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sản phẩm và mật số vi sinh vật - Mục đính: Xác định qui luật biến đổi mật số vi sinh vật trong quá trình tiệt trùng sản phẩm hạt sen nước đường đóng hộp. - Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm 2 nhân tố với 2 lần lặp lại. + Nhân tố A: Nhiệt độ tiệt trùng (0C), với 4 mức độ. A1 = 100 A2 = 105 A3 = 110 A4 = 115 +Nhân tố B: Thời gian tiệt trùng (phút), với 5 mức độ. B1 = 2 B2 = 4 B3 = 6 B4 = 8 B5 = 10 Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 23 Bảng 5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm. Nhân tố B Nhân tố A B1 B2 B3 B4 B5 A1 A1B1 A1B2 A1B3 A1B4 A1B5 A2 A2B1 A2B2 A2B3 A2B4 A2B5 A3 A3B1 A3B2 A3B3 A3B4 A3B5 A4 A4B1 A4B2 A4B3 A4B4 A4B5 Số nghiệm thức: 4 x 5 = 20 nghiệm thức Số đơn vị thí nghiệm: 4 x 5 x 2 = 40 - Chuẩn bị mẫu Hạt sen được xử lý, chần, làm nguội, cho vào hộp, rót nước đường , tiệt trùng ở các khoảng nhiệt độ và thời gian khác nhau sau đó làm nguội và tiến hành đánh giá kết quả. - Ghi nhận kết quả. + Vẽ đồ thị tiệt trùng. + Giá trị tiệt trùng F. + Xác định các thông số của phương trình động học. + Biến đổi mật số vi sinh vật trong quá trình bảo quản. + Xác định độ khô và độ acid của sản phẩm trong quá trình bảo quản Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 24 CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 4.1. Kết quả ghi nhận nhiệt độ tâm của sản phẩm trong quá trình tiệt trùng. Thời gian giữ nhiệt 0 20 40 60 80 100 120 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 thời gian (phút) n hi ệ t đ ộ (0 C ) 2 phút 4 phút 6 phút 8 phút 10 phút Hình 9: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1000C Thời gian giữ nhiệt 0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25 30 35 thời gian (phút) n hi ệ t đ ộ (0 C ) 2 phút 4 phút 6 phút 8 phút 10 phút Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1050C Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 25 Thời gian giữ nhiệt 0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25 30 35 40 thời gian (phút) n hi ệ t đ ộ (0 C ) 2 phút 4 phút 6 phút 8 phút Hình 11: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1100C Thời gian giữ nhiệt 0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 thời gian (phút) n hi ệ t đ ộ (0 C ) 2 phút 4 phút 6 phút 8 phút Hình 12: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1150C Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 26 4.2. Kết quả xác định thông số động học quá trình tiêu diệt vi sinh vật. Nhiệt độ tiệt trùng, 0C -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 0 2 4 6 8 10 12 Thời gian giữ nhiệt (phút) Ln (N /N o ) 100 105 110 115 Hình 13: Đồ thị biểu diễn tốc độ chết nhiệt của vi sinh vật. Từ các đồ thị ở hình 13, ta có. Phương trình tiêu diệt vi sinh vật ở các nhiệt độ tiệt trùng Khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1000C, có phương trình y = - 0,0605x - 0,0033 Khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1050C, có phương trình y = - 0,1429x - 0,2295 Khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1100C, có phương trình y = - 0,4139x - 0,7322 Khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1150C, có phương trình y = - 1,7508x - 0,4740 Bảng 6: Giá trị hằng số tốc độ tiêu diệt vi sinh vật k (1/phút) ở các nhiệt độ tiệt trùng khác nhau. Nhiệt độ (0C) kT R2 100 0,0605 0,9764 105 0,1429 0,9231 110 0,4139 0,9086 115 1,7508 0,9479 Tính giá trị DT Ta biết: 303,2 1 T T k D −=− Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 27 Bảng 7: Giá trị D ở các nhiệt độ tiệt trùng khác nhau. Nhiệt độ (0C) kT DT Log (DT) 100 0,0605 38,06612 1,58054 105 0,1429 16,11617 1,20726 110 0,4139 5,56415 0,74540 115 1,7508 1,31540 0,11906 Từ kết quả ở bảng 7 cho ta thấy ở nhiệt độ tiệt trùng càng cao thì tốc độ tiêu diệt vi sinh vật k càng lớn. Ở nhiệt độ tiệt trùng 1150C hằng số k tăng hơn nhiều so với ở nhiệt độ 1000C, điều đó chứng tỏ nhiệt độ tiệt trùng càng cao lượng vi sinh vật bị tiêu diệt bởi quá trình tiệt trùng nhiệt càng nhiều. Khả năng chịu nhiệt của vi sinh vật giảm khi nhiệt độ tăng cao. - Nhiệt độ càng cao tốc độ tiêu diệt vi sinh vật càng lớn, điều này chứng tỏ nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đối với sự sống sót của vi sinh vật, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. - Ở nhiệt độ 1000C tốc độ tiêu diệt vi sinh vật rất bé nhưng ở 1150C hằng số tốc độ k tăng lên đáng kể. Nên lượng vi sinh vật còn lại rất ít. - Giá trị D tỉ lệ nghịch với hằng số tốc độ k: k càng lớn, D càng nhỏ. Điều đó có nghĩa nhiệt độ càng thấp thì thời gian để mật số vi sinh vật giảm đi 10 lần càng dài, hay nhiệt độ càng thấp thì thời gian tiệt trùng sản phẩm phải kéo dài hơn mới đảm bảo các chỉ tiêu vi sinh ở mức giới hạn cho phép. Tuy nhiên, việc tiệt trùng sản phẩm trong thời gian dài lại ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như màu sắc, mùi vị, cấu trúcDo vậy cần chọn chế độ tiệt trùng th