Giáo trình Nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm cho sinh viên ngành công nghệ thực phẩm

Giáo trình nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm cung cấp kiến thức cần thiết cho sinh viên ngành công nghệ thực phẩm cao đẳng.

• Tác giả: ThS. Phan Thị Thúy Giàu
• Trường học: Trường Cao Đẳng Cộng Đồng Đồng Tháp
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nguyên Lý Bảo Quản Và Chế Biến Thực Phẩm
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Đồng Tháp

Mục lục chi tiết

• TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: CÁC NHÂN TỐ GÂY BIẾN ĐỔI CHẤT LƯỢNG THỰC PHẨM
• 1.1. Quan niệm về thực phẩm và phi thực phẩm
• 1.2. Các nhân tố gây biến đổi chất lượng thực phẩm
• 1.2.1. Các nhân tố gây biến đổi chất lượng thực phẩm từ môi trường bên ngoài
• 1.2.2. Các nhân tố gây biến đổi chất lượng thực phẩm từ bên trong thực phẩm
• 1.3. Nguyên tắc chung của bảo quản thực phẩm
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỨ NHẤT
• 2.1. Phát biểu nguyên lý bảo quản thứ nhất
• 2.2. Những tác nhân gây hư hỏng thực phẩm
• 2.2.1. Bản chất của các chất thực phẩm là sự tự tương tác và gây ra sự biến đổi
• 2.2.2. Thực phẩm tiếp xúc với môi trường
• 2.2.3. Thực phẩm tiếp xúc với thiết bị
• 2.2.4. Thực phẩm tiếp xúc với con người
• 2.2.5. Sự tiếp xúc do sự bố trí sản xuất trong nhà máy
• 2.3. Liên hệ thực tế trong chế biến thực phẩm
• 2.3.1. Tách khí O2 để ngăn phản ứng oxy hoá
• 2.3.2. Tổ chức sản xuất thực phẩm vệ sinh
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỨ HAI
• 3.1. Phát biểu nguyên lý
• 3.2. Các phương pháp áp dụng nguyên lý thứ hai
• 3.2.1. Làm nhanh các tiến trình xử lý chế biến
• 3.2.2. Bảo quản thực phẩm bằng cách tách nước
• 3.2.3. Bảo quản bằng cách thêm đường
• 3.2.4. Bảo quản bằng muối ăn
• 3.2.5. Bảo quản thực phẩm bằng cách dùng khí (Nitơ, CO2, Oxy)
• 3.2.6. Bảo quản thực phẩm bằng sử dụng nhiệt độ thấp
• 3.2.7. Bảo quản thực phẩm bằng acid hóa môi trường
• 3.2.8. Bảo quản thực phẩm bằng chất sát trùng
• 3.2.9. Bảo quản thực phẩm bằng chất chống oxy hóa
• 4. CHƯƠNG 4: NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỨ BA
• 4.1. Phát biểu nguyên lý bảo quản thứ ba
• 4.2. Các biện pháp tiêu diệt mầm móng gây hư hỏng thực phẩm
• 4.2.1. Sử dụng nhiệt độ cao trong xử lý chế biến nguyên liệu
• 4.2.1.1. Chần, hấp, đun nóng
• 4.2.2. Sử dụng quá trình thanh trùng nhiệt
• 4.2.2.1. Các phương pháp thanh trùng nhiệt
• 4.2.2.2. Sự kháng nhiệt của vi sinh vật
• 4.2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kháng nhiệt của vi sinh vật
• 4.2.3. Tiệt trùng thực phẩm bằng tia bức xạ điện ly (tia ion hóa)
• 4.2.3.1. Các yêu cầu của tia bức xạ điện ly dùng cho thực phẩm
• 4.2.3.2. Hiệu quả sát trùng của tia bức xạ điện ly phụ thuộc vào các yếu tố
• 4.2.3.3. Ảnh hưởng của việc chiếu tia bức xạ điện ly đối với thực phẩm
• 4.2.3.4. Những biện pháp khắc phục

Tóm tắt

I. Tổng quan về nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm

Nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm. Nó không chỉ giúp duy trì chất lượng thực phẩm mà còn đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Việc hiểu rõ các nguyên lý này sẽ giúp sinh viên công nghệ thực phẩm có nền tảng vững chắc để áp dụng trong thực tiễn.

1.1. Khái niệm về bảo quản thực phẩm

Bảo quản thực phẩm là quá trình giữ cho thực phẩm không bị hư hỏng và duy trì chất lượng trong suốt thời gian lưu trữ. Các phương pháp bảo quản bao gồm làm lạnh, đông lạnh, và sử dụng chất bảo quản.

1.2. Khái niệm về chế biến thực phẩm

Chế biến thực phẩm là quá trình biến đổi nguyên liệu thành sản phẩm tiêu dùng. Điều này bao gồm các phương pháp như nấu, hấp, và lên men, nhằm cải thiện hương vị và giá trị dinh dưỡng.

II. Các thách thức trong bảo quản và chế biến thực phẩm

Trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm, có nhiều thách thức cần phải đối mặt. Những thách thức này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm mà còn đến sức khỏe người tiêu dùng.

2.1. Tác động của vi sinh vật đến thực phẩm

Vi sinh vật như vi khuẩn, nấm mốc có thể gây hư hỏng thực phẩm. Chúng phát triển nhanh chóng trong điều kiện ẩm ướt và nhiệt độ không phù hợp, dẫn đến mất an toàn thực phẩm.

2.2. Ảnh hưởng của môi trường đến chất lượng thực phẩm

Nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng là những yếu tố môi trường chính ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để bảo quản thực phẩm hiệu quả.

III. Phương pháp bảo quản thực phẩm hiệu quả

Có nhiều phương pháp bảo quản thực phẩm hiệu quả mà sinh viên công nghệ thực phẩm cần nắm vững. Những phương pháp này giúp kéo dài thời gian sử dụng và duy trì chất lượng thực phẩm.

3.1. Bảo quản bằng nhiệt độ thấp

Sử dụng nhiệt độ thấp như đông lạnh hoặc làm lạnh để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật. Đây là phương pháp phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm.

3.2. Sử dụng chất bảo quản tự nhiên

Chất bảo quản tự nhiên như muối, đường, và giấm có thể giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm mà không gây hại cho sức khỏe.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nguyên lý bảo quản thực phẩm

Nguyên lý bảo quản thực phẩm không chỉ được áp dụng trong lý thuyết mà còn trong thực tiễn. Việc áp dụng đúng các nguyên lý này sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và an toàn thực phẩm.

4.1. Thực tiễn trong ngành chế biến thực phẩm

Nhiều công ty chế biến thực phẩm đã áp dụng các nguyên lý bảo quản để cải thiện chất lượng sản phẩm. Điều này không chỉ giúp tăng cường an toàn thực phẩm mà còn nâng cao giá trị thương hiệu.

4.2. Kết quả nghiên cứu về bảo quản thực phẩm

Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp bảo quản hiện đại có thể giảm thiểu hư hỏng thực phẩm và tăng cường giá trị dinh dưỡng.

V. Kết luận về nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm

Nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm. Việc nắm vững các nguyên lý này sẽ giúp sinh viên có thể áp dụng hiệu quả trong công việc tương lai.

5.1. Tương lai của ngành công nghệ thực phẩm

Ngành công nghệ thực phẩm đang phát triển mạnh mẽ với nhiều công nghệ mới. Việc áp dụng các nguyên lý bảo quản sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong bảo quản thực phẩm

Nghiên cứu liên tục trong lĩnh vực bảo quản thực phẩm là cần thiết để phát triển các phương pháp mới, đảm bảo an toàn và chất lượng thực phẩm cho người tiêu dùng.

Nội dung chính

MÔ TẢ HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình môn học: Nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm (Mã môn học: CN405) do ThS. Phan Thị Thúy Giàu biên soạn, được ban hành chính thức năm 2021 tại Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp. Tài liệu thuộc khối kiến thức chuyên môn, được giảng dạy song hành cùng các môn học cơ sở ngành trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng ngành Công nghệ thực phẩm.

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình trang bị cho người học:

• Kiến thức toàn diện về 3 nguyên lý bảo quản thực phẩm cốt lõi.
• Cơ sở lý thuyết của các phương pháp bảo quản nhằm phòng ngừa và khắc phục các nguyên nhân gây hư hỏng nông sản - thực phẩm.
• Khả năng phân tích các biến đổi vật lý, hóa học, sinh hóa và vi sinh diễn ra trong quá trình tồn trữ và chế biến.
• Kỹ năng lựa chọn thông số kỹ thuật và công nghệ phù hợp với từng loại nguyên liệu (thịt, cá, sữa, rau quả, lương thực).
• Năng lực hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý vận hành của các trang thiết bị chế biến công nghiệp.

Giáo trình có cấu trúc gồm 4 chương chính, tiếp cận theo trình tự logic chặt chẽ: bắt đầu từ việc khảo sát bản chất thực phẩm và các tác nhân gây biến tính chất lượng (Chương 1), sau đó phân tích sâu cơ chế khoa học cùng phạm vi ứng dụng thực tế của 3 nguyên lý bảo quản (Chương 2, 3 và 4).

Điểm đặc trưng của tài liệu là phương pháp phân loại kiến thức dựa trên bản chất tương tác giữa thực phẩm với môi trường, thiết bị, con người và nội tại nguyên liệu. Mỗi chương đều tích hợp hệ thống dữ liệu định lượng, bảng tra cứu thông số hóa lý, sơ đồ quá trình và bộ câu hỏi ôn tập, thảo luận gắn liền với thực tiễn sản xuất nông thủy sản tại Việt Nam.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

                                                     (Sấy, thẩm thấu, muối, đường,            thanh trùng nhiệt

Các chương và chủ đề chính

• Chương 1: Các nhân tố gây biến đổi chất lượng thực phẩm
  Thiết lập định nghĩa khoa học và quan niệm xã hội về thực phẩm và phi thực phẩm (dưới góc độ tập quán, tôn giáo và tri thức dinh dưỡng học). Phân loại chi tiết các nhân tố hư hỏng từ môi trường bên ngoài: vi sinh vật (vi khuẩn phân giải protein như Clostridium, Pseudomonas, Streptococcus; vi khuẩn phân giải lipid, glucid, pectin; nấm men Saccharomyces; nấm mốc Penicillium, Mucor, Aspergillus), nhiệt độ, độ ẩm không khí, thành phần khí quyển ($O_2, NH_3, H_2S$), ánh sáng và tác động cơ học. Phân tích các nhân tố nội tại gồm hệ enzyme tự phân giải (amylase, protease, pectinase, lipase) và tương tác vật liệu bao bì. Trình bày các nguyên tắc chung kiểm soát tổn thất sau thu hoạch.

• Chương 2: Nguyên lý bảo quản thứ nhất
  Thuyết minh nguyên lý: "Hạn chế tối đa sự tiếp xúc giữa thực phẩm với các tác nhân gây hư hỏng". Phân tích 4 nguồn tiếp xúc chính: môi trường tự nhiên, thiết bị chế biến (nguy cơ thôi nhiễm kim loại $Cu, Fe, Pb, As$, hạt vi nhựa, dầu bôi trơn), con người tham gia sản xuất (mầm bệnh, vệ sinh cá nhân) và bố trí mặt bằng nhà xưởng (ngăn ngừa nhiễm chéo giữa khu dơ và khu sạch). Ứng dụng thực tế tập trung vào kỹ thuật tách oxy (bao gói không thấm khí, bao bì cản sáng, mạ băng thủy sản đông lạnh, đóng hộp tạo chân không, khử khí bằng nhiệt) và tổ chức vệ sinh nghiêm ngặt trong sơ chế tôm đông lạnh, lò mổ gia súc.

• Chương 3: Nguyên lý bảo quản thứ hai
  Thuyết minh nguyên lý: "Không để cho các nguyên nhân gây hư hỏng có điều kiện thuận lợi làm hư nhanh sản phẩm". Chương này cụ thể hóa 9 giải pháp công nghệ:

  1. Làm nhanh tiến trình xử lý: Áp dụng cho sữa bò tươi, cá biển sau đánh bắt, thịt chế biến chả lụa trước khi protein actin và myosin biến đổi tính tan.
  2. Tách nước: Cơ sở nhiệt động học của quá trình làm khô; các phương pháp sấy (sấy không khí, sấy phun, sấy tầng sôi tốc độ khí $>10\text{ m/s}$, sấy bơm nhiệt, sấy tiếp xúc/dẫn nhiệt, sấy chân không ở $50^\circ\text{C} - 13,3\text{ kPa}$, sấy dãn nở áp suất $>170\text{ kPa}$, sấy thăng hoa ở $-25^\circ\text{C} \div -30^\circ\text{C}$ với áp suất $<620\text{ Pa}$, sấy bức xạ hồng ngoại bước sóng $760\text{ nm} - 1\text{ mm}$); hiện tượng biến tính protein, co rút thể tích, hóa nâu không enzyme (Maillard); kỹ thuật tách nước bằng thẩm thấu và màng siêu lọc (UF) kết hợp thẩm thấu ngược (RO) trong sản xuất nước quả cô đặc.
  3. Bảo quản bằng đường: Áp suất thẩm thấu của dung dịch đường cao phân tử; hiện tượng nghịch đảo saccharose thành glucose và fructose để ức chế nấm men, nấm mốc chịu thẩm thấu trong sản xuất mứt jam (chất khô $>60-65%$) và siro quả ($pH < 3,5$).
  4. Bảo quản bằng muối ăn (NaCl): Cơ chế tạo môi trường ưu trương gây tiêu nguyên sinh tế bào vi sinh vật; giảm độ hòa tan oxy; ức chế enzyme protease; tương quan giữa nồng độ muối, hoạt độ nước ($A_w$) và khả năng kháng khuẩn; phân loại nhóm vi sinh vật ưa muối (Serratia salinaria, Staphylococcus); hòa tan protein thịt cá trong dung dịch muối trung tính $\ge 0,5\text{ M}$; kiểm soát hàm lượng nitrat/nitrit trong ướp muối thịt (giới hạn dư lượng $<200\text{ mg NO}_3$ và $<100\text{ mg NO}_2/\text{kg}$).
  5. Bảo quản bằng khí quyển biến đổi (MAP/CAP): Tác dụng trơ của $N_2$; đặc tính kháng khuẩn, ức chế hô hấp và giảm sinh tổng hợp ethylene của $CO_2$ ($>20%$); vai trò của $O_2$ trong duy trì sắc tố oxymyoglobin đỏ tươi ở thịt tươi và ức chế vi khuẩn yếm khí ở cá tươi; ứng dụng hỗn hợp khí cho nông sản, thịt gia súc, jambon và bảo quản lúa gạo trong silo bằng $30% CO_2$.
  6. Sử dụng nhiệt độ thấp: Phân biệt lạnh thường ($t_{đb} < t < 20^\circ\text{C}$), lạnh đông ($-100^\circ\text{C} < t < t_{đb}$), lạnh thâm độ; cơ chế tác động lên keo protein và cấu trúc tế bào vi sinh vật ưa lạnh (Pseudomonas, Achromobacter); phân tích biến đổi lý hóa khi trữ đông (di chuyển ẩm, tái kết tinh đá, hiện tượng cháy lạnh ở tôm cá, oxy hóa chất béo); so sánh lạnh đông chậm (thời gian $15-20$ giờ) và lạnh đông nhanh (thời gian $2-10$ giờ, môi trường $<-35^\circ\text{C}$, tốc độ đối lưu khí $3-5\text{ m/s}$, nhiệt độ quá lạnh $t_{ql} \le -6^\circ\text{C}$).
  7. Acid hóa môi trường: Cơ chế phân ly ion $H^+$ và phân tử không phân ly làm biến tính enzyme, ức chế trao đổi chất tế bào; phương pháp acid hóa hóa học (acid acetic, citric, lactic, tartric) và phương pháp lên men vi sinh.
  8. Sử dụng chất sát trùng.
  9. Sử dụng chất chống oxy hóa.

• Chương 4: Nguyên lý bảo quản thứ ba
  Thuyết minh nguyên lý: "Tiêu diệt triệt để mầm mống gây hư hỏng thực phẩm". Trình bày các giải pháp: xử lý nhiệt độ cao (chần, hấp, đun nóng để vô hoạt enzyme); thanh trùng nhiệt thương mại (phương pháp thanh trùng, cơ chế kháng nhiệt của vi sinh vật và các yếu tố ảnh hưởng); tiệt trùng bằng bức xạ điện ly (tia ion hóa $\alpha, \beta, \gamma$, tia X, tia tử ngoại; các yêu cầu kỹ thuật và biện pháp kiểm soát biến tính thực phẩm).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết nhiệt động học và áp suất thẩm thấu: Công thức Raoult xác định áp suất thẩm thấu dung dịch: $$\Pi = cRT = \frac{m}{M} \cdot \frac{1}{v} \cdot RT$$ Tương quan định lượng giữa nồng độ chất tan với áp suất hơi tương đối và hoạt độ nước ($A_w$).
• Hóa sinh và động học enzyme: Cơ chế xúc tác của enzyme thủy phân nội bào, phản ứng sẫm màu phi enzyme (Maillard), phản ứng oxy hóa chất béo tự do, cơ chế biến tính bất thuận nghịch của protein do tạo cầu nối disulfid ($S-S$) và nối ngang (cross-linking).
• Vi sinh vật học công nghiệp thực phẩm: Quy luật sinh trưởng, khoảng nhiệt độ tối thích (ưa lạnh $-10 \div 25^\circ\text{C}$, ưa ấm $24 \div 40^\circ\text{C}$, ưa nóng $30 \div 65^\circ\text{C}$), giới hạn chịu đựng áp suất thẩm thấu và độ acid ($pH$) của các chủng vi khuẩn hoại sinh, vi khuẩn sinh độc tố (Clostridium botulinum) và nấm mốc.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Tính toán và kiểm soát các thông số công nghệ: nhiệt độ sấy, độ chân không, thời gian cấp đông, nồng độ muối/đường, tỷ lệ phối trộn khí quyển biến đổi, liều lượng phụ gia thực phẩm an toàn.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Nhận diện và giải thích nguyên nhân gây lỗi hỏng cảm quan - cấu trúc trên thành phẩm (cháy lạnh, biến màu oxymyoglobin, kết tinh lại đường, chảy dịch bào sau tan giá).
• Năng lực thực hành chuyên môn (Practical competencies): Xây dựng quy trình vệ sinh công nghiệp (SSOP), vận hành các công đoạn sơ chế, bài khí, bao gói chân không, ướp muối và bảo quản lạnh đông theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật ngành công nghệ thực phẩm.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

   [BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT]
   (Cơ sở lý-hóa-sinh, 3 nguyên lý bảo quản)
   [PHÂN TÍCH THÔNG SỐ & DỮ LIỆU ĐỊNH LƯỢNG]
   (Bảng Aw, áp suất thẩm thấu, giản đồ nhiệt, nồng độ khí)
   [CASE STUDY & CÂU HỎI THẢO LUẬN CUỐI CHƯƠNG]
   (Đánh giá chuỗi: Tôm đông lạnh, đồ hộp cá, nước trái cây, lò mổ)
   [ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC HỌC TẬP]
   (Kiểm tra lý thuyết, giải bài tập công nghệ, đề xuất quy trình bảo quản)

Phương pháp tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp: lấy bản chất khoa học tự nhiên (vật lý, hóa sinh, vi sinh học) làm nền tảng để giải thích các hiện tượng công nghệ, sau đó quy nạp thành các nguyên lý kỹ thuật tổng quát. Phương pháp này giúp sinh viên hiểu rõ bản chất "tại sao phải xử lý" trước khi học "cách thức xử lý như thế nào".

Bài tập và nghiên cứu tình huống (Case studies)

Mỗi chương đều kết thúc bằng hệ thống câu hỏi thảo luận mang tính tình huống thực tiễn, yêu cầu người học phân tích trực tiếp quy trình sản xuất công nghiệp:

• Đánh giá chuỗi thu hoạch và xử lý tôm đông lạnh xuất khẩu nhằm ngăn chặn sự phân giải protein và hiện tượng biến đen vỏ.
• Phân tích các yếu tố liên quan đến nguyên lý thứ nhất trong quy trình vận hành lò giết mổ gia súc và đóng hộp cá.
• Khảo sát giải pháp phối hợp giữa phương pháp hóa học (acid hóa, tạo áp suất thẩm thấu) và vật lý (thanh trùng, màng lọc) trong chế biến nước trái cây cô đặc.

Phương pháp đánh giá (Assessment methods)

• Đánh giá định kỳ mức độ nắm vững cơ sở lý thuyết (phát biểu chuẩn xác 3 nguyên lý, trình bày cơ chế phân ly acid, cơ chế đóng băng tinh thể nước đá).
• Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thông qua các bài tập so sánh công nghệ (phân biệt sấy thăng hoa với sấy chân không; phân tích ưu nhược điểm của lạnh đông nhanh so với lạnh đông chậm).
• Đánh giá khả năng tính toán thông số kỹ thuật dựa trên các công thức nhiệt động và dữ liệu bảng tra cứu.

Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines)

• Người học cần hệ thống hóa các nhóm vi sinh vật và enzyme tương ứng với từng loại nguyên liệu nông - thủy sản.
• Rèn luyện kỹ năng tra cứu và đọc hiểu các bảng số liệu định lượng (bảng hoạt độ nước theo nồng độ muối, bảng độ tan của oxy theo nhiệt độ).
• Tự giải quyết toàn bộ hệ thống câu hỏi ôn tập cuối mỗi chương trước khi tham gia các học phần thực hành tại xưởng công nghệ.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Hệ thống số liệu khoa học và thông số kỹ thuật định lượng

Giáo trình cung cấp các bảng thông số kỹ thuật chính xác phục vụ cho công tác tính toán công nghệ:

• Độ hòa tan của oxy trong nước theo nhiệt độ:

  • $30^\circ\text{C}$: $7,5\text{ mg/l}$
  • $50^\circ\text{C}$: $5,5\text{ mg/l}$
  • $70^\circ\text{C}$: $3,7\text{ mg/l}$
  • $90^\circ\text{C}$: $1,6\text{ mg/l}$

• Tương quan nồng độ NaCl, hoạt độ nước ($A_w$) và khả năng ức chế vi sinh vật:

  • $10%\text{ NaCl}$ ($A_w = 0,94$): Ức chế Clostridium botulinum, Salmonella.
  • $16%\text{ NaCl}$ ($A_w = 0,90$): Ức chế các vi khuẩn hoại sinh thông thường.
  • $22%\text{ NaCl}$ ($A_w = 0,86$): Ức chế Staphylococci và các nấm men phổ biến.

• Thông số kỹ thuật chuẩn của quá trình làm lạnh đông nhanh:

  • Nhiệt độ môi trường truyền lạnh: $< -35^\circ\text{C}$.
  • Vận tốc đối lưu môi trường khí: $v = 3 \div 5\text{ m/s}$; môi trường lỏng: $v = 1\text{ m/s}$.
  • Kích thước sản phẩm xử lý: $3 \times 5 \times 5\text{ cm}^3$ hoặc $5 \times 5 \times 5\text{ cm}^3$.
  • Nhiệt độ quá lạnh của sản phẩm: $t_{ql} \le -6^\circ\text{C}$.
  • Tỷ lệ tinh thể đá đồng đều giúp bảo tồn $>95%$ phẩm chất tươi sống của tế bào mô.

Tích hợp các xu hướng công nghệ tiên tiến

Tài liệu cập nhật các phương pháp chế biến và bảo quản hiện đại:

• Công nghệ bao gói khí quyển biến đổi (MAP) và kiểm soát khí quyển (CAP): Ứng dụng tỷ lệ $80% O_2 + 20% CO_2$ cho thịt tươi (duy trì màu đỏ oxymyoglobin); $60-80% CO_2 + 10% O_2$ cho cá tươi (ngừa độc tố Clostridium botulinum); $30% CO_2$ cho silo bảo quản lúa gạo.
• Kỹ thuật màng lọc: Phối hợp quá trình siêu lọc (UF) và thẩm thấu ngược (RO) để cô đặc dịch quả lên $35-45%$ hoặc $60%$ chất khô ở nhiệt độ thường, tiết kiệm năng lượng so với phương pháp cô đặc bốc hơi nhiệt (tiêu tốn năng lượng chỉ bằng $0,2 \div 3,5%$).
• Kỹ thuật sấy chuyên sâu: Sấy thăng hoa (freeze-drying) ở điều kiện chân không $<620\text{ Pa}$; sấy dãn nở làm xốp cấu trúc tế bào; sấy tầng sôi và sấy bơm nhiệt.

Tính liên kết chặt chẽ với thực tiễn sản xuất

Các ví dụ minh họa và quy trình kỹ thuật trong giáo trình tập trung trực tiếp vào chuỗi cung ứng nông sản - thủy sản chủ lực:

• Kỹ thuật mạ băng và chống bay hơi ẩm bề mặt để khắc phục hiện tượng cháy lạnh ở tôm đông block và cá fillet.
• Quy định vệ sinh nhà xưởng không gờ cạnh, kiểm soát chất lượng nước chế biến đạt chuẩn nước uống trong các nhà máy chế biến thủy sản vùng Đồng bằng sông Cửu Long.
• Kỹ thuật bài khí, ghép mí chân không và chế độ nhiệt trong sản xuất đồ hộp rau quả và thịt gia súc.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành: Là tài liệu học tập bắt buộc của học sinh, sinh viên trình độ Cao đẳng ngành Công nghệ thực phẩm (theo chương trình của Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp tương đương). Tài liệu cũng phù hợp cho sinh viên các ngành kỹ thuật liên quan như Công nghệ sinh học ứng dụng, Đảm bảo chất lượng và An toàn thực phẩm, Chế biến thủy sản.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành hoặc học song hành các môn học cơ sở: Hóa sinh thực phẩm, Vi sinh vật học thực phẩm, Hóa học phân tích, Quá trình và Thiết bị công nghệ thực phẩm.
• Giảng viên và cán bộ đào tạo: Dùng làm khung chuẩn để xây dựng đề cương chi tiết bài giảng, biên soạn ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm/tự luận và định hướng các đề tài thực tập tốt nghiệp.
• Cán bộ kỹ thuật và tự nghiên cứu: Là tài liệu tham khảo đáng tin cậy cho kỹ thuật viên phòng Kiểm nghiệm (QC/QA), cán bộ R&D tại các nhà máy chế biến thực phẩm nhằm tra cứu thông số xử lý nhiệt, tỷ lệ chất ướp muối, chế độ bảo quản kho lạnh và thiết lập quy trình kiểm soát vi sinh.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được biên soạn cho đối tượng nào và thuộc cấp độ đào tạo nào?
Tài liệu được biên soạn chính thức cho sinh viên trình độ Cao đẳng ngành Công nghệ thực phẩm (Mã môn học: CN405) tại Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp, đồng thời phục vụ cho công tác giảng dạy của giảng viên Khoa Kỹ thuật Công nghệ và tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên ngành chế biến nông thủy sản.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận môn học này?
Người học cần nắm vững kiến thức cơ bản về thành phần hóa học thực phẩm (protein, lipid, glucid, vitamin, enzyme), các đặc tính sinh lý của vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc) và các nguyên lý truyền nhiệt, truyền khối cơ bản.

3. Cấu trúc nội dung của giáo trình có điểm gì khác biệt so với các tài liệu khác?
Nội dung giáo trình được quy nạp và phân bổ chặt chẽ theo 3 nguyên lý bảo quản khoa học:

• Nguyên lý 1: Ngăn chặn triệt để sự tiếp xúc giữa thực phẩm với tác nhân gây hại bên ngoài.
• Nguyên lý 2: Ức chế, làm chậm hoạt động của các tác nhân hư hỏng bằng điều kiện môi trường bất lợi (sấy, lạnh đông, thêm muối/đường, biến đổi khí quyển, acid hóa).
• Nguyên lý 3: Tiêu diệt hoàn toàn mầm mống gây hư hỏng bằng nhiệt độ cao hoặc bức xạ điện ly.

4. Phương pháp nào giúp người học tự nghiên cứu giáo trình đạt hiệu quả cao nhất?
Sinh viên nên liên hệ các cơ sở lý thuyết hóa sinh với các thông số định lượng cụ thể (tra cứu các bảng $A_w$, áp suất thẩm thấu, độ tan của khí), đồng thời vận dụng lý thuyết để trả lời đầy đủ các câu hỏi ôn tập và giải quyết các tình huống sản xuất thực tế ở cuối mỗi chương.

5. Giáo trình có cung cấp các tài liệu bổ trợ nào cho việc học tập không?
Giáo trình tích hợp sẵn hệ thống bảng dữ liệu kỹ thuật thực nghiệm, công thức tính toán nhiệt động học, các sơ đồ phân loại tác nhân hư hỏng và bộ câu hỏi ôn tập, câu hỏi thảo luận ứng dụng cho từng công đoạn chế biến công nghiệp.

---

Kết luận

Giáo trình môn học: Nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm do ThS. Phan Thị Thúy Giàu biên soạn (Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp, 2021) là tài liệu học thuật hoàn chỉnh, chuẩn hóa hệ thống kiến thức từ các yếu tố gây biến chất nội tại/ngoại vi đến cơ chế vận hành của 3 nguyên lý bảo quản cốt lõi.

Tài liệu cung cấp nền tảng lý thuyết và thông số kỹ thuật vững chắc, giúp người học định hình lộ trình phát triển năng lực chuyên môn: từ việc nắm vững cơ sở lý thuyết hóa lý - vi sinh đến khả năng làm chủ các công nghệ chế biến chuyên ngành như công nghệ chế biến thịt - thủy sản, công nghệ đồ hộp, công nghệ sản xuất dầu béo và công nghệ sau thu hoạch rau quả. Đây là tài liệu phục vụ hiệu quả cho công tác đào tạo hệ cao đẳng nghề và tham khảo kỹ thuật trong thực tiễn công nghiệp thực phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾNTHỰC PHẨM NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ngày tháng năm 20… của Hiệu trƣởng trƣờng Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình Nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm nên các nguồn thông tin có thể đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Nhằm góp phần làm phong phú nguồn tƣ liệu phụ vụ nghiên cứu, học tập cho sinh viên. Mục tiêu của môn học nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức về nguyên lý bảo quản và chế biến sản phẩm thực phẩm, làm cơ sở để học sinh tiếp thu tốt các môn học chuyên môn chuyên ngành trong lĩnh vực thực phẩm.

Giáo trình đƣợc biên soạn gồm 4 chƣơng, nội dung chủ yếu giới thiệu tổng quát về chế biến thực phẩm, các nhân tố gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng thực phẩm cũng nhƣ áp dụng ba nguyên lý trong bảo quản và chế biến thực phẩm. Thêm vào đó, cuối mỗi chƣơng còn có nhiều câu hỏi ôn tập hữu ích cho sinh viên. Giáo trình này đƣợc biên soạn với mục đích làm tài liệu cho sinh viên trƣờng Cao Đẳng Cộng Đồng Đồng Tháp, đặc biệt là các sinh viên theo học ngành CNTP. Xin gửi lời cảm ơn đến Ban lảnh đạo nhà trƣờng Cao Đẳng Cộng Đồng Đồng Tháp, thầy cô bộ môn CNTP và Khoa KTCN đã giúp tôi hoàn thành quyển giáo trình này.

Xin chân thành cảm ơn! Đồng Tháp, ngày … tháng … năm 2021 Biên soạn ThS. Phan Thị Thúy Giàu i MỤC LỤC  Trang Tuyên bố bảng quyền .2 CHƢƠNG 1: CÁC NHÂN TỐ GÂY BIẾN ĐỔI CHẤT LƢỢNG THỰC PHẨM2 1.1 Quan niệm về thực phẩm và phi thực phẩm .2 Các nhân tố gây biến đổi chất lƣợng thực phẩm .1 Các nhân tố gây biến đổi chất lƣợng thực phẩm từ môi trƣờng bên ngoài .2 Các nhân tố gây biến đổi chất lƣợng thực phẩm từ bên trong thực phẩm.3 Nguyên tắc chung của bảo quản thực phẩm .5 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỨ NHẤT. Phát biểu nguyên lý bảo quản thứ nhất.2 Những tác nhân gây hƣ hỏng thực phẩm. Bản chất của các chất thực phẩm là sự tự tƣơng tác và gây ra sự biến đổi.

Thực phẩm tiếp xúc với môi trƣờng. Thực phẩm tiếp xúc với thiết bị. Thực phẩm tiếp xúc với con ngƣời. Sự tiếp xúc do sự bố trí sản xuất trong nhà máy.3 Liên hệ thực tế trong chế biến thực phẩm.

Tách khí O2 để ngăn phản ứng oxy hoá. Tổ chức sản xuất thực phẩm vệ sinh. 11 CHƢƠNG 3: NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỨ HAI .1 Phát biểu nguyên lý .2 Các phƣơng pháp áp dụng nguyên lý thứ hai .1 Làm nhanh các tiến trình xử lý chế biến .2 Bảo quản thực phẩm bằng cách tách nƣớc .3 Bảo quản bằng cách thêm đƣờng .4 Bảo quản bằng muối ăn .5 Bảo quản thực phẩm bằng cách dùng khí (Nitơ, CO2, Oxy) .6 Bảo quản thực phẩm bằng sử dụng nhiệt độ thấp .7 Bảo quản thực phẩm bằng acid hóa môi trƣờng .8 Bảo quản thực phẩm bằng chất sát trùng.9 Bảo quản thực phẩm bằng chất chống oxy hóa .50 CHƢƠNG 4: NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỨ BA .1 Phát biểu nguyên lý bảo quản thứ ba .1 Các biện pháp tiêu diệt mầm móng gây hƣ hỏng thực phẩm .2 Sử dụng nhiệt độ cao trong xử lý chế biến nguyên liệu .1 Chần, hấp, đun nóng .3 Sử dụng quá trình thanh trùng nhiệt .1 Các phƣơng pháp thanh trùng nhiệt .2 Sự kháng nhiệt của vi sinh vật .3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự kháng nhiệt của vi sinh vật .4 Tiệt trùng thực phẩm bằng tia bức xạ điện ly (tia ion hóa) .1 Các yêu cầu của tia bức xạ điện ly dùng cho thực phẩm .2 Hiệu quả sát trùng của tia bức xạ điện ly phụ thuộc vào các yếu tố .3 Ảnh hƣởng của việc chiếu tia bức xạ điện ly đối với thực phẩm .4 Những biện pháp khắc phục .63 iii GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm Mã môn học: CN405 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: - Vị trí: Đây là môn học chuyên môn đƣợc học chung với các môn học cơ sở. - Tính chất: Là môn học lý thuyết.

- Ý nghĩa và vai trò của môn học: Môn học này giúp cho sinh viên hiểu đƣợc quy trình sản xuất cũng nhƣ nguyên lý trong bảo quản nguyên liệu thực phẩm, cấu tạo, hoạt động của các thiết bị trong chế biến thực phẩm. Mục tiêu của môn học/ mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày đƣợc 3 nguyên lý trong bảo quản thực phẩm. + Trình bày đƣợc các phƣơng pháp bảo quản thực phẩm nhằm khắc phục hoặc phòng tránh đƣợc những nguyên nhân hƣ hỏng đó. + Chọn lựa đƣợc các phƣơng pháp chế biến và bảo quản tùy từng loại thực phẩm.

+ Nêu đƣợc các phƣơng pháp chế biến đối với các sản phẩm thực phẩm. - Về kỹ năng: + Phân tích đƣợc các quá trình xảy ra trong bảo quản và chế biến thực phẩm. + Phân tích đƣợc đặc tính của các nguyên liệu thực phẩm. + Ứng dụng đƣợc các phƣơng pháp khác nhau trong bảo quản thực phẩm.

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Chú ý, nghiêm túc, tuân thủ đúng nội quy lớp học. + Tự học tập, nghiên cứu khoa học về chuyên ngành. + Có kỹ năng giao tiếp, tổ chức và làm việc nhóm. Nội dung của môn học/mô đun: 1 CHƢƠNG 1: CÁC NHÂN TỐ GÂY BIẾN ĐỔI CHẤT LƢỢNG THỰC PHẨM Giới thiệu: Nội dung chƣơng 1 nhằm giới thiệu đến sinh viên các khái niệm về thực phẩm và phi thực phẩm, các nhân tố nhân tố làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm Mục tiêu: + Trình bày đƣợc khái niệm thực phẩm và các nhân tố gây biến đổi chất lƣợng thực phẩm.

+ Nêu lên đƣợc các nguyên tắc chung của bảo quản thực phẩm. + Nghiêm túc trong học tập.1 Quan niệm về thực phẩm và phi thực phẩm Con người dùng thực phẩm để sinh tồn và phát triển. Mặc dù có những cách suy nghĩ rất khác nhau về thực phẩm nhƣng nhu cầu sinh học của con ngƣời dƣờng nhƣ rất gần giống nhau. Ngƣời ta dùng thực phẩm để cung cấp năng lƣợng (2000 ÷ 3000 kcal/ngày) và các chất tối cần thiết với lƣợng nhu cầu xác định nhƣ: protein, lipid, glucid, vitamine, khoáng,… Tuy nhiên trong thực tế con người chấp nhận thực phẩm không giống nhau.

Sự chấp nhận này thay đổi theo nhiều nguyên nhân nhƣ: đặc điểm sinh học hay nhận thức khoa học của mỗi ngƣời. Thực phẩm đƣợc con ngƣời chấp nhận còn tuỳ thuộc vào những quan niệm khác mang tính chất chủ quan nhƣ: - Thực phẩm được chấp nhận do tập quán: các thực phẩm đƣợc ngƣời lớn dạy cho ăn uống lâu ngày trở nên quen thuộc, chấp nhận và phát triển đến mức cao là biết thƣởng thức nhƣ ngƣời sành điệu. - Thực phẩm được chấp nhận theo quan điểm tôn giáo: các tín đồ của một tôn giáo đƣợc giáo dục theo nền triết học tôn giáo sao cho tin tƣởng là cần ăn một số loại thực phẩm và không đƣợc ăn một số thứ khác. Ví dụ: - Phật giáo: không ăn thịt động vật, không uống rƣợu.

- Ấn độ giáo: không ăn thịt bò. - Hồi giáo: không ăn thịt heo, không uống rƣợu, không ăn thịt do ngƣời ngoài đạo làm… Một cách tự nhiên, ngƣời ta luôn phân biệt trong lĩnh vực ăn uống: thực phẩm (thứ ăn được) và phi thực phẩm (thứ không muốn ăn). Tuy nhiên quan niệm thực phẩm và phi thực phẩm đƣợc nhận thức theo sự phát triển của tri thức, biến đổi trong phép chế biến. Những thứ thƣờng đƣợc ngƣời ta coi là phi thực phẩm: bụi, đá, xƣơng, vỏ, da, lông, chất thải, chất gây độc, vi sinh vật, ký sinh trùng… 2 Những thứ đƣợc con ngƣời coi là thực phẩm nhƣ: rau, trái, đậu, thịt, tôm, cá,… Trong thực tế có sự lẫn lộn chất phi thực phẩm vào trong chất thực phẩm và ngƣợc lại có chất thực phẩm nằm ở phần phi thực phẩm.

Ví dụ: - Thức ăn có chứa cả vi trùng, độc tố, các chất có hại: antitripsin, goitrogen,… - Ăn nƣớc chấm từ xƣơng, uống rƣợu thuốc trích từ gỗ, thực phẩm chế biến từ vi sinh vật,… Nhờ có tri thức mà con người phân biệt được phần nên ăn và phần nên tránh ăn, biết loại các phần không có lợi. Sự phát triển khoa học thực phẩm, sự ra đời các phƣơng tiện phân tích, sự hiểu biết ngày càng nhiều về dinh dƣỡng học cho phép con ngƣời nhận rõ về bản chất của thực phẩm, về các mặt lợi và hại của nó. Nhận thức về thực phẩm cũng thay đổi, nó làm cho con ngƣời biết cách thay đổi phƣơng pháp, kỹ thuật chế biến và bảo quản, thực phẩm của con ngƣời ngày một hoàn thiện và tiện ích hơn, giúp con ngƣời cải thiện sức khoẻ của mình.2 Các nhân tố gây biến đổi chất lƣợng thực phẩm 1.1 Các nhân tố gây biến đổi chất lƣợng thực phẩm từ môi trƣờng bên ngoài - Vi sinh vật: có rất nhiều loại và có ở khắp nơi trong tự nhiên và tác động tới thực phẩm cũng khác nhau. Tùy theo thành phần dinh dƣỡng của từng loại thực phẩm mà có loại vi sinh vật và cách thức phá hoại cũng khác nhau.

Vi khuẩn: Chủ yếu là các vi khuẩn gây thối rữa, phát triển mạnh trong môi trƣờng kiềm. Có một số loại vi khuẩn gây bệnh. + Vi khuẩn phân giải protêin: Clostridium, Bacillus, Pseudomonas, Streptococus,. + Vi khuẩn phân giải lipit: Pseudomonas, Achoromobacter,.

+ Vi khuẩn phân giải Gluxit: Bacillus subitilis, Lactobacilus,. + Vi khuẩn phân giải pectin Có một số vi khuẩn có thể sản sinh ra sắc tố trong thực phẩm. Có loại làm cho thực phẩm có môi trƣờng kiềm,. Nấm men: Nấm men làm thực phẩm bị biến đổi ít hơn, thƣờng chỉ làm lên men các loại thực phẩm có đƣờng.

Các nấm men chịu đƣợc nồng độ đƣờng cao nhƣ Saccharomyces có thể làm hỏng xiro đƣờng, làm hỏng mật ong. Có loại nấm men chịu đƣợc nồng độ rƣợu cao làm hỏng các loại rƣợu. Nấm mốc: Có nhiều loại khác nhau, có một số nấm mốc có khả năng gây bệnh. Các loại nấm mốc này sinh trƣởng và phát triển trên thực phẩm tạo ra các độc tố gây độc cho ngƣời sử dụng.

Các loại nấm mốc nhƣ: Penicilium, Mucor, Aspergilus,. phân giải gluxit làm lƣơng thực bị biến chất.