Xử lý nhiệt và thanh trùng

Mục này mô tả điều kiện và mục đích của thanh trùng sử dụng trong quá trình xử lý sữa. Lịch sử của thanh trùng cung cấp nền tảng cho việc thực hiện và các lợi ích của thanh trùng, và sự hợp lý của các điều kiện của nó.

Mục đích của thanh trùng

1.    Tăng sự an toàn khi sử dụng sữa bằng cách tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh (mầm bệnh) có thể xuất hiện trong sữa

2.    Tăng thời gian bảo quản chất lượng của sữa bằng việc tiêu diệt các vi khuẩn gây hỏng sữa và các enzyme tham gia vào việc làm hỏng chất lượng và thời gian sử dụng sữa

Điều kiện của thanh trùng

Những điều kiện tối thiểu của thanh trùng được chỉ ra trong bảng 1 dưới đây, và dựa trên các quy định được đưa ra về Pháp lệnh thanh trùng cho sữa hạng A (PMO). Những điều kiện này quyết định điều kiện xử lý tối thiểu cần thiết để diệt khuẩn Coxiella burnetii, một loại khuẩn gây bệnh Q ở người, là một khuẩn có độ chịu nhiệt cao nhất tìm ra hiện nay trong sữa. Sữa có thể được thanh trùng bằng trong nhiệt độ cao hơn, thời gian lâu hơn so với quy định tối thiểu.

Thanh trùng có thể được thực hiện gián đoạn hoặc trong một quá trình liên tục. Thanh trùng ở bể chứa bao gồm sự kiểm soát về nhiệt độ, và đóng bể chứa. Sữa được đổ vào bể chứa, và được làm nóng đến nhiệt độ thích hợp, giữ nhiệt độ đó trong khoảng thời gian thích hợp rồi làm mát. Sữa mát sẽ được đổ ra khỏi bể chứa trong suốt phần còn lại của quy trình xử lý sữa, ví dụ như đưa sữa vào các trạm đóng chai hoặc các bể chứa chế biến phomat. Thanh trùng gián đoạn được sử dụng ở một số nhà máy nhỏ hơn. Quy trình phổ biến nhất để thanh trùng sữa nước là xử lý liên tục, Sữa được đổ vào một bể chứa lớn từ các thùng chứa sữa tươi nguyên chất chuyên để xử lý thanh trùng liên tục. Sữa sẽ liên tục chảy vào thùng chứa qua một loạt các tấm mỏng làm nóng sữa đến nhiệt độ thích hợp. Hệ thống vận chuyển sữa được thiết kế để đảm bảo sữa giữ nguyên ở nhiệt độ thanh trùng trong khoảng thời gian thích hợp trước khi nó được chuyển sang vùng làm mát trong quy trình thanh trùng. Sữa mát sau đó sẽ chảy vào phần còn lại của quy trình, ví dụ như vào các trạm đóng chai. Có nhiều lựa chọn về nhiệt độ và thời gian khi xử lý sữa trong quy trình liên tục đối với sữa nước đã được làm mát. Mặc dù các điều kiện của quy trình phải được đảm bảo ở nhiệt độ trên 93.3 °C, nhưng thường thì sữa không được làm nóng đến nhiệt độ đó vì nó sẽ tạo ra hương vị chín rất khó chịu trong sữa.

Bảng 1. Điều kiện về thanh trùng sử dụng cho các sản phẩm sữa 

Loại thanh trùng	Sản phẩm tiêu biểu	Lưu trữ thông thường	Nhiệt độ	Thời gian
Gián đoạn – trong thùng chứa	Sữa	Tủ lạnh	62.8°C	30 phút
"	Các sản phẩm dẻo, hoặc các sản phẩm có nhiều hơn 10% chất béo hoặc thêm ngọt	"	65.6°C	30 Phút
"	Eggnog, hỗn hợp món tráng miệng đông lạnh (ở VN gọi là váng sữa)	"	68.3°C	30 phút
Liên tục, nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (HTST)	Sữa	"	71.7°C	15 giây
"	Các sản phẩm dẻo, hoặc các sản phẩm có nhiều hơn 10% chất béo hoặc thêm ngọt	"	74.4°C	15 giây
"	Eggnog, hỗn hợp món tráng miệng đông lạnh (Ở VN gọi là váng sữa)	"	79.4°C	25 giây
"	"	"	82.2°C	15 giây
Liên tục, nhiệt độ cao hơn trong thời gian ngắn hơn (HHST)	Sữa	"	88.3°C	1 giây
"	"	"	90°C	0.5 giây
"	"	"	93.8°C	0.1 giây
"	"	"	96.2°C	0.05 giây
"	"	"	100°C	0.01 giây
Liên tục, Siêu thanh trùng	Sữa và kem	Tủ lạnh, Mở rộng thời gian lưu trữ	137.8°C	2 giây
Vô trùng, Nhiệt độ cực cao (UHT)	Sữa	Nhiệt độ phòng	135-150°C	4-15 giây
Khử trùng	Sản phẩm đóng chai	"	115.6°C	20 phút

Lịch sử của thanh trùng

Quá trình làm nóng hoặc đun sữa để bảo vệ sức khỏe đã được nhận thức từ những năm 1800, và nó được sử dụng để giảm các bệnh từ sữa và giảm tử vong ở trẻ sơ sinh vào cuối năm 1800. Trong khi xã hội công nghiệp xuất hiên đến thế kỷ 20, việc tăng các sản phẩm từ sữa và cung cấp sữa dẫn đến bùng phát các dịch bệnh từ sữa. Các bệnh từ sữa phổ biến trong thời gian này là sốt thương hàn, sốt ban đỏ, nhiễm trùng đau họng, bạch hầu và các bệnh tiêu chảy. Các bệnh trên đã được loại bỏ hoàn toàn với việc thanh trùng trong sản xuất, kết hợp với việc cải thiện quản lý vệ sinh ở các trang trại sữa. Năm 1938, sản phẩm từ sữa là nguồn gốc của 25% tất cả các thực phẩm và các bệnh từ nước bị quy về là có nguồn gốc từ sữa. Nhưng hiện nay người ta nhận ra sữa chỉ gây ra ít hơn 1% các bệnh liên quan đến thực phẩm và từ nước.

Thanh trùng là một quy trình làm nóng chất lỏng ở dưới ngưỡng sôi để tiêu diệt vi khuẩn. Nó được phát triển bởi Louis Paster tvaof năm 1964 để nâng cao khả năng kiểm soát chất lượng của rượu vang. Thanh trùng công nghiệp với sữa bắt đầu vào cuối những năm 1800 ở Châu Âu và đầu những năm 1900 ở Mỹ. Thanh trùng trở thành bắt buộc đối với tất cả các sữa bán ở Chicago vào năm 1908, và vào năm 1947, Michigan trở thành bang đầu tiên yêu cầu tất cả các loại sữa trong bang phải được thanh trùng. Trong năm 1924, Sở y tế Công Cộng của Mỹ đưa ra pháp lệnh sữa tiêu chuẩn để giúp các bang tham gia việc thanh trùng tự nguyện. Pháp lệnh về thanh trùng cho sữa hạng A là tên gọi của pháp lệnh này hiện nay, nó đã được quản lý bởi Sở y tế và dịch vụ nhân sinh và Y tế công cộng, cục quản lý thực phẩm và dược phẩm xác định các tiêu chuẩn liên quan đến sữa, thiết kế của nhà máy chế biến sữa, tiêu chuẩn vắt sữa, dự trữ sữa và vệ sinh, và các tiêu chuẩn cho thanh trùng các sản phẩm từ sữa hạng A. Mỗi bang vẫn tự quản lý quy trình sản xuất sữa trong bang nhưng các sản phẩm sữa phải đạt được các tiêu chuẩn đề ra trong pháp lệnh PMO nếu nó muốn được bán ở toàn quốc.

Điều kiện thanh trùng ban đầu, được biết với tên gọi là thanh trùng nhanh, là đun sữa đến nhiệt độ từ 68.3 đến 81°C trong thời gian rất ngắn rồi làm mát. Điều kiện thanh trùng đã được chỉnh lại đến 61.7°C trong 30 phút và 71.1°C trong 15 giây để vô hiệu hóa vi khuẩn Mycobacterium bovis – loại vi khuẩn gây bệnh lao. Tuy nhiên, đến năm 1957 những điều kiện này không còn phù hợp để vô hiệu hóa khuẩn Coxiella burnetii – gây bệnh sốt Q ở người. Điều kiện thanh trùng mới là ở nhiệt độ 62.8°C trong 30 phút với thanh trùng gián đoạn, và ở 71.7°C với thanh trùng liên tục trong 15 giây đã được thực hiện để vô hiệu hóa Coxiella Burnetii và các điều kiện này vẫn được sử dụng đến ngày hôm nay