Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
TRUNG TÂM MÁY VÀ THIẾT BỊ
TIỂU LUẬN
KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2
ĐỀ TÀI:
TÌM HIỂU NGUYÊN TẮC GIA NHIỆT BẰNG SÓNG
HỒNG NGOẠI VÀ MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA
GVHD: Ths. Trần Hoài Đức
Lớp: DHTP5. Nhóm 2
SVTH: MSSV
Nguyễn Đỗ Hà Giang 09076841
Trần Thị Mỹ Hạnh 09202211
Lưu Văn Tấn Mạnh 09083631
Nguyễn Thị Bích Tuyền 09207021
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2011
1
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
MỤC LỤC
2.2.2 Thiết bị 13
2.2.3 Ứng dụng 14
2.2.3.1 Tiệt trùng 15
2.2.3.2 Giảm tác nhân gây bệnh 15
2.2.3.4 Kéo dài thời hạn sử dụng 15
2.2.3.5 Kiểm soát sự chín 16
2.2.3.6 Dinh dưỡng và cảm quan 16
III. KẾT LUẬN 18
IV.TÀI LIỆU THAM KHẢO 19
I. LỜI NÓI ĐẦU
Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, đa số các quá trình chỉ xảy ra theo
một chiều hướng nhất định ở một điều kiện công nghệ nhất định ở một điều kiện công
nghệ nhất định để đạt một kết quả tối ưu. Trong điều kiện công nghệ thường lien quan đến
các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mà ở đó nhiệt độ là một thông số thường ảnh hưởng
đến hầu hết các quá trình. Do đó các quá trình cần tiến hành ở điều kiện nhiệt độ xác định
thì kết quả của quá trình mới đảm bảo được điều kiện nhiệt độ của quá trình theo yêu cầu
công nghệ, trong công nghiệp thường tiên hành các quá trình đun nóng, làm nguội…nghĩa
là ta phải cung cấp hoặc giải phóng bớt năng lượng để giữ nhiệt độ không đổi. Bản chất
các quá trình đó chính là truyền nhiệt
Và quá trình truyền nhiệt là quá trình một chiều, đó là nhiệt chỉ được truyền từ
nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp và truyền từ vật này sang vật khác hay từ
không gian này sang không gian khác thường theo một phương thức cụ thể nào đó hoặc là
tổ hợp nhiều phương thức truyền nhiệt phức tạp. Các phương thức truyền nhiệt về cơ bản
gồm dẫn nhiệt, nhiệt đối lưu, nhiệt bức xạ.
Một trong ba phương thức truyền nhiệt quan trọng chính là nhiệt bức xạ. Như
chúng ta đã biết mọi vật có nhiệt độ khác nhau không tuyệt đối, do kết quả của quá trình
dao động điện từ của các phân tử và nguyên tử, đều có khả năng bức xạ năng lượng. Các
dao động điện từ sẽ được truyền đi trong không gian theo mọi hướng gọi là sóng điện từ.
2
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
Các song điện từ có cùng bàn chất chỉ khác nhau về chiều dài bước sóng. Tùy theo bước
sóng mà người ta chia thành sóng vũ trụ, sóng rơnghen, sóng tử ngoại, sóng hồng ngoại…
Nhiệt độ của vật thể càng cao thì lượng nhiệt được truyền đi dưới dạng sóng năng lượng
càng lớn. Các sóng bức xạ này phát ra trong không gian khi gặp vật thể khác, nó có thể bị
hấp thụ toàn bộ hay một phần để biến thành nhiệt năng. Chính vì đặc điểm này mà sóng
hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong phương pháp gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại. Và
phương pháp này được ứng dụng rộng rãi, phổ biến trong ngành kỹ thuật nhiệt nói chung
và trong công nghệ chế biến thực phẩm nói riêng, chẳng hạn như thiết bị: lò vi sóng, lò
nướng bánh mì,…Biết được tầm quan trong của phương pháp gia nhiệt bằng sóng hồng
ngoại nên nhóm chúng em xin chọn đề tài “tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng
ngoại và một số ví dụ minh họa” để làm tiểu luận cho môn kỹ thuật thực phẩm 2 này,
mong rằng qua bài tiểu luận này chúng em có thể hiểu rõ hơn, sâu hơn về phương pháp
này.
II. NỘI DUNG
2. Nhiệt bức xạ
2.1 Sóng hồng ngoại
2.1.1 Lý Thuyết
Năng lượng hồng ngoại là bức xạ điện từ (Hình 18.1) được phát ra bởi vật thể
nóng. Khi nó được hấp thụ, bức xạ năng lượng của mình cho lên để làm nóng vật liệu. Tỷ
lệ truyền nhiệt phụ thuộc vào:
Các thuộc tính bề mặt của hai tài liệu
Các hình dạng của các cơ quan phát và nhận
Nhiệt độ bề mặt của vật liệu sưởi ấm và nhận
3
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
Hình 18.1
Tất cả các vật thể đều phát xạ hồng ngoại như là một đặc tính nhiệt độ của
chúng. Năng lượng hồng ngoại được tạo ra do rung động và chuyển động quay của nguyên
tử và phân tử, nhiệt độ càng cao, nguyên tử và phân tử chuyển động càng nhiều, càng tạo
ra nhiều bức xạ hồng ngoại. Năng lượng này sẽ được camera chụp ảnh hồng ngoại phát
hiện, camera hồng ngoại không phát hiện nhiệt độ, chúng phát hiện bức xạ nhiệt.
Lượng nhiệt phát ra từ một bộ tản nhiệt hoàn hảo (gọi là một cơ thể màu đen)
được tính bằng cách sử dụng các phương trình Stefan-Boltzmann:
4
ATQ
σ
=
Mà Q (Js
-1
) tỷ lệ phát thải nhiệt, s = 5.7 x 10
-8
(Js
-1
m
-2
K
-4
) của Stefan-Boltzmann
không đổi, một diện tích bề mặt (m
2
) và T (K= º C + 273) nhiệt độ tuyệt đối. Phương trình
này cũng được sử dụng cho một chất hấp thụ bức xạ hoàn hảo, một lần nữa được biết đến
như một vật đen. Tuy nhiên, nóng bức xạ không tản nhiệt hoàn hảo và các loại thực phẩm
không được hấp thụ hoàn hảo, mặc dù họ không phát ra và hấp thụ một phần nhỏ liên tục
của lý thuyết tối đa. Khái niệm của các cơ quan màu xám được sử dụng, và các phương
trình Stefan-Boltzmann được sửa đổi để:
4
ATQ
εσ
=
. Lượng năng lượng hấp thu, và do đó mức độ sưởi ấm, thay đổi từ số không
hấp thụ để hoàn thành. Điều này được xác định bởi các thành phần của thực phẩm, mà
hấp thụ bức xạ đến mức độ khác nhau, và bước sóng của năng lượng bức xạ. Một số bức
xạ này được hấp thụ và một số là phản xạ trở lại trong thực phẩm.
Lượng bức xạ hấp thụ bởi một cơ thể màu xám được gọi là sư
̣
hấp thu
̣
(
α
) và có số lượng
bằng phát xạ (Bảng 18.3). Bức xạ mà không hấp thu được phản ánh và điều này được thể
hiện như là phản xạ (1-
α
). Có hai loại phản xạ: đó diễn ra ở bề mặt của thực phẩm và
rằng đó diễn ra sau khi bức xạ đi vào cơ cấu thực phẩm và trở thành khuếch tán do tán xạ.
Bề mặt phản xạ tạo ra bóng quan sát thấy trên các vật liệu đánh bóng trong khi cơ thể suy
ra những màu sắc và hoa văn của vật liệu.
Vật liệu Phát xạ
Bánh mì nướng bị cháy 1,00
Nước 0,955
Kem 0,97
Bột 0,85
Mỡ bò 0,78
Thịt bò nạc 0,74
4
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
Giấy trắng 0,9
Sơn kim loại hoặc gỗ 0,9
Không bóng kim loại 0,7 – 0,25
Đánh bóng kim loại 0,05
Bảng 18.3: Ước tính của vật liệu trong chế biến thực phẩm
Các bước sóng của bức xạ hồng ngoại được xác định bởi nhiệt độ của nguồn.
Nhiệt độ sản xuất cao hơn bước sóng ngắn hơn có độ sâu lớn hơn của sự thâm nhập. Tỷ lệ
thực của truyền nhiệt cho thực phẩm, do đó tương đương với tỷ lệ hấp thu trừ đi tỷ lệ phát
thải:
)(
4
2
4
1
TTAQ
−=
εσ
nơi T
1
(K) nhiệt độ của nhiệt độ phát và T
2
( K) nhiệt độ của chất hấp thụ.
2.1.2 Thiết bị
Các loại máy sưởi nóng bức xạ bao gồm kim loại phẳng hoặc hình ống, máy
sưởi bằng gốm, và thạch anh hoặc halogen ống được gắn với sợi điện (Bảng 18.4). Các
ứng dụng chính của năng lượng bức xạ là sấy khô độ ẩm thấp thực phẩm (cho breadcrumbs
Ví dụ, ca cao, bột, hạt, mạch nha, các sản phẩm mì và trà) và nướng hoặc lò nướng. Sản
phẩm đi qua đường hầm, bên dưới các máy sưởi rạng rỡ, trên một băng tải (Ginzberg,
1969). Tuy nhiên, sử dụng rộng rãi như là một nguồn năng lượng để sấy khô phần lớn thực
phẩm vì độ sâu giới hạn của sự thâm nhập. Năng lượng bức xạ cũng được sử dụng trong
máy sấy chân không và máy sấy băng nội, trong máy sấy thăng hoa gia tốc, trong một số lò
vi sóng trong nước để có màu nâu trên bề mặt thực phẩm.
Bảng 18.4. Đặc điểm của bước sóng hồng ngoại
Loại
hình phát
Nhiệt độ
chạy tối
đa
Cường
độ tối đa
Bức xạ
nhiệt
Quá trình
nhiệt độ
tối đa
Đối lưu
nhiệt
Hệ thống
sưởi ấm,
thời gian
làm mát
Dự kiến
cuộc
sống
Bước sóng ngắn
Đèn
nhiệt
2200 10 300 75 25 1 5000h
Súng IR 2300 2 1600 98 2 1 _
5
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
Thạch
anh ống
2200 80 600 80 20 1 5000h
Vừa bước sóng
Thạch
anh ống
950 60 500 55 45 30 Năm
Bước sóng dài
Element 800 40 500 50 50 <120 Năm
Gạch 700 40 400 50 50 <120 Năm
2.1.3 Ứng dụng trong thực phẩm
Việc làm nóng bề mặt nhanh chóng của các loại thực phẩm có trong các hợp
chất ẩm và hương vị hay mùi hương. Thay đổi để bề mặt các thành phần của thực phẩm
cũng tương tự như xảy ra trong quá trình nướng.
Nguồn hồng ngoại trong các thiết bị được phát ra với bước sóng 1,8–3,4 micron,
và sóng hồng ngoại được sử dụng trong việc chế biến nông sản, thực phẩm được xem như
một thiết bị sấy khô nông sản vì dải biến thiên nhiệt độ trong thiết bị có thể từ 37oC –
2000C. Nguồn năng lượng của sóng hồng ngoại khi tiếp xúc với nông sản sẽ làm cho các
phần tử rung động và dẫn đến sự tăng nhiệt độ bên trong sản phẩm một cách nhanh chóng
cùng với sự gia tăng về áp suất hơi nước. Các hạt ngũ cốc, hạt đậu khi được chiếu sóng
hồng ngoại chỉ trong thời gian 50 giây, nhiệt độ bên trong hạt đã tăng lên 900C hoặc với
thời gian 90 giây, nhiệt độ đã tăng lên 1100 C.
Tác dụng của sóng hồng ngọai khi chiếu vào nông sản (đặc biệt là các loại hạt)
sẽ tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, mùi vị thơm hơn, tinh bột trong hạt sẽ
được hồ hóa triệt để hơn, không có hiện tượng lại bột, và như vậy khả năng tiêu hóa thực
phẩm sẽ tốt hơn. Ví dụ hạt lúa mì được chiếu sóng hồng ngoại thì khả năng tiêu hóa là
90%, trong khi đó sự tiêu hóa của những hạt lúa mì không chiếu sóng hồng ngoại chỉ đạt
30%.
6
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
Sóng hồng ngoại khi chiếu vào nông sản còn làm tăng hàm lượng axit amin tự
do, đồng thời ức chế một số enzymer bất lợi (như Trypsin trong hạt đậu tương) và do đó
làm tăng khả năng tiêu hóa đậu tương lên rất nhiều. Hoặc khi chiếu sóng hồng ngoại vào
những hạt ngũ cốc có chứa axit béo, sẽ làm giảm họat tính các enzym (men) oxy hóa chất
béo và nó sẽ hạn chế các quá trình oxy hóa chất béo khi bảo quản, hạt sẽ không bị ôi, khét
và đắng.
Mặt khác khi chế biến các sản phẩm thực phẩm ăn liền, tia hồng ngoại còn có tác
dụng diệt khuẩn rất tốt mà không làm mất giá trị dinh dưỡng của nông sản thực phẩm.
Một số sản phẩm thức ăn gia súc được chế biến sấy chín bằng tia hồng ngoại có
tác dụng rất tốt đối với vật nuôi. Ngoài tác dụng làm tăng khả năng tiêu hóa lên tới 80-90
%, còn làm tăng cảm giác ngon miệng, nâng cao tỷ lệ tăng trọng nhanh, ăn ít mà tăng trọng
lớn, dẫn đến tỷ lệ chuyển đổi thức ăn cao hơn (ví dụ nuôi heo: 2,5kg thức ăn/1kg thịt).
Những nông sản dùng làm thức ăn gia súc mà được chiếu tia hồng ngoại thì năng lượng
chuyển hóa bao giờ cũng cao hơn những nông sản không chiếu.
Trong thực tế sản xuất hiện nay, người ta sử dụng tia hồng ngoại trong nhiều
lĩnh vực chế biến như xử lý các loại hạt làm thức ăn gia súc, thanh trùng sữa tươi (với thời
gian rất ngắn 15 giây), gia nhiệt bề mặt các sản phẩm để tạo màu sắc đẹp hơn (ví dụ các
loại bánh nướng), sấy khô các loại dược liệu, sấy khô các loại gia vị mà màu sắc ít biến
đổi. Người ta còn dùng tia hồng ngoại để nướng bánh, sản xuất thực phẩm ăn nhanh và ngũ
cốc dinh dưỡng (cereals) dùng trong điểm tâm.
Hiện nay có nhiều Công ty chuyên sản xuất thiết bị chiếu tia hồng ngoại dùng
trong chế biến thực phẩm như Công ty Charnwood, Charnwood milling, Micronizing,
Newton, Simpson, Sharman. Những thiết bị của các Công ty này có công suất chế biến từ
750kg – 2200kg/giờ, với công suất điện tiêu thụ từ 14-20 kw/tấn hạt.
7
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
Nguyên liệu (hạt) trước hết được làm sạch sơ bộ, loại bụi bậm, rác, tạp chất, sau
đó được tạo ẩm để đưa độ ẩm của hạt đạt từ 18-20%. Rồi từ một hệ thống băng chuyền,
hạt được chuyển sang khu vực xử lý hồng ngoại trong khoảng từ 50giây – 90giây (tùy theo
mục đích sử dụng và tùy theo loại nguyên liệu) để làm chín tinh bột; và sau đó tiếp tục
chuyển qua một hệ thống máy ép trục để ép nguyên liệu đã chín thành lát mỏng, rồi làm
khô… Tinh bột trong hạt được hồ hóa triệt để sau khi ép mỏng, do đó chất lượng sản phẩm
được tăng lên, đồng thời làm tăng khả năng hấp thu, tiêu hóa của con người (và cả gia súc)
đối với sản phẩm nông sản chế biến.
2.1.3.1 Lò vi sóng
Monowave 300 là thiết bị
phản ứng bằng vi sóng hiệu quả cao
được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng
tổng hợp bằng vi sóng quy mô nhỏ và
trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu
và phát triển. Ngày nay dưới tác dụng
của sóng vi sóng không chỉ được áp
dụng cho tổng hợp hữu cơ – mà tổng
hợp vô cơ, khoa học vật liệu, hóa học
polymer, và các kỹ thuật khác cũng
được thực hiện thành công
Tính năng hiệu quả sử dụng
• Công suất vi sóng không xung đầu ra 850 W
• Mật độ trường cực cao
• Đo nhiệt đọ đồng thời bằng sensor hồng ngoại và sợi quang
• Các điều kiện nhiệt độ/áp suất đạt được ở mức cao nhất
• Nhiệt đồ cực kỳ đồng đều
• Tốc độ gia nhiệt nhanh (3-9 °C/giây)
• Thiết bị khuấy từ hiệu quả
• Khoang chứa tự xoay để gia nhiệt hiệu quả cho bất kỳ dung môi nào ở
bất kỳ thể tích nào có thể áp dụng
2.1.3.2Lò nướng
8
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
2.1.3.3 Tủ
tiệt trùng
Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại tủ với các thể tích to nhỏ cho các nhà
hàng, khách sạn và hộ gia đình. Đây là một dạng tủ chứa chén bát, ly tách với khả năng
khử trùng bằng khí ozone và tia hồng ngoại, bảo đảm được vệ sinh an toàn khi ăn uống.
Với các cỡ tủ 100 lít trở lên, số lượng
vật dụng đặt trong tủ tăng lên nhiều hơn và khả
năng sấy khô cũng gia tăng. Các loại tủ lớn
được trang bị số đèn hồng ngoại nhiều hơn các
cỡ nhỏ. Việc tiệt trùng được thực hiện dưới hai
hình thức: khí ozone đối với các sản phẩm kém
chịu nhiệt như chén, đĩa nhựa và gia nhiệt bằng
tia hồng ngoại. Thời gian tiệt trùng bằng khí
9
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
ozone dao động trong khoảng 15-60 phút, thời gian phát nhiệt bằng tia hồng ngoại khoảng
60 phút.
Tủ bao gồm hai ngăn, ngăn trên dùng phương thức tiệt trùng bằng khí ozone đối
với các vật dụng không chịu được nhiệt độ cao; ngăn dưới dùng phương thức gia nhiệt
bằng tia hồng ngoại đối với các vật dụng có thể chịu được nhiệt độ cao. Ngăn tủ trên và
dưới đều vận hành độc lập, hoàn toàn không ảnh hưởng đến nhau.
2.1 Chiếu xạ
2.2.1 Lý thuyết
Ionising bức xạ có dạng sóng từ các đồng vị với một mức độ thấp hơn, từ X-
quang và điện tử. Nó được cho phép tại 38 quốc gia để bảo quản thực phẩm bằng cách phá
hủy các vi sinh vật hoặc sự ức chế của những thay đổi sinh hóa (Bảng 8.1).
Ứng dụng Liều lượng nhiều
(kGy)
Ví dụ về các loại
thực phẩm
Các nước với chế
biến thương mại
Tiệt trùng các vật
liệu bao bì
Lên đến 50
Rau thơm, gia vị Bỉ, Canada, Croatia,
Cộng hòa Séc, Đan
Mạch, Phần Lan,
Israel, Hàn Quốc
(đại), Mexico, Nam
Phi, Hoa Kỳ, Việt
Nam
Tiêu hủy tác nhân
gây bệnh
7-10 Nút chai rượu vang
10-25
Gia hạn cuộc sống
lạnh từ 5 ngày đến 1
tháng
2.5-10
Lưu trữ lâu dài xung
quanh thịt (ngoài
liều lượng cho phép)
2-5
Không ai
Kiểm soát các khuôn
mẫu
2-5 Mở rộng lưu trữ của
trái cây tươi
Hungary
Ngừng hoạt động/
điều khiển của ký
sinh trùng
0.1-6
Gia vị, gia cầm đông
lạnh, thịt, tôm
Trung Quốc, Nam
Phi, Hòa kỳ
Sự ức chế nảy mầm
Trái cây, ngũ cốc,
bột, hạt ca cao, thực
phẩm khô
Bỉ, Canada, Croatia,
Cộng hòa Séc, Đan
Mạch, Phần Lan,
Pháp, Iran, Hà Lan,
Tiệt trùng Mềm mại, tươi cá và
10
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
thịt heo 0-4 º C Nam Phi, Thái Lan,
Ứng dụng và các chi tiết của công nghệ này đã được xem xét toàn diện
Wilkinson và Gould (1996). Những lợi thế chính của chiếu xạ như sau:
Có ít hoặc không làm nóng thực phẩm và do đó thay đổi không đáng kể
đến đặc tính cảm quan
Đóng gói và thực phẩm đông lạnh có thể được điều trị
Thực phẩm tươi có thể được bảo quản trong một hoạt động đơn lẻ, và
không sử dụng chất bảo quản hóa chất
Nhu cầu năng lượng là rất thấp
Thay đổi trong giá trị dinh dưỡng của thực phẩm có thể so sánh với các
phương pháp khác của thực phẩm
Chế biến được tự động kiểm soát và có chi phí vận hành thấp
Một bất lợi lớn là chi phí vốn cao của nhà máy chiếu xạ, nhưng lo ngại về việc
sử dụng thực phẩm chiếu xạ cũng đã được thể hiện bằng một số (ví dụ Webb và Lang
(1990) và Webb và Henderson (1986)). mối quan tâm khác, ví dụ về an toàn vận hành,
được thảo luận bởi Webb và Lang (1987) và của Welt (1985). Họ mô tả những vấn đề
chính như:
Quá trình có thể được sử dụng để loại bỏ vi khuẩn tải cao để làm cho
khác
Sẽ có một nguy cơ sức khỏe nếu độc tố vi khuẩn sản xuất bị phá hủy
sau khi đã bị ô nhiễm thực phẩm với độc tố
Phát triển có thể có của khả năng chống bức xạ trong các vi sinh vật
Mất giá trị dinh dưỡng
Cho đến gần đây, các thủ tục phân tích không đủ để phát hiện liệu các
loại thực phẩm đã được chiếu xạ
Công kháng do lo ngại của các phóng xạ gây ra hoặc lý do khác kết
nối với những lo ngại về ngành công nghiệp hạt nhân
Những mối quan ngại đã được giải quyết bằng các FAO / IAEA / WHO Uỷ ban
chuyên gia về chiếu xạ thực phẩm lành của (JECFI) đã kết luận rằng các liều trung bình
tối đa là 10 kGy 'trình bày không có nguy hiểm không có độc tính và dinh dưỡng hoặc vi
11
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
sinh các vấn đề đặc biệt trong các loại thực phẩm ( Tổ chức Y tế Thế giới, 1977, 1981).
Điều này đã được sự hỗ trợ của Ủy ban Tư vấn về chiếu xạ thực phẩm. Các khuyến nghị
JECFI được sau đó thành lập thành một tiêu chuẩn Codex Alimentarius của Ủy ban người
được đề nghị một mã quốc tế cho hoạt động của cơ sở bức xạ. Trong hầu hết các quốc gia
mà chiếu xạ được phép, các quy định ghi nhãn là ở lực lượng mà ra một yêu cầu các nhà
sản xuất để cho biết rằng các thức ăn hoặc bất kỳ thành phần được liệt kê đã được xử lý
bằng chiếu xạ. Ngoài ra, các loại thực phẩm bán buôn đều phải có nhãn bằng cụm từ "xử
lý bằng chiếu xạ, không xạ một lần nữa". Điều này, cùng với một chương trình nghiên
cứu phương pháp để phát hiện xem các loại thực phẩm đã được chiếu xạ, là một phần
dùng để thay đổi quan niệm tiêu cực nào của các loại thực phẩm chiếu xạ.
Thông tin chi tiết của các quá trình vật lý và hóa học liên quan đến việc phân rã
của chất phóng xạ để sản xuấ và bức xạ, X-quang và các điện tử tự do.
Quang và các điện tử được phân biệt với các dạng khác của bức xạ ion hóa bởi khả năng
của họ (có nghĩa là họ có thể phá vỡ liên kết hóa học khi hấp thụ bởi các nguyên vật liệu).
Các sản phẩm của ion hoá có thể được tích điện (ion) hoặc trung tính (gốc tự do). Những
phản ứng sau đó tiếp tục gây ra những thay đổi trong một tài liệu được chiếu xạ được gọi
là phóng xạ. Đó là những phản ứng này
gây ra sự tàn phá của vi sinh vật, côn
trùng và ký sinh trùng trong quá trình
chiếu xạ thực phẩm.
Trong các loại thực phẩm có độ ẩm
cao, nước là do bức xạ ion hóa. Các
điện tử bị tách từ các phân tử nước và
phá vỡ các liên kết hóa học. Các sản
phẩm sau đó kết hợp lại để tạo thành
khí hydro, hydro peroxide, các gốc
hydro (H), các gốc hydroxyl (OH) và
các gốc hydroperoxyl (HO
2
) (Hình 8.1
bên cạnh).
Các gốc tự do cực kỳ sống ngắn nhưng là đủ để phá hủy các tế bào vi khuẩn.
Gốc tương tự cũng hiện diện trong thực phẩm không chiếu xạ do:
12
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
• Các hành động của các enzym (cho ví dụ lipoxygenases và peroxidases)
• Quá trình oxy hóa chất béo và axit béo
• Sự xuống cấp của các vitamin tan trong chất béo và chất màu.
Ngoài ra, phản ứng oxy và các chất dẫn xuất của nó được sản xuất trong thực phẩm bởi
peroxidases, xanthine oxidase và amino acid oxidase. Các thành phần hòa tan trong chất
béo và axit béo cần thiết do đó đã mất trong chiếu xạ và một số thực phẩm (đối với các
sản phẩm sữa chẳng hạn) không thích hợp cho chiếu xạ do sự phát triển của ôi ngoài mùi
vị. Sự hiện diện của oxy và làm tăng tốc quá trình này là do chiếu xạ thịt đóng gói hút
chân không.
2.2.2 Thiết bị
Thiết bị chiếu xạ bao gồm một nguồn đồng vị phóng xạ năng lượng cao để sản
xuất-quang hay ít phổ biến, một nguồn máy để sản xuất một tia điện tử năng lượng cao.
Bức xạ từ cobalt-60 (60Co) hoặc xezi-137 (137Cs) được sử dụng trong hầu hết các nhà
máy thương mại. 60Co phát ra - quang tại hai bước sóng có năng lượng 1,17 MeV và 1,33
MeV tương ứng. Các hoạt động của các 60Co hoặc 137Cs nguồn được đánh số (222-370)
1.010 Bq g 1 (hoặc 1013 Bq kg 1). Điều này tạo ra 15 kW / M Ci (15 kW per/3.7 1016 Bq).
Thời gian cư trú của thực phẩm được xác định bởi các liều cần thiết (Bảng 8.1) và sản
lượng điện của nguồn.
Một nguồn đồng vị không thể được tắt và do đó là bảo vệ trong một hồ nước bên dưới khu
vực quy trình, cho phép nhân viên tham gia. Trong hoạt động nguồn trên được nêu ra, và
đóng gói thực phẩm được tải lên băng tải tự động và vận chuyển qua lĩnh vực bức xạ trong
một đường tròn. Điều này làm cho việc sử dụng tối đa của các bức xạ phát ra và đảm bảo
một lượng thống nhất. Đồng vị yêu cầu một nguồn nguyên liệu phức tạp hơn hệ thống xử
lý hơn mà được sử dụng với nguồn máy tính
13
Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa
Hình 8.2
Nguồn
máy là
máy gia
tốc electron
trong đó
bao gồm một
cực âm nóng
để cung cấp
các điện tử và
ống một sơ tán,
trong đó
các điện tử
được gia tốc của một trường tĩnh điện cao áp. Hoặc là các điện tử được sử dụng trực tiếp
vào thực phẩm, hoặc một loại vật liệu phù hợp là mục tiêu tấn công để sản xuất X-quang.
Ưu điểm chính của nguồn máy là:
• Họ có thể được tắt
• Các chùm electron có thể được hướng dẫn trong thực phẩm đóng gói
để đảm bảo sự phân bố liều thậm chí.
Thiết bị xử lý do đó tương đối đơn giản. Tuy nhiên, nguồn máy tính rất đắt và
tương đối không hiệu quả trong sản xuất bức xạ.
Bức xạ được chứa trong các khu vực chế biến bằng cách sử dụng các bức tường
bê tông dày và dẫn che chắn. Hở trong che chắn, để nhập các sản phẩm hoặc nhân viên,
phải được xây dựng cẩn thận để tránh rò rỉ phóng xạ. Một liều trong 5 Gy là đủ để giết chết
một nhà điều hành và vì thế cần thiết là ngay cả ở liều thấp nhất thương mại (0,1 kGy), quy
trình an toàn nghiêm ngặt được đặt ra để ngăn chặn nguồn từ được nâng lên khi nhân viên
có mặt và ngăn ngừa nhập cảnh xây dựng trong quá trình chế biến
2.2.3 Ứng dụng
Mặc dù kỹ thuật có thể để khử trùng các loại thịt và các sản phẩm khác, liều cần
thiết vượt quá giới hạn hiện tại là 10 kGy. Một liều 48 kGy là cần thiết cho việc giảm 12D
của Cl. botulinum (Lewis, 1990), nhưng như liều cao sẽ làm cho sản phẩm như thịt
organoleptically không thể chấp nhận. Có như vậy lợi ích thương mại nhỏ trong khử trùng,
ngoại trừ các loại thảo mộc và gia vị mà là thường xuyên bị ô nhiễm bởi khả năng chịu
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét