Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ

Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ minh họa  PAGE \* MERGEFORMAT 1 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 MỤC LỤC  TOC \o "1-5" \h \z \u  HYPERLINK \l "_Toc288645057" I. LỜI NÓI ĐẦU  PAGEREF _Toc288645057 \h 3  HYPERLINK \l "_Toc288645058" II. NỘI DUNG  PAGEREF _Toc288645058 \h 5  HYPERLINK \l "_Toc288645059" 2. Nhiệt bức xạ  PAGEREF _Toc288645059 \h 5  HYPERLINK \l "_Toc288645060" 2.1 Sóng hồng ngoại  PAGEREF _Toc288645060 \h 5  HYPERLINK \l "_Toc288645061" 2.1.1 Lý Thuyết  PAGEREF _Toc288645061 \h 5  HYPERLINK \l "_Toc288645062" 2.1.2 Thiết bị  PAGEREF _Toc288645062 \h 7  HYPERLINK \l "_Toc288645063" 2.1.3 Ứng dụng trong thực phẩm  PAGEREF _Toc288645063 \h 8  HYPERLINK \l "_Toc288645064" 2.1.3.1 Lò vi sóng  PAGEREF _Toc288645064 \h 10  HYPERLINK \l "_Toc288645065" 2.1.3.2 Lò nướng  PAGEREF _Toc288645065 \h 11  HYPERLINK \l "_Toc288645066" 2.1.3.3 Tủ tiệt trùng  PAGEREF _Toc288645066 \h 11  HYPERLINK \l "_Toc288645067" 2.2 Chiếu xạ  PAGEREF _Toc288645067 \h 12  HYPERLINK \l "_Toc288645068" 2.2.1 Lý thuyết  PAGEREF _Toc288645068 \h 12  HYPERLINK \l "_Toc288645069" 2.2.2 Thiết bị  PAGEREF _Toc288645069 \h 15  HYPERLINK \l "_Toc288645070" 2.2.3 Ứng dụng  PAGEREF _Toc288645070 \h 17  HYPERLINK \l "_Toc288645071" 2.2.3.1 Tiệt trùng  PAGEREF _Toc288645071 \h 17  HYPERLINK \l "_Toc288645072" 2.2.3.2 Giảm tác nhân gây bệnh  PAGEREF _Toc288645072 \h 17  HYPERLINK \l "_Toc288645073" 2.2.3.4 Kéo dài thời hạn sử dụng  PAGEREF _Toc288645073 \h 18  HYPERLINK \l "_Toc288645074" 2.2.3.5 Kiểm soát sự chín  PAGEREF _Toc288645074 \h 18  HYPERLINK \l "_Toc288645075" 2.2.3.6 Dinh dưỡng và cảm quan  PAGEREF _Toc288645075 \h 18 III.  HYPERLINK \l "_Toc288645076" KẾT LUẬN  PAGEREF _Toc288645076 \h 19 IV.  HYPERLINK \l "_Toc288645077" TÀI LIỆU THAM KHẢO  PAGEREF _Toc288645077 \h 21  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. 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. NỘI DUNG Nhiệt bức xạ Sóng hồng ngoại 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 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: Mà Q (Js-1 ) tỷ lệ phát thải nhiệt, s = 5.7 x 10-8 (Js-1 m-2K-4) của Stefan-Boltzmann không đổi, một diện tích bề mặt (m2) 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: . 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 sự hấp thụ () 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-). 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 liệuPhát xạBánh mì nướng bị cháy1,00Nước0,955Kem0,97Bột0,85Mỡ bò0,78Thịt bò nạc0,74Giấy trắng0,9Sơn kim loại hoặc gỗ0,9Không bóng kim loại0,7 – 0,25Đánh bóng kim loại0,05Bảng 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: nơi T1 (K) nhiệt độ của nhiệt độ phát và T2( K) nhiệt độ của chất hấp thụ. 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 phátNhiệt độ chạy tối đaCường độ tối đaBức xạ nhiệtQuá trình nhiệt độ tối đaĐối lưu nhiệtHệ thống sưởi ấm, thời gian làm mátDự kiến cuộc sống Bước sóng ngắnĐèn nhiệt220010300752515000hSúng IR2300216009821_Thạch anh ống220080600802015000hVừa bước sóngThạch anh ống95060500554530NămBước sóng dàiElement800405005050<120NămGạch700404005050<120Năm 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%. 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. 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 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 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. 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 dụngLiều lượng nhiều (kGy)Ví dụ về các loại thực phẩmCác nước với chế biến thương mạiTiệt trùng các vật liệu bao bìLên đến 50Rau thơm, gia vịBỉ, Canada, Croatia, Cộng hòa Séc, Đan Mạch, Phần Lan, Israel, Hàn Quốc (đại), Mexico, Nam Phi, Hoa Kỳ, Việt NamTiêu hủy tác nhân gây bệnh7-10Nút chai rượu vang10-25Gia hạn cuộc sống lạnh từ 5 ngày đến 1 tháng2.5-10Lưu trữ lâu dài xung quanh thịt (ngoài liều lượng cho phép)2-5Không aiKiểm soát các khuôn mẫu2-5Mở rộng lưu trữ của trái cây tươiHungaryNgừng hoạt động/ điều khiển của ký sinh trùng0.1-6Gia vị, gia cầm đông lạnh, thịt, tômTrung Quốc, Nam Phi, Hòa kỳSự ức chế nảy mầmTrái cây, ngũ cốc, bột, hạt ca cao, thực phẩm khôBỉ, Canada, Croatia, Cộng hòa Séc, Đan Mạch, Phần Lan, Pháp, Iran, Hà Lan, Nam Phi, Thái Lan, Tiệt trùngMềm mại, tươi cá và thịt heo 0-4 º C 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 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 (HO2) (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:• 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 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 nhiệt, vi khuẩn hình thành bào tử. Những sản phẩm này có thể được khử trùng bằng cách sử dụng một liều 8-10 kGy (Bảng 8.1), làm giảm tải trọng vi sinh vật đến mức có thể chấp nhận được mà không mất ý nghĩa của các loại dầu dễ bay hơi, các đặc tính chất lượng chính. Ưu điểm chính của các loại gia vị chiếu xạ là sự thay thế của hóa chất khử trùng bằng cách sử dụng oxit ethylene. 2.2.3.1 Tiệt trùng Đã bị cấm do Liên minh châu Âu kể từ năm 1991 như là kết quả của những lo ngại về dư lượng trong sản phẩm và an toàn của công nhân xử lý khí. Liều bức xạ dùng cho thực phẩm phụ thuộc vào điện trở của các hiện vật và mục tiêu của điều trị. Liều tối đa khuyến cáo đối với thực phẩm là 15 kGy, với liều trung bình không quá 10 kGy (Tổ chức Y tế Thế giới, 1977, 1981, 1994). Các loại quá trình chiếu xạ có thể được phân loại theo mục đích chế biến và các liều sử dụng. 2.2.3.2 Giảm tác nhân gây bệnh Ngộ độc thực phẩm vi khuẩn (đối với Salmonella typhimurium ví dụ) có ít khả năng chống bức xạ hơn so với Clostridium botulinum ví dụ, và liều 3-10 kGy là đủ để tiêu hủy (Guise, 1986a). Điều này có thể trở thành một trong những ứng dụng quan trọng nhất của chiếu xạ thực phẩm là tỷ lệ ngộ độc thực phẩm ngày càng tăng ở nhiều nước (Guise, 1986b; Loaharanu, 1995). gia cầm tươi xác chiếu xạ với liều lượng 2,5 kGy hầu như miễn phí của Salmonella spp. và hạn sử dụng là tăng gấp đôi khi sản phẩm được tổ chức dưới 5 º C. liều cao hơn, lên đến 10 kGy, có thể được áp dụng cho gia cầm đông lạnh hoặc động vật có vỏ (18 º C) để tiêu diệt Campylobacter spp. Escherichia coli 0157: H7 hoặc Vibrio sp. (Ví dụ V. cholerae, V. parahaemolyticus, V. vulnificus) mà không gây ra những thay đổi cảm quan không thể chấp nhận xảy ra trong thịt tươi. Các ứng dụng này đã được xem xét bởi Crawford và Ruff (1996). 2.2.3.4 Kéo dài thời hạn sử dụng Liều tương đối thấp (Bảng 8.1) là cần thiết để tiêu diệt nấm men, nấm mốc và bào tử vi khuẩn không hình thành. Quá trình này được sử dụng để tăng thời hạn sử dụng bởi một giảm tổng thể trong các tế bào thực vật. Vi khuẩn này tồn tại bức xạ là dễ bị xử lý nhiệt và sự kết hợp của bức xạ với nhiệt do đó có lợi trong việc gây ra một giảm lớn hơn với số lượng vi khuẩn hơn sẽ được đạt được bằng cách điều trị một mình (Gould, 1986) Hai vấn đề tiềm năng của chiếu xạ được đưa ra đối với vi khuẩntiêu hủy là: Mà tiêu diệt vi sinh vật hư hỏng và không phá hủy vi khuẩn gây bệnh một chỉ số có giá trị của unwholesomeness được loại bỏ Rằng sự tàn phá của vi khuẩn độc tố sản xuất sau khi đã bị ô nhiễm thực phẩm với độc tố là một nguy cơ sức khỏe. 2.2.3.5 Kiểm soát sự chín Một số loại trái cây và rau quả, chẳng hạn như dâu tây và cà chua, có thể được chiếu xạ để kéo dài thời hạn sử dụng của họ khoảng 2-3 lần khi được lưu trữ ở 10 º C. Một sự kết hợp của bức xạ và đóng gói không khí biến đổi đã được chứng minh là có tác dụng hiệp đồng và kết quả là, một liều bức xạ thấp có thể được sử dụng để đạt được hiệu quả tương tự. Tuy nhiên, các sản phẩm này nên được chín trước khi chiếu xạ là quá trình chín là ức chế. Chín và trưởng thành của trái cây và rau bị bắt giữ do sản xuất nội tiết tố ức chế và làm gián đoạn sinh hóa quá trình phân chia tế bào và tăng trưởng. Cần lưu ý, tuy nhiên, sự hư hỏng enzym các loại thực phẩm không hoàn toàn ngăn ngừa bằng cách chiếu xạ và xử lý nhiệt riêng biệt là cần thiết cho việc lưu trữ lâu dài.Một tăng hai lần trong thời hạn sử dụng của nấm và ức chế mở nắp có thể đạt được bởi liều từ 2-3 kGy đây là những vấn đề liên quan đến thực hành sản xuất nghèo và xảy ra ở khác các loại chế biến thực phẩm (đối với sản xuất aflatoxin ví dụ các loài Aspergillus trong các loại hạt và ngũ cốc). Do đó, cần thiết là mã số của Thực hành tốt sản xuất (ví dụ: Anon., 1998) được tôn trọng. 2.2.3.6 Dinh dưỡng và cảm quan Ở mức liều thương mại, bức xạ ion hóa có tác dụng ít hoặc không có trên tỷ lệ tiêu hóa của các protein hay thành phần của các axit amin thiết yếu (Josephson et al, 1975.). Ở liều cao hơn, sự phân cắt của nhóm sulphydryl từ các axit amin trong protein lưu huỳnh gây ra những thay đổi trong hương thơm và mùi vị của thức ăn. Carbohydrate được thủy phân và oxy hóa các hợp chất đơn giản và, tùy thuộc vào liều đã nhận được, có thể trở thành đã khử trùng hợp và dễ bị thủy phân enzym. Tuy nhiên, không có thay đổi về mức độ sử dụng các carbohydrate và do đó không làm suy giảm giá trị dinh dưỡng. Các hiệu ứng về chất béo là tương tự như của autoxidation, để sản xuất hydroperoxides và kết quả là không thể chấp nhận thay đổi hương vị và mùi hôi. Hiệu ứng này giảm chiếu xạ thực phẩm, trong khi đông lạnh, nhưng những thức ăn có hàm lượng cao chất béo nói chung không thích hợp cho chiếu xạ. Có những chứng cứ liên quan đến hiệu lực từ ngày vitamin như nhiều nghiên cứu đã sử dụng giải pháp vitamin, trong đó thể hiện thiệt hại lớn hơn so với những tìm thấy trong các hỗn hợp đồng nhất của các hợp chất trong thực phẩm. Nước sinh tố hòa tan khác nhau về độ nhạy cảm của họ để chiếu xạ. Mức độ mất vitamin cũng phụ thuộc vào liều đã nhận được và các loại và trạng thái vật lý của thực phẩm bị điều tra. Ngoài ra còn có những chứng cứ ở mức liều thấp. Ví dụ, trong disinfestation hạt có ít hoặc không có tổn thất vitamin, trong khi sự ức chế nảy mầm được báo cáo từ khác nhau gây ra 0% và giảm 28% vitamin C ở 0,1 kGy và tương ứng là 0,11 kGy (Faizur Rahman, 1975; Gounelle et al. 1970). Các tác động trên thiamine trong thịt và gia cầm là sinh tố tương tự như vậy không phù hợp nhưng khác của nhóm B là phần lớn không bị ảnh hưởng. Thứ tự của tính nhạy cảm được báo cáo như thiamin acid ascorbic acid pyridoxine riboflavin nicotinic acid folic cobalamin. Fatsoluble vitamin khác nhau về tính nhạy cảm với bức xạ. Vitamin D và K là phần lớn không bị ảnh hưởng trong khi vitamin A và E trải qua một số thiệt hại, mà thay đổi tùy theo loại thực phẩm kiểm tra. Thứ tự của tính nhạy cảm là vitamin E carotene vitamin A vitamin K Vitamin D (Tổ chức Y tế Thế giới, 1994). Một so sánh về thịt gà được chiếu xạ và nhiệt tiệt trùng cho thấy mức độ tương tự như mất vitamin. Tóm lại, sự đồng thuận của dư luận là, ở mức liều thương mại, chiếu xạ không gây thiệt hại lớn đến chất lượng dinh dưỡng hơn so với hoạt động bảo tồn khác được sử dụng trong chế biến thực phẩm. KẾT LUẬN Tóm lại, một trong ba phương thức truyền nhiệt quan trọng thì phương thức truyền nhiệt bức xạ là vô cùng quan trọng. Nhiệt bức xạ có nhiều ứng dụng to lớn đặc biệt ứng dụng bằng phương pháp gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại đã góp ko ít thành quả cho công nghệ thế giới nói chung và cho khối ngành kỹ thuật nói riêng. Phương pháp này có vai trò hết sức quan trọng trong nhiều ngành nghề, nhiểu lĩnh vực nhất là đối với ngành công nghệ thực phẩm như được ứng dụng trong các máy bảo quản thực phẩm, các máy chế biến thực phẩm, góp phần làm cho thực phẩm được tăng thêm thời gian bảo quản, tăng giá trị cảm quan... Chính vì thế, tất cả chúng ta đều mong đợi sẽ có nhiều loại máy được chế tạo ra và được hoạt động dựa theo nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại, góp phần làm cho khoa học công nghệ trở nên tiên tiến hiện đại hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình kỹ thuật thực phẩm 2 – Trường đại học công nghiệp tp.HCM Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 1 – NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, 1981. Robert H. Perry – Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, seventh edition – McGraw-Hill, 1997.  HYPERLINK ""   HYPERLINK ""   HYPERLINK ""