Chai sữa tươi trong tủ lạnh siêu thị, lon bia, hộp nước ép trái cây đều đã qua một bước xử lý nhiệt quen thuộc: thanh trùng (pasteurization). Đây là phương pháp bảo quản giúp thực phẩm an toàn mà vẫn giữ được hương vị, màu sắc và dinh dưỡng gần với sản phẩm tươi, nhưng đi kèm những điều kiện bảo quản mà người làm ngành cần hiểu rõ.

Thanh trùng là gì?

Thanh trùng là quá trình xử lý nhiệt ở mức vừa phải, thường dưới 100 °C, nhằm tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh ở dạng sinh dưỡng, giảm mạnh vi sinh vật gây hư hỏng và vô hoạt một số enzyme. Thanh trùng không tiêu diệt được bào tử vi khuẩn, vì vậy sản phẩm thanh trùng ít axit như sữa vẫn phải bảo quản lạnh và có hạn dùng ngắn.

Phương pháp mang tên Louis Pasteur, người vào những năm 1860 chứng minh rằng đun nóng rượu vang ở khoảng 50–60 °C ngăn được hiện tượng chua hỏng. Đến đầu thế kỷ 20, thanh trùng sữa trở thành biện pháp y tế công cộng quan trọng giúp giảm mạnh các bệnh lây qua sữa như lao bò, sốt thương hàn, sốt Q.

Các chế độ thanh trùng phổ biến

  • LTLT (Low Temperature Long Time): 63 °C trong 30 phút, còn gọi là thanh trùng gián đoạn hay thanh trùng mẻ. Phù hợp cơ sở nhỏ, sữa chua, phô mai thủ công.
  • HTST (High Temperature Short Time): 72 °C trong ít nhất 15 giây, phương pháp chuẩn của ngành sữa hiện đại, vận hành liên tục.
  • Thanh trùng nhiệt độ cao hơn / ESL (Extended Shelf Life): nhiệt độ cao hơn HTST, có thể kết hợp vi lọc và chiết rót sạch, cho sữa hạn dùng dài hơn nhưng vẫn cần bảo quản lạnh.
  • Chiết rót nóng (hot-fill): sản phẩm axit (pH dưới 4,6) như nước ép, trà đóng chai được gia nhiệt khoảng 85–95 °C rồi rót nóng, giữ chai ở nhiệt độ đó một thời gian để thanh trùng cả bao bì.
  • Thanh trùng trong bao bì (tunnel pasteurization): bia, nước giải khát đã đóng lon, chai đi qua đường hầm phun nước nóng theo các vùng nhiệt độ tăng dần rồi giảm dần.

Các chế độ trên được tính toán để tương đương nhau về hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật mục tiêu. Với sữa, vi sinh vật mục tiêu truyền thống là Coxiella burnetii (tác nhân gây sốt Q), loài bền nhiệt nhất trong nhóm vi khuẩn gây bệnh không sinh bào tử thường gặp trong sữa.

Đơn vị thanh trùng (PU) trong ngành bia, nước giải khát

Ngành bia dùng đơn vị thanh trùng (Pasteurization Unit – PU): 1 PU tương đương hiệu quả của 1 phút ở 60 °C. Bia thường được thanh trùng ở khoảng 15–25 PU tùy loại và yêu cầu hạn dùng. Thanh trùng quá mức làm bia có mùi “nấu”, mùi bánh mì cũ; thanh trùng thiếu làm bia dễ đục, chua do vi sinh vật. Cách tính PU cũng dựa trên giá trị D và z giống các tính toán tiệt trùng.

Thiết bị thanh trùng HTST

Một hệ thống thanh trùng HTST điển hình gồm:

  • Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (plate heat exchanger) với các vùng: hồi nhiệt (sữa lạnh vào được làm ấm bằng sữa nóng đi ra, tiết kiệm đến khoảng 90% năng lượng), gia nhiệt, làm nguội.
  • Ống giữ nhiệt (holding tube): chiều dài và lưu lượng được tính để mọi phần tử sữa lưu lại đủ thời gian ở nhiệt độ thanh trùng.
  • Van chuyển dòng (flow diversion valve): nếu nhiệt độ cuối ống giữ nhiệt thấp hơn giới hạn, van tự động đưa sữa quay lại bồn cân bằng để xử lý lại.
  • Bộ ghi nhiệt độ tự động làm hồ sơ giám sát.

Trong kế hoạch HACCP, thanh trùng gần như luôn là một điểm kiểm soát tới hạn (CCP), với giới hạn tới hạn là nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt.

Kiểm tra hiệu quả thanh trùng

  • Phép thử phosphatase kiềm: enzyme alkaline phosphatase tự nhiên trong sữa bị vô hoạt ở điều kiện hơi khắc nghiệt hơn mức cần để diệt vi khuẩn gây bệnh, nên sữa còn phosphatase dương tính nghĩa là thanh trùng chưa đạt hoặc bị lẫn sữa tươi.
  • Peroxidase: enzyme này bị vô hoạt ở nhiệt độ cao hơn, dùng để phân biệt sữa thanh trùng thường với sữa xử lý nhiệt quá mức.
  • Chỉ tiêu vi sinh: tổng số vi sinh vật hiếu khí, Enterobacteriaceae hoặc coliform sau thanh trùng để phát hiện nhiễm lại.

Thanh trùng khác tiệt trùng và UHT thế nào?

  • Thanh trùng: dưới 100 °C, diệt vi sinh vật gây bệnh dạng sinh dưỡng; sữa thanh trùng bảo quản lạnh khoảng 7–14 ngày tùy công nghệ.
  • Tiệt trùng: thường 110–121 °C trong nhiều phút (ví dụ tiệt trùng trong chai, đồ hộp), đạt vô trùng thương mại, bảo quản ở nhiệt độ thường.
  • UHT: 135–150 °C trong vài giây rồi chiết rót vô trùng, bảo quản nhiệt độ thường nhiều tháng, ít biến đổi hương vị hơn tiệt trùng trong chai nhưng vẫn có mùi nấu nhẹ.

Tại Việt Nam, người tiêu dùng thường nhầm “sữa tươi thanh trùng” với “sữa tươi tiệt trùng”. Hai sản phẩm khác nhau cả về công nghệ, điều kiện bảo quản lẫn hương vị; bao bì phải ghi rõ cách bảo quản để tránh hiểu nhầm.

Thanh trùng không dùng nhiệt

Một số công nghệ đạt hiệu quả tương đương thanh trùng mà không gia nhiệt, ví dụ xử lý áp suất cao (HPP, 400–600 MPa) cho nước ép lạnh, guacamole, hải sản; hoặc xung điện trường (PEF). Ưu điểm là giữ hương vị tươi, nhưng chi phí đầu tư cao và cũng không diệt được bào tử.

Lưu ý thường gặp

  • Thanh trùng không sửa được nguyên liệu kém: sữa có số lượng vi sinh vật ban đầu cao sẽ cho sản phẩm hạn dùng ngắn và có thể còn độc tố bền nhiệt.
  • Nhiễm lại sau thanh trùng (tại bồn chứa, đường ống, máy chiết) là nguyên nhân hàng đầu khiến sữa thanh trùng hỏng sớm, nên vệ sinh CIP và chiết rót sạch quan trọng ngang bước gia nhiệt.
  • Gián đoạn chuỗi lạnh làm bào tử còn sống sót (ví dụ Bacillus cereus) nảy mầm và phát triển.

Câu hỏi thường gặp

Thanh trùng có làm mất hết vitamin không? Không. Thanh trùng làm giảm nhẹ một số vitamin nhạy nhiệt như vitamin C, B1, B12, nhưng protein, canxi và phần lớn dinh dưỡng của sữa gần như không đổi.

Vì sao sữa thanh trùng phải để tủ lạnh? Vì bào tử vi khuẩn và một số vi sinh vật chịu nhiệt vẫn còn sống; nhiệt độ lạnh dưới khoảng 6 °C làm chậm sự phát triển của chúng.

Thuật ngữ liên quan