Các vấn đề do ô nhiễm vi sinh trong thực phẩm thường gây ra chi phí cao, đặc biệt là khi dẫn đến việc thu hồi sản phẩm từ người tiêu dùng. Do sự phát triển và ứng dụng của các công nghệ bảo quản ngày càng nhẹ nhàng hơn, thực phẩm chế biến trở nên nhạy cảm hơn với việc ô nhiễm vi sinh (tái ô nhiễm), từ đó đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ hơn trong quá trình sản xuất. Một cách để đạt được sự kiểm soát bổ sung này là "tích hợp" vệ sinh vào thiết bị được sử dụng trong nhà máy chế biến thực phẩm ngay từ đầu.
Thiết kế vệ sinh của thiết bị đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát an toàn vi sinh và chất lượng của sản phẩm. Một nhà máy vệ sinh nên ngăn ngừa sản phẩm có số lượng vi sinh vật cao, chứa độc tố có nguồn gốc vi sinh và chứa dư lượng hóa chất dùng trong làm sạch và khử trùng. Ngoài ra, nhà máy vệ sinh còn phải ngăn ngừa thực phẩm bị ô nhiễm bởi các chất không phải thực phẩm, chẳng hạn như chất bôi trơn, chất làm mát và chất lỏng chống vi sinh, cũng như ngăn ngừa sự hiện diện của dị vật như mảnh kim loại, nhựa, vật liệu đóng gói, côn trùng hoặc động vật gây hại, hoặc các phần của chúng. Đây có thể là một nhiệm vụ phức tạp, nhưng với sự gia tăng hoạt động từ các tổ chức thiết lập tiêu chuẩn quốc tế, ngày càng có nhiều thông tin cụ thể và khả thi hơn về chủ đề này dành cho ngành công nghiệp thực phẩm.
Tiêu chuẩn và Hướng dẫn
Sự tham gia của các cơ quan quản lý và tư vấn trong lĩnh vực chế biến và thiết kế thiết bị vệ sinh đang ngày càng gia tăng. Tại Liên minh châu Âu (EU), các quy định pháp lý cụ thể như Chỉ thị về Máy móc 98/37/EC và Chỉ thị 93/43/EEC của Hội đồng về vệ sinh thực phẩm yêu cầu tất cả các hoạt động xử lý thực phẩm phải được thực hiện trong điều kiện vệ sinh.[1-2] Trong khuôn khổ của Chỉ thị về Máy móc, nhiều ủy ban kỹ thuật (TC) đang tiếp tục nỗ lực trong việc xây dựng các tiêu chuẩn.
Ví dụ, Ủy ban Kỹ thuật TC 153 đã soạn thảo tiêu chuẩn vệ sinh chung EN 1672-2: Máy móc chế biến thực phẩm, Phần 2: Yêu cầu về vệ sinh.[3] Tiêu chuẩn châu Âu này đưa ra các yêu cầu chung liên quan đến rủi ro vệ sinh phát sinh từ việc sử dụng máy móc và quy trình. Tiêu chuẩn này chủ yếu bao gồm các khía cạnh chung về các mối nguy đối với thực phẩm do máy móc gây ra, nhằm tránh việc tạo ra mối nguy cho người tiêu dùng thực phẩm. Các yêu cầu cụ thể khác hiện đang được soạn thảo hoặc đã được công bố bao gồm các tiêu chuẩn liên quan đến thiết bị chế biến thực phẩm, như: máy trộn hành tinh (prEN 454); máy chế biến thực phẩm và máy xay sinh tố (prEN 12852); máy trộn tia (prEN 12854); máy cắt lát (prEN 13870); máy cắt khối (prEN 13871); và máy trộn bột (EN 453:2000).
Ngoài ra, Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO), thông qua Ủy ban Kỹ thuật TC 199, đã xây dựng một tiêu chuẩn có tên “Yêu cầu vệ sinh cho thiết kế máy móc.”[4] Tiêu chuẩn quốc tế này quy định các yêu cầu vệ sinh đối với máy móc và cung cấp thông tin cho mục đích sử dụng dự kiến mà nhà sản xuất phải cung cấp. Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các loại máy móc và thiết bị liên quan được sử dụng trong các ứng dụng có thể gây ra rủi ro vệ sinh cho người tiêu dùng. Tuy nhiên, tiêu chuẩn này không bao gồm các yêu cầu liên quan đến sự rò rỉ không kiểm soát của các tác nhân vi sinh từ máy móc.
Nhóm Kỹ thuật và Thiết kế Vệ sinh châu Âu (EHEDG) cũng đã xây dựng các tiêu chí thiết kế và hướng dẫn tương tự liên quan đến thiết kế vệ sinh của thiết bị và quy trình sản xuất vệ sinh.[5-22] EHEDG có mối liên kết với các tổ chức thiết lập tiêu chuẩn quốc tế như Ủy ban Tiêu chuẩn hóa châu Âu (CEN), tiêu chuẩn vệ sinh 3-A, tổ chức NSF International và ISO. Khi các tổ chức quốc tế này tiếp tục nỗ lực xác định các yêu cầu thiết kế vệ sinh, các nhà chế biến thực phẩm sẽ có thể lựa chọn và đưa thiết bị phù hợp vào cơ sở sản xuất của họ một cách hiệu quả hơn.
Các Tiêu chí và Yêu cầu Thiết kế Vệ sinh Được Lựa chọn
Có một số khía cạnh trong việc tích hợp yếu tố vệ sinh vào thiết bị mà các nhà chế biến thực phẩm cần cân nhắc trước khi cải tiến hoặc đưa thiết bị vào nhà máy. Nhìn chung, vật liệu chế tạo có khả năng tiếp xúc với thực phẩm không được gây độc cho sản phẩm. Thiết bị phải được thiết kế để có khả năng tự thoát nước, nhằm đảm bảo có thể loại bỏ hoàn toàn các dư lượng sản phẩm và hóa chất. Để dễ dàng làm sạch, bề mặt thiết bị cần phải nhẵn, không có khe hở, góc nhọn, chi tiết lồi ra hoặc các vùng khuất. Khi bề mặt không sạch sẽ, vi sinh vật có thể được bảo vệ khỏi sự tiêu diệt bằng nhiệt hoặc hóa chất.
Một số tiêu chí được chọn lọc và yêu cầu cơ bản liên quan đến các đặc tính của thiết bị vệ sinh cung cấp cái nhìn tổng quan nền tảng về các lĩnh vực mà các nhà sản xuất thực phẩm có thể tập trung cải thiện:
Vật liệu chế tạo (Materials of construction)
Vật liệu được sử dụng để chế tạo thiết bị trong nhà máy chế biến thực phẩm phải đáp ứng một số yêu cầu cụ thể. Các vật liệu tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm phải trơ về mặt hóa học đối với thực phẩm trong điều kiện vận hành, cũng như đối với các chất tẩy rửa và hóa chất kháng khuẩn (chất sát trùng) trong điều kiện sử dụng. Chúng phải có khả năng chống ăn mòn, ổn định về mặt cơ học và duy trì được độ hoàn thiện bề mặt ban đầu trong mọi điều kiện sử dụng. Ngoài ra, các vật liệu không tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm cũng phải ổn định về cơ học, có bề mặt nhẵn và dễ dàng vệ sinh. Phần gia cường trong các vật liệu nhựa và cao su đàn hồi (elastomer) không được phép tiếp xúc với thực phẩm.
Độ nhám bề mặt (Surface roughness)
Các bề mặt tiếp xúc với sản phẩm phải đủ nhẵn để có thể làm sạch dễ dàng. Độ nhám (hoặc độ nhẵn) của bề mặt thường được biểu thị bằng đơn vị micromet (µm), dưới dạng giá trị Ra.[23] Thông thường, thời gian cần để làm sạch sẽ tăng theo độ nhám của bề mặt. Tổ chức 3-A Sanitary của Mỹ và EHEDG quy định rằng các bề mặt tiếp xúc với thực phẩm phải có độ nhám tối đa là Ra = 0,8 µm. Để đạt được mức độ hoàn thiện này, có thể cần đánh bóng hoặc xử lý bề mặt khác. Thép không gỉ cán nguội, thường được sử dụng cho bồn chứa và hệ thống đường ống, thường có giá trị Ra nằm trong khoảng từ 0,2 đến 0,5 µm, do đó thường không cần xử lý thêm. Theo EHEDG, các bề mặt có độ nhám cao hơn có thể chấp nhận được nếu các thử nghiệm cho thấy khả năng làm sạch yêu cầu vẫn được đảm bảo. Các bề mặt xốp nói chung là không chấp nhận được. Để làm sạch dễ dàng, bề mặt không chỉ phải nhẵn mà còn phải không có khe hở, góc nhọn, chi tiết lồi ra hoặc vùng khuất. Điều này không chỉ áp dụng khi thiết bị còn mới mà trong suốt vòng đời sử dụng của thiết bị.
Khe hở (Crevices)
Khe hở không thể được làm sạch, và vì vậy sẽ giữ lại các dư lượng sản phẩm – những thứ có thể bảo vệ vi sinh vật khỏi bị tiêu diệt. Trong một số trường hợp, khe hở là không thể tránh khỏi. Điều này có thể xảy ra khi các ổ trượt buộc phải tiếp xúc với sản phẩm, ví dụ như ổ trục ở đáy của các máy khuấy dẫn động từ phía trên, hoặc ổ trượt trong các thiết bị trao đổi nhiệt có bề mặt được cạo sạch. Sự hiện diện của ổ trượt cần được xem xét khi xây dựng quy trình vệ sinh và khử trùng. Các quy trình này có thể yêu cầu hướng dẫn tháo rời thiết bị một phần hoặc toàn bộ, hoặc cần tăng thời gian làm sạch.
Trong hầu hết các trường hợp, khe hở là hậu quả của việc lựa chọn sai lầm khi thiết kế (hoặc lựa chọn) thiết bị. Khi các bộ phận của thiết bị cần được lắp ghép với nhau, cần tránh tiếp xúc kim loại với kim loại (ngoại trừ mối hàn), vì điều này tạo ra những khe rất hẹp và sâu. Các vật liệu đàn hồi (elastomer) nên được sử dụng giữa các bộ phận kim loại, nhưng không nên dùng dưới dạng vòng chữ O (O-ring) lắp trong rãnh tiêu chuẩn, vì điều này cũng sẽ tạo ra khe hở. Vật liệu đàn hồi phải được lắp đặt sao cho miếng đệm nằm về phía tiếp xúc với sản phẩm và tránh nén quá mức để không làm hỏng vật liệu. Điều này có thể đạt được bằng cách thiết kế sao cho các bề mặt của các bộ phận được căn chỉnh đúng và có điểm dừng bằng kim loại.
Ren vít (Screw threads)
Việc sử dụng ren vít và bu lông trong khu vực tiếp xúc với sản phẩm nên được tránh. Trường hợp không thể tránh khỏi, các khe hở được tạo ra phải được bịt kín, ít nhất là ở mức cơ bản (Hình 1).
Góc nhọn (Sharp corners)
Các góc nhọn trong khu vực tiếp xúc với sản phẩm nên được tránh. Ngoại lệ là các cấu trúc có góc nhọn luôn được quét sạch trong quá trình vận hành, như trong các bơm bánh răng (lobe pumps). Các mối hàn không nên được thực hiện ở các góc, mà nên thực hiện trên các bề mặt phẳng, và các mối hàn phải nhẵn (Hình 2).
Vùng chết (Dead areas)
Ở các vùng chết trong thiết bị quy trình – tức là các khu vực nằm ngoài dòng chảy chính của dung dịch làm sạch – hiệu quả truyền năng lượng đến các dư lượng thực phẩm (chất bẩn) giảm đáng kể so với các vùng nằm trong dòng chảy chính. Những khu vực này rất khó làm sạch, do đó nên tránh. Nếu không thể tránh, cần tính đến sự hiện diện của chúng khi xây dựng quy trình làm sạch. Ví dụ điển hình về vùng khuất là phần chân của các đoạn ống chữ T trong hệ thống đường ống, nơi thường được dùng để lắp các cảm biến như đồng hồ đo áp suất.
Khả năng thoát nước của thiết bị và dây chuyền chế biến (Drainability of equipment and process lines)
Để loại bỏ hoàn toàn hóa chất ra khỏi thiết bị chế biến, thiết bị cần được thiết kế có khả năng tự thoát nước. Do đó, các bề mặt và đường ống không nên nằm hoàn toàn theo phương ngang mà phải có độ dốc hướng về các điểm thoát nước. Không nên có các gờ, rãnh làm cản trở quá trình thoát nước. Trong trường hợp không thể thiết kế thiết bị thoát nước tự nhiên, cần xây dựng quy trình đảm bảo có thể loại bỏ các dung dịch làm sạch và khử trùng theo cách khác. Phương pháp sử dụng cần được ghi chép rõ ràng với hướng dẫn cụ thể. Khả năng thoát nước cũng rất quan trọng, ngay cả khi không sử dụng hóa chất, vì nhiều vi sinh vật có thể dễ dàng phát triển trong nước đọng, chỉ cần một lượng dinh dưỡng rất nhỏ là chúng có thể sinh sôi.
Viền trên của thiết bị (Top rims of equipment)
Thiết kế viền trên của các thiết bị chứa sản phẩm cần tránh có gờ, nơi sản phẩm có thể đọng lại và khó làm sạch (Hình 3). Viền trên mở phải được bo tròn và có độ nghiêng để thoát nước. Nếu viền trên được hàn liền với thành thiết bị, mối hàn phải phẳng và được đánh bóng để tạo bề mặt nhẵn. Trong trường hợp này, viền trên phải được đóng hoàn toàn. Mối hàn phải liên tục, không được hở, và bất kỳ lỗ nào cũng phải được bịt kín bằng hàn, gioăng hoặc nắp nhựa (Hình 4).
Nắp cửa vệ sinh (Mandoor covers)
Nắp cửa vệ sinh, được thiết kế để bảo vệ sản phẩm thực phẩm, có thể tích tụ bụi bẩn, và bụi bẩn này sẽ rơi vào sản phẩm bên trong khi nắp được mở ra. Chính sách vận hành cần quy định rằng không được mở bồn chứa trong quá trình sản xuất trừ khi thực sự cần thiết.
Đường trục và các gioăng (Shaft passages and seals)
Các lỗ trục và gioăng có thể rò rỉ sản phẩm ra ngoài dây chuyền. Vi sinh vật sau đó có thể sinh sôi trong sản phẩm rò rỉ và phát triển ngược lại vào phía sản phẩm. Đối với các gioăng động như trục của van, bơm và máy khuấy, chuyển động của trục sẽ thúc đẩy sự rò rỉ sản phẩm ra ngoài và sự xâm nhập của vi sinh vật vào bên trong. Điều này áp dụng với cả trục tịnh tiến và, ở mức độ thấp hơn, trục quay — trục quay luôn có chuyển động dọc trục nhất định. Trục tịnh tiến có thể được bịt kín bằng màng đàn hồi hoặc ống đàn hồi. Để ngăn vi sinh vật xâm nhập vào trục quay, nên sử dụng gioăng kép với chất lỏng chắn có tính diệt khuẩn. Tuy nhiên, nếu không thay thế kịp thời, chất lỏng này có thể trở thành môi trường cho vi sinh vật phát triển.
Kết luận
Thiết kế vệ sinh trong chế biến thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát độ an toàn vi sinh và chất lượng sản phẩm. Điều này giúp ngăn ngừa thực phẩm có số lượng vi sinh vật cao vượt mức cho phép, chứa độc tố hoặc dư lượng hóa chất, hoặc bị nhiễm tạp chất không thuộc thực phẩm. Một nhà máy được thiết kế theo yêu cầu vệ sinh, với dây chuyền được lắp đặt đúng chuẩn bằng thiết bị vệ sinh và được vận hành, bảo trì đúng cách sẽ sản xuất ra các sản phẩm thực phẩm an toàn và có chất lượng vi sinh học xuất sắc.
(Nguồn tham khảo: https://www.food-safety.com/articles/4350-hygienic-design-of-equipment-in-food-processing)
