Khí Nitơ trong chế biến thực phẩm, Giải pháp kiểm soát chất lượng

Một yếu tố thường bị xem nhẹ là độ tinh khiết của khí Nitơ. Chỉ một sai lệch nhỏ trong chất lượng khí có thể dẫn đến nhiễm vi sinh, oxy hóa sản phẩm, hoặc làm hỏng toàn bộ lô hàng. Do đó, việc giám sát, lọc và kiểm tra định kỳ khí Nitơ trong chế biến thực phẩm là yêu cầu thiết yếu trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm.

Khí Nitơ – nhân tố “vô hình” trong ngành thực phẩm hiện đại

Trong các nhà máy thực phẩm, khí Nitơ (N₂) thường được ví như “người bảo vệ thầm lặng” của chất lượng sản phẩm. Với tính chất trơ, không màu, không mùi và không vị, Nitơ được sử dụng rộng rãi để ngăn ngừa oxy hóa, bảo quản hương vị tự nhiên và kéo dài thời hạn sử dụng. Sự hiện diện của Nitơ có thể thấy ở hầu hết mọi công đoạn sản xuất – từ bao gói, chiết rót, bảo quản nguyên liệu cho đến tạo bọt trong đồ uống.

Ngày nay, xu hướng tạo Nitơ tại chỗ bằng công nghệ PSA hoặc màng tách khí giúp các doanh nghiệp chủ động hơn trong nguồn cung và giảm chi phí vận hành. Tuy nhiên, việc tạo Nitơ không đồng nghĩa với việc khí này đủ điều kiện để sử dụng trong thực phẩm. Để đạt chuẩn “khí Nitơ cấp thực phẩm”, hệ thống cần được thiết kế, lọc và giám sát chặt chẽ theo các tiêu chuẩn quốc tế như ISO 8573, FDA CFR Title 21, 3-A Sanitary Standards và đặc biệt là chương trình SQF (Safe Quality Food).

Ứng dụng khí Nitơ trong sản xuất thực phẩm, cà phê và bia

Ngành cà phê

Sau khi rang, hạt cà phê tiếp tục giải phóng CO₂. Nếu không loại bỏ oxy trong bao bì, cà phê dễ bị ôi dầu và mất hương.
Nitơ được sử dụng để xả khí và thay thế oxy trong bao bì, giữ hương thơm tự nhiên, đồng thời kéo dài thời gian bảo quản.
Ngoài ra, trong cà phê nitro (Nitro coffee), Nitơ được hòa tan vào cà phê lạnh, tạo nên kết cấu bọt mịn, hương vị béo và êm – trở thành xu hướng đồ uống cao cấp.

Ngành bia

Bia nitro sử dụng hỗn hợp Nitơ – CO₂ để tạo bọt dày, mịn, giúp cảm giác uống nhẹ hơn so với bia carbonat thông thường.
Trong chiết rót và đóng lon, Nitơ được bơm vào chai để loại bỏ oxy, hạn chế oxy hóa và đảm bảo hương vị ổn định.
Hệ thống đường ống và bồn chứa bia thường được nạp khí Nitơ vô trùng ở áp suất dương, tránh không khí bên ngoài xâm nhập, duy trì môi trường sạch.

Ứng dụng chung trong thực phẩm

Bao gói khí trơ (MAP): Thay thế oxy bằng Nitơ để ngăn oxy hóa chất béo, vitamin và enzyme.
Làm trơ bồn chứa và đường ống: Ngăn nhiễm tạp khí từ môi trường.
Bảo quản nguyên liệu nhạy oxy như hạt, bột sữa, dầu ăn, gia vị.
Tăng độ an toàn vệ sinh trong toàn bộ quy trình đóng gói.

Ở tất cả các ứng dụng trên, chất lượng khí Nitơ (độ tinh khiết, độ khô, không dầu, không vi sinh) quyết định trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Rủi ro ô nhiễm và yêu cầu tiêu chuẩn khí Nitơ thực phẩm

Khí Nitơ có thể bị nhiễm bẩn tại ba khu vực chính:

Máy nén khí và hệ thống tạo Nitơ: có thể sinh hơi dầu, bụi, hydrocacbon.
Đường ống và van: tích tụ rỉ sét, cáu cặn hoặc hơi ẩm.
Điểm sử dụng: vi sinh vật xâm nhập khi bảo trì không đúng quy trình.

Những tạp chất này gây hậu quả nghiêm trọng: ôi thiu, biến mùi, nhiễm khuẩn hoặc hỏng hoàn toàn sản phẩm.

Các tiêu chuẩn quốc tế quy định cụ thể mức kiểm soát:

ISO 8573: quy định giới hạn hạt, hơi nước và dầu trong khí nén.
FDA CFR Title 21: vật liệu và quy trình tiếp xúc thực phẩm phải đạt chuẩn an toàn.
3-A Sanitary Standards: áp dụng cho thiết bị và phụ kiện dùng trong chế biến sữa, đồ uống.
Bộ Quy tắc SQF (Safe Quality Food) – mục 11.5.5: yêu cầu khí sử dụng trong sản xuất “phải sạch và được giám sát định kỳ”.

Nhà máy đạt chứng nhận SQF phải kiểm tra định kỳ khí Nitơ về độ tinh khiết, dầu, hạt và vi sinh, đồng thời lưu hồ sơ làm bằng chứng kiểm toán.

Phương pháp kiểm tra và giám sát độ tinh khiết khí Nitơ

Theo các hướng dẫn kỹ thuật trong ngành, có ba nhóm phương pháp phổ biến:

Phân tích hóa học và tạp hữu cơ (GC/MS/FID)

Dùng sắc ký khí khối phổ để định lượng CO, CO₂, CH₄, hydrocacbon dễ bay hơi và xác định độ tinh khiết của N₂ so với chuẩn NIST.
Kết quả phân tích giúp phát hiện sớm dấu hiệu nhiễm tạp từ nguồn khí hoặc hệ thống tách PSA.

Kiểm tra hạt rắn và rỉ sét

Mẫu khí được thu và quan sát dưới kính hiển vi quang học để đếm hạt, xác định kích thước, hình dạng – từ đó đánh giá tình trạng của lõi lọc và đường ống.

Kiểm tra vi sinh vật

Áp dụng kỹ thuật lấy mẫu impaction hoặc màng lọc vô trùng, nuôi cấy trên môi trường chuyên biệt (như Blood Agar, GasPak) để phát hiện vi sinh vật kỵ khí như Listeria monocytogenes hoặc Clostridium botulinum.
Đây là phương pháp bắt buộc khi khí Nitơ tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm thực phẩm.

Kết quả đo được so sánh với tiêu chuẩn nội bộ và hồ sơ kiểm soát của nhà máy, đảm bảo tính liên tục của hệ thống quản lý chất lượng.

Lọc vô trùng tại điểm sử dụng – chìa khóa đảm bảo chất lượng Nitơ trong chế biến thực phẩm

Lọc cuối (final filtration) là biện pháp kỹ thuật quan trọng nhất để đảm bảo khí Nitơ cấp thực phẩm sạch và vô trùng trước khi đi vào quy trình sản xuất.
Vị trí lọc cuối thường đặt:

Ở đầu ra máy tạo Nitơ.
Trước bồn chứa hoặc vòi chiết rót bia, cà phê, sữa.
Tại điểm thổi chai hoặc van thông hơi bồn.

Bộ lọc khí vô trùng Donaldson P-SRF – giải pháp lọc đạt chuẩn thực phẩm

Một trong những lựa chọn phổ biến trong ngành là bộ lọc khí vô trùng Donaldson P-SRF, được thiết kế chuyên biệt cho ứng dụng thực phẩm và đồ uống.

Đặc điểm kỹ thuật:

Hiệu suất 99,9999998% tại 0,2 µm – loại bỏ hoàn toàn vi khuẩn và bào tử.
Cấu trúc sợi borosilicate siêu mịn, cho lưu lượng cao và chênh áp thấp.
Chịu được hơn 100 chu kỳ tiệt trùng bằng hơi nước (SIP).
Tuân thủ FDA CFR Title 21 và đạt chuẩn 3-A Sanitary Standards.
Có thể lắp trong vỏ lọc inox hoặc nhôm anodized, tương thích đa dạng hệ thống.

Bộ lọc P-SRF giúp đảm bảo khí Nitơ đạt chuẩn vô trùng cấp thực phẩm, giảm nguy cơ tái nhiễm khuẩn trong dây chuyền sản xuất bia, cà phê và các sản phẩm đóng gói.

Xem thêm thông tin chi tiết sản phẩm tại đây!

Quản lý và kiểm toán hệ thống khí Nitơ trong chế biến thực phẩm

Một hệ thống Nitơ đạt chuẩn thực phẩm không thể chỉ dựa vào thiết bị lọc tốt mà cần một chương trình quản lý tổng thể. Quá trình này bao gồm đánh giá rủi ro, thiết kế cấu hình lọc phù hợp, kiểm tra định kỳ và xác nhận hiệu quả vận hành. Các dữ liệu như chênh áp, điểm sương, lưu lượng và độ tinh khiết cần được ghi nhận thường xuyên để phát hiện sai lệch kịp thời.

Định kỳ, doanh nghiệp nên thực hiện kiểm toán khí nén và khí Nitơ nhằm đánh giá toàn bộ hiệu suất hệ thống – từ máy nén, máy tạo Nitơ, bộ lọc đến điểm sử dụng.

Hoạt động này không chỉ đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn mà còn giúp phát hiện các điểm rò rỉ, lãng phí năng lượng và tạp nhiễm tiềm ẩn. Tại Việt Nam, các đơn vị chuyên môn như NB Engineering đang cung cấp dịch vụ kiểm toán khí nén chuyên nghiệp, hỗ trợ doanh nghiệp trong việc xây dựng quy trình giám sát và báo cáo đạt chuẩn quốc tế.

Khí Nitơ trong chế biến thực phẩm không chỉ là khí phụ trợ mà là thành phần then chốt quyết định độ ổn định và an toàn của sản phẩm.

Việc kiểm soát toàn diện – từ nguồn cung, độ tinh khiết, quy trình lọc đến giám sát định kỳ – là điều kiện bắt buộc để đảm bảo chất lượng sản phẩm và tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế.

Giải pháp lọc vô trùng như Donaldson P-SRF, kết hợp chương trình kiểm toán khí và giám sát định kỳ, giúp nhà máy duy trì hoạt động ổn định, tiết kiệm chi phí và bảo vệ uy tín thương hiệu lâu dài.

FIL Việt Nam – Giải pháp lọc khí Nitơ cấp thực phẩm toàn diện

FIL Việt Nam là đối tác phân phối chính thức của Donaldson, cung cấp bộ lọc khí vô trùng P-SRF cùng các giải pháp xử lý khí, hơi và chất lỏng đạt tiêu chuẩn quốc tế.
Chúng tôi hỗ trợ doanh nghiệp: