Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản lạnh đông thịt

“Công nghệ chế biến thịt” GVHD: Trần Quyết Thắng Đề tài: “ Các biến đổi của thịt trong bảo quản đông” Trang  PAGE 1 TRANG  PAGE 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÀI TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỊT CHUYÊN ĐỀ: CÁC BIẾN ĐỔI CỦA THỊT TRONG BẢO QUẢN ĐÔNG GVHD: Trần Quyết Thắng Nhóm: 05 SVTH: Nguyễn Thị Kim Ngân – 3005080167 Bùi Thị Anh Thư – 3005080479 Lữ Văn Nghiêm – 3005080298 Trần Thanh Tiến – 3005080418 Lê Thị Hồng Sâm – 3005080496 Hà Hồng Phỉ – 3005080377 Lư Thị Tường – 3005080491 TP.HCM, 17/10/2010 MỤC LỤC  HYPERLINK \l "A" GIỚI THIỆU 6  HYPERLINK \l "Â" CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG 7  HYPERLINK \l "Ă" KHÁI NIỆM LẠNH ĐÔNG 12  HYPERLINK \l "B" MỤC ĐÍCH LẠNH ĐÔNG 12  HYPERLINK \l "BA" XỬ LÍ THỰC PHẨM BAN ĐẦU TRƯỚC KHI LẠNH ĐÔNG 14  HYPERLINK \l "BÀ" CƠ CHẾ ĐÓNG BĂNG CỦA THỰC PHẨM KHI LẠNH ĐÔNG 14  HYPERLINK \l "C" CHƯƠNG II: CÁC BIẾN ĐỔI CỦA THỰC PHẨM TRONG BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG 16 2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG 16 2.1.1 QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA NƯỚC KHI LẠNH ĐÔNG 16  HYPERLINK \l "CO" 2.1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ KẾT TINH CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM 17 2.1.2.1 NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TAN 17  HYPERLINK \l "CÓ" 2.1.2.2 TỐC ĐỘ LÀM ĐÔNG 17  HYPERLINK \l "CÒ" 2.1.2.3 CHẤT LƯỢNG BAN ĐẦU CỦA THỰC PHẨM 18  HYPERLINK \l "CA" 2.1.3 TÁC ĐỘNG BAN ĐẦU CỦA NƯỚC KẾT TINH ĐỐI VỚI THỰC PHẨM 18 2.1.3.1 NHỮNG TÁC ĐỘNG CÓ LỢI 18  HYPERLINK \l "CÁ" 2.1.3.2 NHỮNG TÁC ĐỘNG CÓ HẠI 19  HYPERLINK \l "CÀ" 2.2 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA THỰC PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG 19  HYPERLINK \l "CÀ" 2.2.1 NHỮNG BIẾN ĐỔI CƠ BẢN CỦA CÁC THÀNH PHẦN CỦA THỊT 19  HYPERLINK \l "CẠ" 2.2.2 BIẾN ĐỔI VỀ NHIỆT VẬT LÝ 22 2.2.2.1 SỰ KẾT TINH CỦA NƯỚC 22  HYPERLINK \l "D" 2.2.2.2 BIẾN ĐỔI MÀU SẮC 22  HYPERLINK \l "DA" 2.2.2.3 BAY HƠI NƯỚC 22  HYPERLINK \l "DÀ" 2.2.2.4 KHUẾCH TÁN NƯỚC 23  HYPERLINK \l "DÁ" 2.2.2.5 CÁC THÔNG SỐ NHIỆT VẬT LÝ THAY ĐỔI 23  HYPERLINK \l "DẠ" 2.2.3 BIẾN ĐỔI HÓA HỌC 23  HYPERLINK \l "DẢ" 2.2.4 BIẾN ĐỔI DO VI SINH 24  HYPERLINK \l "E" 2.2.5 BIẾN ĐỔI CƠ LÍ 24  HYPERLINK \l "É" 2.2 6 BIẾN ĐỔI HÓA SINH 25  HYPERLINK \l "È" 2.2.7 BIẾN ĐỔI CẤU TRÚC BẮP THỊT 26  HYPERLINK \l "T" CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP LẠNH ĐÔNG VÀ THIẾT BỊ LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM 27  HYPERLINK \l "TA" 3.1 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG 27  HYPERLINK \l "TẠ" 3.1.1 NHIỆT ĐỘ 28  HYPERLINK \l "TAI" 3.1.1.2 NHỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 29  HYPERLINK \l "TẠI" 3.1.1.3 SỰ LƯU THÔNG CỦA KHÔNG KHÍ 29  HYPERLINK \l "S" 3.2 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LẠNH ĐÔNG 29  HYPERLINK \l "SA" 3.3 MÔI TRƯỜNG LẠNH ĐÔNG 31 3.3.1 LẠNH ĐÔNG BẰNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 31  HYPERLINK \l "SAO" 3.3.2 LẠNH ĐÔNG BẰNG TỦ ĐÔNG TIẾP XÚC 31  HYPERLINK \l "AN" 3.3.3 LẠNH ĐÔNG BẰNG KHÍ HÓA LỎNG 31  HYPERLINK \l "ANH" 3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP LẠNH ĐÔNG 32  HYPERLINK \l "ANH" 3.4.1 PHƯƠNG PHÁP LẠNH ĐÔNG CHẬM 32  HYPERLINK \l "K" 3.4.2 PHƯƠNG PHÁP LẠNH ĐÔNG NHANH 32  HYPERLINK \l "KH" 3.4.3 PHƯƠNG PHÁP LẠNH ĐÔNG CỰC NHANH 33  HYPERLINK \l "KHÔ" 3.5 MỘT SỐ THIẾT BỊ LẠNH ĐÔNG ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT 33 3.5.1 THIẾT BỊ KẾT ĐÔNG TẦNG SÔI 33 3.5.1.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 34 3.5.1.2 CẤU TẠO THIẾT BỊ 35  HYPERLINK \l "KHÔN" 3.5.2 THIẾT BỊ KẾT ĐÔNG THEO KIỂU TIẾP XÚC 35 3.5.2.1 CẤU TẠO 35 3.5.2.2 NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC 35  HYPERLINK \l "KHÔNG" 3.5.3 THIẾT BỊ KẾT ĐÔNG NITO LỎNG PHUN 37 3.5.3.1 CẤU TẠO 37 3.5.3.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 37  HYPERLINK \l "TT" 3.5.4 THIẾT BỊ CẤP ĐÔNG SIÊU TỐC 38 3.5.4.1 MÔ TẢ THIẾT BỊ 38 3.5.4.2 ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT 38  HYPERLINK \l "ANHOI" TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 GIỚI THIỆU Thịt là loại thực phẩm được hình thành bằng cách gia công thích ứng các súc thịt nguyên vẹn hoặc bộ phận súc thịt. Thịt là nguồn cung cấp protein chủ yếu cho con người. Vì thế, thịt thường không thể thiếu trong các bữa ăn hằng ngày. Protein thịt trong cơ thể động vật liên kết với các hợp chất hữu cơ khác như liên kết với lipid, glycogen, axit nucleic….protein là thành phần quan trọng nhất của tế bào sống. Các quá trình hóa sinh khác nhau xảy ra trong một tế bào sống đều có liên quan đến cơ chất protein. Vì thế, chúng ta cần phải bảo quản tránh thịt bị biến đổi làm giảm đi các chất dinh dưỡng. Mục đích chung của bảo quản là để ngăn ngừa sự hư hỏng của nguyên liệu sản phẩm. Như chúng ta đều biết, nguyên nhân đầu tiên của sự hư hỏng là hoạt động của vi sinh vật (VSV) và các enzyme của chúng. Nhiều loài VSV chỉ sống và phát triển ở những điều kiện nhất định. Với các điều kiện không thích hợp chúng sẽ chết hoặc không thể phát triển. Mặc dù, thịt là nguyên liệu xuất hiện thường xuyên trong bữa ăn của người Việt Nam nhưng không phải ai cũng biết cách bảo quản chúng. Đông lạnh là phương pháp bảo quản thịt đơn giản nhất thường được sử dụng. Tuy nhiên, quá trình bảo quản vẫn thường xảy ra những biến đổi ảnh hưởng tốt hoặc xấu đến chất lượng của thịt sau khi rã đông. Sau đây, là phần trình bày về những biến đổi của thịt trong quá trình bảo quản đông mà các thành viên nhóm em đã cùng nhau tìm hiểu. Trong quá trình tìm hiểu và thu nhận thông tin chắc chắn sẽ không tránh khỏi được những sai sót. Do đó, nhóm sinh viên chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp của Thầy cùng các bạn để có thể hoàn thiện đề tài tiểu luận về: “các biến đổi của thịt trong bảo quản đông”. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG TỔNG QUAN: Trong quá trình bảo quản thực thực phẩm, đặc biệt các nước nhiệt đới và nóng ẩm như nước ta. Thực phẩm rất dễ bị phá hỏng hoặc làm giảm chất lượng, gây thiệt hại lớn cho sản xuất. Nguyên nhân gây hỏng có nhiều nhưng tập trung do các nguyên nhân sau: Trong thực phẩm luôn tồn tại các hệ enzyme, các VSV. Đồng thời, do xâm nhập của VSV từ ngoài vào, làm tăng thêm hư hỏng của thực phẩm. Phát sinh các độc tố làm giảm chất lượng và không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm. Kết quả là do quá trình phân hủy các thành phần của thực phẩm tạo ra (như thủy phân protein, gluxit,lipit….) Các quá trình phá hủy trên chủ yếu là do nhiệt độ của sản phẩm và độ ẩm của nó. Ở nhiệt độ và độ ẩm cao kích thích các hoạt động của enzyme và VSV. Chính vì lí do đó, người ta phải giảm nhiệt độ xuống. Việc hạ thấp nhiệt độ nhằm hạn chế hoạt động của enzyme và VSV, sản phẩm có thể bảo quản lâu hơn. Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với VSV: Thông thường căn cứ vào nhiệt độ, chia VSV thành 3 nhóm chính sau: VSV ưu nóng: nhiệt độ thích hợp để chúng phát triển là 50 – 650C. VSV ưu ẩm: nhiệt độ thích hợp là: 24 – 400C VSV ưu lạnh: nhiệt độ thích hợp là -10 – 250C. Trong lĩnh vực làm lạnh và bảo quản lạnh, sự phát triển chính là loại VSV ưu lạnh. Nói chung, ở nhiệt độ thấp VSV bị hạn chế hoạt động, một số VSV không ưu lạnh có thể bị tiêu diệt. Nguyên nhân VSV bị chết là do một số cơ chế sau đây: Protein của VSV bị phân hủy. Sự giảm nhiệt độ, làm giảm các lực liên kết với các hệ keo, nước tách khỏi vỏ hydrat làm cuộn tròn protein, làm protein bắt đầu đông tụ. Sự đông tụ không biến đổi hoàn toàn tính chất của protein, do đó sau khi làm tan giá VSV vẫn tiếp tục phát triển. Trong quá trình đông lạnh, nhiệt độ đạt đến - 180C, bên trong sản phẩm 80% nước đá đóng băng, có góc cạnh nên rất dễ làm rách màng tế bào VSV. Đồng thời, thiếu nước tự do nên hạn chế hoạt động của các enzyme và các VSV dẫn tới VSV bị chết dần. Sự thay đổi áp suất, độ pH, nồng độ chất tan và áp suất thẩm thấu. Khi nước đóng băng, do đó, nồng độ dịch bào tăng, áp suất thẩm thấu tăng, độ pH giảm hạn chế sự phát triển của VSV. Nhóm vsv ưu lạnh thường gặp là : pseudomonas làm cho thực phẩm có màu tối. Nấm mốc phát triển ở nhiệt độ tối. Nấm men ưa lạnh, phát triển mạnh trong môi trường chua ở - 2 – 30C và phát triển ở hầu hết các sản phẩm bảo quản lạnh. Tóm lại, môi trường lạnh chỉ hạn chế hoạt động và tiêu diệt 1 phần VSV. So với các phương pháp xử lý khác như muối, sấy, chế biến đồ hộp,… thực phẩm lạnh đông được bảo quản  - 180C vẫn bảo toàn được tính chất ban đầu: màu sắc, hương vị, dinh dưỡng của thực phẩm tươi sống. Mức độ tươi sống này phụ thuộc vào phương pháp lạnh đông nhanh hay chậm. Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với tế bào sống và thực phẩm: Hoạt động của cơ thể sống như tiêu hóa, bài tiết… chỉ được thực hiện khi có nước tham gia. Nhiệt độ thấp có ảnh hưởng rất lớn tới trạng thái của nước và tác động tới tổ hợp thành phần hóa học của nó. Đồ thị hình dưới đây biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của cơ thể sống. Vùng a – vùng hoạt động của cơ thể sống hạn chế. Vùng b, d – vùng hoạt động của cơ thể sống yếu mà vẫn bị hạn chế. Vùng c – vùng hạn động của cơ thể sống. Vùng e – cơ thể sống không tồn tại. Vùng a là vùng lạnh thâm độ, thường bảo quản giống và gen. Vùng này môi trường lỏng đóng băng tạo thành tinh thể hoặc đông đặc ở trạng thái thủy tinh. Trạng thái thủy tinh các thành phần của vật sắp xếp theo không gian có tính chặt chẽ và có tính đẳng hướng, còn trạng thái tinh thể thì không đẳng hướng. Pkết hợp = Pđẩy + P chuyển động nhiệt Vùng b là vùng thích hợp theo bảo quản lạnh và chế biến các sản phẩm mau hỏng khi lạnh đông. Ta biết rằng ở môi trường lỏng các phần tử luôn có chuyển động Brao và chuyển động tương hổ tăng, có nghĩa là tăng khả năng kết hợp các phân tử tới nhiệt độ nào đó, hệ chuyển động được cân bằng theo phương trình lực: Thì xuất hiện tâm kết tinh, nước được đóng băng. Sản phẩm đóng băng ở nhiệt độ quá lạnh càng thấp, thì chất lượng sản phẩm càng được đảm bảo. Ở nhiệt độ quá lạnh thấp -10C đến – 40C số tinh thể đá tạo thành trong sản phẩm ít, nên kích thướt tinh thể lớn, gây cọ rách tế bào của sản phẩm. Nhiều công trình nghiên cứu cho biết, nếu ở nhiệt độ cao hơn – 30 0C, kích thướt tinh thể phát triển bình thường ra xung quanh lớn dần về chiều dài, cũng như chiều ngang. Ở nhiệt độ thấp hơn – 30 0C kích thướt tinh thể đá chỉ phát triển theo chiều dài bao bọc xung quanh tế bào. b/ c/ a/ Sự phát triển của tinh thể đá a/ Kích thướt phân tử đá phát triển theo chiều dài dài và chiều ngang. b/ Tinh thể đá phát triển theo chiều dài. c/ Tinh thể đá dạng sợi xung quanh tế bào. Trong trường hợp này, các tinh thể đá không phá hủy cấu trúc mô tế bào của sản phẩm mà còn bảo vệ cho tế bào được nguyên vẹn. Chính vì vậy, chất lượng của thực phẩm được đảm bảo an toàn tuyệt đối. Trong công nghiệp lạnh đông thực phẩm, người ta tăng nồng độ phân tử của sản phẩm là giải pháp tốt nhất. 1.1 KHÁI NIỆM LẠNH ĐÔNG: Làm lạnh đông là hạ nhiệt độ xuống dưới nhiệt độ đóng băng của dịch bào. Như vậy trong quá trình làm lạnh đông có sự tạo thành nước đá trong sản phẩm. Tùy theo mức độ làm lạnh đông mà lượng nước đá trong sản phẩm chuyển thành đá từ 80% trở lên. Nhiệt độ lạnh đông: to đóng băng > to > -100oC. 1.2 MỤC ĐÍCH LẠNH ĐÔNG: Thực phẩm ở nhiệt độ cao dưới tác dụng của men phân giải (enzim) của bản thân và các vi sinh vật sẽ xảy ra quá trình biến đổi về chất, dẫn đến hư hỏng, ươn thối. Khi nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các quá trình trên sẽ bị ức chế và kìm hãm, tốc độ các phản ứng hoá sinh sẽ giảm. Nhiệt độ càng thấp, tốc độ phân giải càng giảm mạnh. Khi nhiệt độ giảm thì hoạt động sống của tế bào giảm là do: Cấu trúc tế bào bị co rút. Độ nhớt dịch tế bào tăng. Sự khuyếch tán nước và các chất tan của tế bào giảm; Hoạt tính của enzim có trong tế bào giảm. Nhiệt độ thấp ức chế tốc độ của các phản ứng hoá sinh trong thực phẩm. Nhiệt độ thấp tốc độ giảm, người ta tính rằng cứ giảm 100C thì tốc độ phản ứng hoá sinh giảm xuống còn từ 1/2 đến 1/3. Nhiệt độ thấp tác dụng đến các men phân giải nhưng không tiêu diệt được nó. Nhiệt độ giảm xuống 00C hoạt động của hầu hết các enzim bị đình chỉ. Nhiệt độ càng thấp khả năng phân giải giảm, ví dụ khả năng phân giải của men lipaza phân giải mỡ cho ở bảng dưới đây. Khả năng phân giải của men phân giải mỡ lipaza: Nhiệt độ, 0C40100-10Khả năng phân giải (%)11,93,892,260,70 Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản hoạt động sống có thể độc lập với cơ thể sống. Vì vậy, khả năng chịu lạnh cao, đa số tế bào thực vật không bị chết khi nước trong nó chưa đóng băng. Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thể sống. Vì vậy khả năng chịu lạnh kém. Đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độ giảm quá 40C so với thân nhiệt bình thường của nó. Tế bào động vật chết là do chủ yếu độ nhớt tăng và sự phân lớp của các chất tan trong cơ thể. Một số loài động vật có khả năng tự điều chỉnh hoạt động sống khi nhiệt độ giảm, cơ thể giảm các hoạt động sống đến mức không cần nhu cầu bình thường của điều kiện môi trường trong một khoảng thời gian nhất định. Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sống của chúng phục hồi, điều này được ứng dụng trong vận chuyển động vật đặc biệt là thuỷ sản ở dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt và giảm chi phí vận chuyển. Như vậy khi nhiệt độ thấp quá trình phân giải của thực phẩm sẽ bị chậm lại hoặc chấm dứt hoàn toàn là do: Hoạt động của các men phân giải bị đình chỉ. Sự phát triển của các vi sinh vật bị ức chế, đại bộ -100C. Tuy nhiên, ở các vi sinh vật ngừng hoạt động trong khoảng -30C -100C vi khuẩn micrococcuss vẫn sống nhưng phát triển chậm. Các loại nấm mốc chịu đựng lạnh tốt hơn, có thể tới -150C. Để nấm mốc sống được độ ẩm phải đảm bảo ít nhất là 15%. Khi nhiệt độ giảm xuống -180C thì nước trong thực phẩm mới đóng băng tới 86%, đạt yêu cầu trên. Vì vậy nhiệt độ bảo quản tốt nhất từ -180C trở xuống mới làm cho toàn bộ vi sinh vật và nấm mốc ngừng hoạt động hoàn toàn. Vậy mục đích của quá trình lạnh đông là hạ nhiệt độ xuống thấp, làm chậm lại sự ươn hỏng và sản phẩm được tan giá sau thời gian bảo quản lạnh đông nguyên liệu vẫn giữ nguyên giá trị ban đầu. XỬ LÍ THỰC PHẨM BAN ĐẦU TRƯỚC KHI ĐƯA VÀO LẠNH ĐÔNG: Những xử lí này nhằm mục đích chủ yếu để hạn chế những phản ứng hóa học đặc biệt là phản ứng oxihóa, cho hiệu quả không mong muốn. Về bản chất có những khác nhau. Moi ruột cá và các động vật khác sau khi nó chết nhằm tránh khuếch tán enzyme chứa trong các ống tiêu hóa. Loại bỏ các lớp mỡ thừa để tránh mùi hôi (acid ascobic). Phá hủy các enzyme gây phản ứng dẫn tới gu kém, rồi làm lạnh ngay bằng dòng nước. Bao gói kín khí và hơi nước, loại bỏ khí ra khỏi bao gói bằng các phương pháp khác nhau. Đôi khi người ta thường nhúng sản phẩm trong nước lạnh hình thành lớp đá mỏng trên bề mặt. CƠ CHẾ ĐÓNG BĂNG CỦA THỰC PHẨM KH LẠNH ĐÔNG: Nước trong thực phẩm do có hoà tan các chất tan nên nhiệt độ đóng băng thấp hơn 00C. Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các dạng nước trong thực phẩm đóng băng dần dần tuỳ mức độ liên kết của chúng với tế bào. Khi nhiệt độ hạ xuống thấp bằng nhiệt độ cấp đông, trước tiên các tinh thể đá xuất hiện ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào). Khi đến điểm đóng băng đa số nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên cao hơn trong tế bào. Do đó áp suất thẩm thấu tăng lên làm cho nước trong tế bào có xu hướng ra ngoài qua gian bào, qua màn bán thấm của tế bào. Nếu tốc độ làm lạnh chậm thì nước trong tế bào ra sẽ làm các tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo nên tinh thể mới. Nếu tốc độ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cả ở bên ngoài lẫn bên trong tế bào, tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều. Do đó, nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước và các tinh thể đá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng, giảm chất lượng sản phẩm. Khi nước tự do đã đóng băng hết thì đến nước liên kết, bắt đầu từ nước có liên kết yếu đến nước có liên kết mạnh. CHƯƠNG II: CÁC BIẾN ĐỔI CỦA THỰC PHẨM TRONG BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG 2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG: Quá trình kết tinh của nước khi lạnh đông: Sự kết tinh nước là một hiện tượng cơ bản làm thay đổi các tính chất của thực phẩm, nước từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn – là quá trình chuyển đổi hầu hết lượng nước trong thịt thành nước đá làm mất đi môi trường lỏng của sự hoạt động vi sinh vật và các enzym trong thực phẩm. Sự kết tinh của nước gồm 2 giai đoạn: Sự tạo thành tinh thể. Sự lớn lên tinh thể về mặt kích thướt. Trong nước luôn có các tạp chất rắn lơ lửng, chúng chuyển động tự do theo sự tác động của phân tử nước. Khi nhiệt độ giảm đến một mức độ nhất định các phân tử chất rắn sẽ ngừng chuyển động chúng trở thành chổ dựa cho các phân tử nước liên kết với nhau ở xung quanh tạo thành mầm tinh thể. Sau đó, các mầm tinh thể liên kết với các phân tử nước để tăng thể tích. Sự hình thành tinh thể khó khăn hơn so với sự lớn lên của chúng. Vì vậy, nhiệt độ để hình thành mầm tinh thể thấp hơn nhiệt độ để các mầm tinh thể lớn lên. Nhiệt độ để hình thành mầm tinh thể gọi là nhiệt quá lạnh, nhiệt độ để mầm tinh thể lớn lên được gọi là nhiệt đóng băng của nước. Trong cấu trúc thực phẩm, nước chịu tác động của các thành phần khác nên nó có nhiệt độ kết tinh thấp hơn nhiệt độ của nước thường. Nhiệt độ kết tinh của nước còn phụ thuộc vào khoảng không gian chứa nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm: Nồng độ các chất tan: Trong thực phẩm các chất tan như protein, lipid, đường muối kết hợp với nước tạo thành dung dịch keo. Vì vậy, để nước kết tinh các phân tử nước phải tách ra khỏi sự liên kết của các phân tử chất tan. Do đó, nồng độ chất tan tăng thì nhiệt độ cũng phải giảm để tăng lực liên kết giữ các phân tử nước để nước liên kết kết tinh. Khi giảm nhiệt độ kết tinh sẽ làm tăng tốc độ kết tinh. Từ đó, số lượng các mầm tinh thể tăng dẫn đến kích thướt các tinh thể giảm. Kích thướt tinh thể đá tính theo kích thướt ngang: Tinh thể lớn: 0,2 – 0,6 mm. Tinh thể trung bình: 0,1 – 0,2 mm. Tinh thể nhỏ: 0.5 m/s Nhiệt độ không khí: bắt đầu đưa sản phẩm vào, nhiệt độ không khí phòng lạnh thấp hơn nhiệt độ đóng băng của sản phẩm 1 ÷ 20C. khi sản phẩm đã được làm lạnh đến 3 – 70C thì có thể nâng nhiệt độ của không khí lên 0 ÷ -1 0C để tránh hiện tượng đóng đá của sản phẩm. 3.3.2 Làm đông bằng tủ đông tiếp xúc: Nhờ truyền nhiệt môi trường kim loại ở tủ đông tiếp xúc với tốc độ truyền nhiệt lớn, thực phẩm ít bị tác động môi trường không khí, chất lượng thực phẩm được đảm bảo, thiết bị có độ tin cậy cao, có khả năng điều chỉnh được năng suất lạnh. Tuy nhiên, do hoạt động không liên tục nên thực phẩm phải chờ đợi trước khi cấp đông, việc tổ chức sản xuất khó khăn. 3.3.3 Làm đông bằng khí hóa lỏng: Các chất lỏng bay hơi ở niệt độ thấp, khi tiếp xúc với thực phẩm sẽ có khả năng trao đổi nhiệt lớn nhờ có tốc độ làm đông cao, khả năng tiêu diệt vi sinh vật lớn đảm bảo được chất lượng của thực phẩm, thiết bị làm đông thường có cấu trúc đơn giản, an toàn dể vận chuyển. Phương pháp này thường được áp dụng với thực phẩm có kích thước nhỏ. Nó không phù hợp với thực phẩm có kích thước lớn, bởi vì cường độ trao đổi nhiệt rất lớn gây nên những hư hỏng về cấu trúc thực phẩm và sự chênh lêch nhiệt độ ở các lớp bên trong và bên ngoài của thực phẩm rất lớn có nhiều lớp bên ngoài đóng băng, các chất khí hóa lỏng thường có giá thành cao dẫn đến hạn chế sử dụng phương pháp này. CÁC PHƯƠNG PHÁP LẠNH ĐÔNG: Phương pháp lạnh đông chậm: Trong quá trình lạnh đông lạnh, nhiệt độ không khí cao hơn-250C, vận tốc không khí đối lưu nhỏ hơn 1m/s, do đó thời gian lạnh đông kéo dài 15 – 20 giờ tùy theo kích thướt và loại thực phẩm. Số tinh thể đá hình thành trong gian bào rất ít nên kích thướt lớn, va chạm làm rách màng tế bào, pha hủy cấu trúc của tế bào sản phẩm. Khi sản phẩm tan giá, dịch bào trong sản phẩm chảy ra, làm giảm chất lượng. Ngày nay, không dùng phương pháp này để bảo quản thực phẩm. Đối với rau quả dùng để chế biến dưới dạng nước quả hoặc dạng hyền phù, phương pháp này có lợi vì tác dụng phá hủy tế bào, cấu trúc hệ thống keo, nên khi ép sẽ cho năng suất cao. Do đó, áp dụng phương pháp này chỉ đạt hiệu quả tốt khi vừa cần bảo quản nguyên liệu lưu hoặc nửa thành phẩm, thời gian lâu để kéo dài thời vụ chế biến, vừa tăng chất lượng cho một số sản phẩm chế biến sau này. Phương pháp lạnh đông nhanh: Môi trường làm lạnh đông nhanh thường là không khí hoặc chất lỏng. Chất lỏng thường là dung dịch muối nhằm hạ nhiệt độ đóng băng của dung dịch. Tuy nhiên phương pháp này, gây ẩn cho sản phẩm và làm hư hỏng cho thiết bị. Môi tường không khí tuy hệ số truyền nhiệt nhỏ và sản phẩm dễ bị oxy hóa, hao hụt khối lượng nhưng tiện lợi nên được dùng khá phổ biến. Không khí lạnh có nhiệt độ (- 350C). Vận tốc đối luư 3 ÷ 4 m/s (cho phòng nhỏ, hầm đông lạnh) và nhiệt độ ( - 400C), vận tốc 5m/s (cho thiết bị đông lạnh nhanh). Thời gian làm lạnh đông nhanh từ 2 ÷ 10 giờ. Sản phẩm lạnh đông nhanh do có nhiều tinh thể đá bé tạo thành ở tế bào và gian bào nên không phá hủy tế bào, đảm bảo 95 % chất lượng tươi sống. Điều kiện để có thể lạnh đông nhanh: Nhiệt độ môi trường truyền nhiệt lạnh < - 350C. Vận tốc không khí đối lưu 3 ÷ 5 m/s (môi trường khí) và 1m/s (môi trường lỏng). Kích thướt sản phẩm nhỏ 3x3x5cm hoặc 5x5x5cm. Quá trình đóng băng sản phẩm xảy ra cùng một lúc trong tế bào và ngoài gian bào nhằm hạn chế sự di chuyển nước trong tế bào ra gian bào. Phương pháp lạnh đông cực nhanh: Phương pháp lạnh đông cực nhanh đã làm tăng năng suất từ 40 ÷ 50 lần, giảm hao hụt sản phẩm 3 ÷ 4 lần; đảm bảo nguyên vẹn chất lượng sản phẩm tươi sống. Người ta dùng nito lỏng để làm đông cực nhanh thực phẩm tươi sống. Dùng nitơ lỏng có các ưu điểm sau: Nitơ lỏng bay hơi ở áp suất thường cho nhiệt độ ở - 1960C. Nitơ lỏng gần như trơ, nên hạn chế sản phẩm bị oxy hóa. Phương pháp này cho phép tiêu diệt nhiều VSV hơn các phương pháp khác. 3.5 MỘT SỐ THIẾT BỊ LẠNH ĐÔNG ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT: 3.5.1 Thiết bị kết đông tầng sôi: Các sản phẩm có kích thước nhỏ có thể dùng phương pháp tầng sôi. 3.5.1.1 Nguyên tắc hoạt động: Thực phẩm được đưa vào một cách cố định được bố trí theo chiều dọc của hầm sấy, sau khi kết đông xong sẽ chảy ra phía bên kia. Dòng không khí được quạt thổi từ dưới lên. Các sản phẩm được nâng lên lơ lửng trong không khí. Do tiếp xúc với dòng không khí từ nhiều phía nên sản phẩm kết đông rất nhanh. Ưu điểm của phương pháp kết đông tần sôi là các sản phẩm không bị vón cục và kết dính lại với nhau do đóng băng. Không khí lạnh vừa làm nhiệm vụ kết đông sản phẩm vừa làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm từ cửa nạp đến cửa ra do luồng không khí có định hướng do đó đơn giản được hầu hết các cơ cấu vận chuyển sản phẩm trong hầm đông, trường hợp là các cơ cấu dễ hỏng hóc như băng chuyền cơ cầu đẩy, cơ cấu nâng hạ, động cơ và hộp số. 3.5.1.2 Cấu tạo thiết bị tần sôi của hãng Samfi-Babcook: Năng suất kết đông 10t/h dùng để kết đông sản phẩm nặng như ngô. Sản phẩm đi từ trái qua phải của hầm kết đông bằng các băng vận chuyển. Lượng không khí lạnh vừa làm kết đông vừa làm tấm điệm không khí cho sản phẩm.Vùng một được bố trí không khí yếu để bảo vệ cho sản phẩm đền điểm đóng băng,làm cứng bề mặt sản phẩm. Vùng 2 được kết đông tới nhiệt dộ yêu cầu với tốc dộ không khí mạnh hơn. 1.cơ cấu nạp với tấm rung điều chỉnh độ rung teho sản phẩm nạp-2.cơ cấu rửa và sấy tự động cho băng thứ nhất-3. băng kết đông inox có các xích truyền -4.quạt li tâm đều chỉnh được tốc độ-5.động cơ quạt-6.cực kiểm tra-7. dàn bay hơi tráng kẽm -8. cầu kiểm tra-9. sản phẩm-10. đoạn chuyển tiếp giửa 2 vùng I và II-11 xã băng bằng hơi nóng-12. bao che cách nhiệt-13. kính quan sát-14. cửa trượt sản phẩm ra ngoài bằng inox-15.độnng cơ và hộp số cho mỗi băng chuyền phụ thuộc vào tốc độ cho từng loại sản phẩm 3.5.2 Thiết bị kết đông theo kiểu tiếp xúc: Khi đặt sản phẩm tiếp xúc với bề mặt lạnh, khả năng trao đổi nhiệt lớn hơn nhiều so với khi tiếp xúc với không khí lạnh. Chính vì vậy tốc độ kết đông nhanh hơn, hiện nhiệt độ giữa sản phẩm và nhiệt độ bay hơi giảm xuống. Năng suất yêu cầu giảm, tiêu tốn năng lượng cho đơn vị sản phẩm giảm.thời gian kết đông cho một mẻ sản phẩm giảm nên giảm được diện tích lắp dặt thiết bị. Nhược điểm của máy là không thể kết đông bất cứ sản phẩm nào. Máy chỉ kết đông các loại thực phẩm đặt vào trong khuôn cố định, kích thước của khuôn tùy theo nhà chế tạo máy quy định. 3.5.2.1 Cấu tạo: 1.khung- 2. xilanh thủy lực- 3.bàn nâng- 4.bệ nâng-5.các tấm tiếp xúc-6. van phao- 7.cơ cầu định vị truyền động cho tấm-8.van phao-9.bình tách lỏng-10.các ống cao su co bộc dây thép để cấp môi chất lạnh cho dàn bay hơi-11.bình dầu-12.bơm dầu-13.sản phẩm kết đông-14.Giá gỗ 3.5.2.2 Nguyên lí làm việc: Tấm kiểm tiếp xúc bằng tấm thép tráng kẽm, thép không rỉ hoặc đa số bằng nhôm đúc áp lực.đảm bảo vệ sinh công nghiệp thực phẩm. và có thể ép tiếp xúc trực tiếp lên thực phẩm không có bao bì Trong các tấm tiếp xúc là các dẫn lạnh trực tiếp môi chất như R22 (có thể là NH3) hoặc muối CaCl2 và có các ống dẫn mềm bằng thép không rỉ ra ngoài để cung cấp và tháo môi chất ra khỏi dàn để dãn hoặc ép các tấm tiếp xúc khi tháo hoặc xếp tải. Các ống mềm có thể bằng vật liệu khác nhưng phải đảm bảo bền với áp lực, độ kín cũng như bền hóa học đối với môi chất lạnh hoặc nước muối để sử dụng. Có thể sử dụng hệ thống dể cấp lạnh hoặc cho nhiều áy kết đông. Có thể dùng bơm môi chất cấp lỏng cho các dàn lạnh hay tấm tiếp xúc. Nhiệt độ sôi khoảng -350C. Khi có nhiều máy kết đông, các máy làm việc gần như dạng kết đông liên tục vì nạp và tháo sản phẩm thay đổi cho các máy. Máy kết đông tiếp xúc theo kiễu nằm ngang là loại phổ biến nhất. Sản phẩm kết đông được đóng trong khuôn nhôm hoặc khuôn định hình sau đó được đẩy vào 2 tấm tiếp xúc đang mở. Sau khi nạp đầy sản phẩm cơ cấu thủy lực tác động lên cho các tấm tiếp xúc ép lại với nhau để sản phẩm tiếp xúc với cả 2 tấm ( tấm trên và tấm dưới). Một bộ phận định vị giữ cho tấm không ép sát vào nhau làm biến dạng khay hoặc hộp sản phẩm. Toàn bộ máy bố trí trong vỏ hộp cách nhiệt đủ dầy đối với nhiệt độ sôi thấp. Máy kết đông tiếp xúc nằm ngang sử dụng rất phù hợp cho những sản phẩm có hình dạng đều đặn. Bên trong các tấm tiếp xúc là dàn bay hơi trực tiếp của môi chất lạnh. Sản phẩm được đóng sẵn vào khuôn tiêu chuẩn, xếp giữa các tấm, tiếp theo dầu được bơm vào xi lanh,pittong sẽ ép các tấm lại. lực ép duy trì 0.15-0.70bar. Sau khi ép xong dàn lạnh được cấp lỏng và quá trình kết đông bắt đầu. Nhiệt độ sôi của môi chất đạt -340C. Sau khi kết đông xong dầu được xả lại bình, pittong di xuống,các tấm mở ra và sản phẩm dược lấy ra dễ dàng. Máy làm việc theo từng mẻ.chiều dài khay từ 25-100mm. thời gian kết đông ngắn. Chiều dầy khay 90 mm thời gian là 3h. Thời gian kết đông phụ thuộc vào sản phẩm và sự tiếp xúc của các sản phẩm trong khuôn. 3.5.3 Thiết bị kết đông bằng khí hóa lỏng : Thường được thực hiện với nitơ lỏng. Nitơ lỏng sôi ở nhiệt độ -196oC. Do đó có độ chênh lệch nhiệt độ rất lớn giữa sản phẩm và nhiệt độ sôi lên các sản phẩm được kết đông gần như tức thời. 3.5.3.1 Thiết bị kết đông Nitơ lỏng phun (cry ogen – Rapid): 3.5.3.1.1 Cấu tạo: 1.Hầm cách nhiệt – 2. băng chuyền-3.bàn nạp sản phẩm-4.cửa nạp sản phẩm-5.bàn tháo sản phẩm-6.khay hứng có van xã-7.ống hút-8. quạt hút-9.quạt khuấy -10 và 11 ống phun với mũi phun và van giảm áp-12. NiTo lỏng -13. khí- 14 van-15.Tấm điều chỉnh khí hút (tấm tiết lưu) 3.5.3.1.2 Nguyên tắc hoạt động: Sản phẩm được kết đông liện tục từ bàn nạp từ bàn nạp vào cửa nạp, sản phẩm được băng chuyền đưa vào vùng A đầu tiên để liên kết đông sơ bộ dến nhiệt độ đóng băng. Ở đây, nhờ có quạt đảo khí Nitơ lạnh mà sản phẩm được làm lạnh và kết đông sơ bộ. Sau đó sản phẩm đi vào vùng B và được phun khí Nitơ lỏng. Sản phẩm được kết đông một cách nhanh chóng do hiệu quả của Nitơ lỏng sôi trên bề mặt sản phẩm. sau đó được dưa vào vùng C, ở đây sản phẩm được ủ để nhiệt độ tâm sản phẩm đạt yêu cầu. Thường kết đông 1kg sản phẩm thí dùng 1 lít Nitơ. Phương pháp này rất đắt tiền cho nên dùng để đông lạnh cho các sản phẩm co giá trị kinh tế cao. Ở Mỹ, người ta còn dùng phương pháp kết đông R12 lỏng.tuy nhiên phương pháp này không được áp dụng ở các nước châu á bởi vì vấn đề chất lượng và vệ sinh thực phẩm. hơn nữa R12 bị cấm sử dụng vì vấn đề môi trường. 3.5.4 Thiết bị cấp đông siêu tốc: 3.5.4.1 Mô tả thiết bị: Để rút ngắn thời gian cấp đông các sản phẩm rời. Hiện nay, Searee đã nghiên cứu và chế tạo thành công thiết bị cấp đông siêu tốc, ứng dụng nguyên lý phun hàng ngàn tia khí lạnh với tốc độ cao hướng trực tiếp lên mặt trên và mặt dưới của sản phẩm, thổi đi các hơi nóng bao bọc xung quanh sản phẩm, đẩy nhanh tiến trình trao đổi nhiệt. Các tia khí này cho phép hệ thống đạt được hiệu quả làm lạnh nhanh và giữ nguyên hình dạng sản phẩm ban đầu. Đảm bảo điều kiện vệ sinh an toàn thực phẩm theo tiêu chuẩn HACCP/FDA.Thời gian cấp đông cực nhanh, tương đương với phương pháp cấp đông nitrogen lỏng. Hạn chế mất nước tốn hơn phương pháp nitrogen lỏng. Kích thướt thiết bị giảm gần ½ so với IQF thông thường. Chất lượng sản phẩm cao, không bị cháy. Toàn bộ băng chuyền, khung đỡ, hộp chia gió, tấm chắn gió… đều làm bằng thép không gỉ. Hệ thống băng tải được thiết kế đơn giản, cho phép giảm thiểu chi phí bảo dưỡng. Tốc độ băng chuyền có thể định hình vô cấp tùy thuộc vào chủng loại và kích thtướt sản phẩm cấp đông. Vỏ thiết bị được lắp ghép từ các tấm panel được bọc bằng tole color – bond hoặc thép không gỉ. Tủ điện với thiết bị điều khiển PLC được lập trình sẵn. Việc điều chỉnh và lưu trữ các thông số kyc thuật được thực hiện trên màn hình tinh thể lỏng LCD. Thiết bị có thể kết nối với máy vi tính. 3.5.4.2 Đặc điểm kĩ thuật: Công suất cấp (kg/h): 500; 250. Sản phẩm cấp đông: tôm, mực, cá…. Nhiệt độ sản phẩm vào/ra (oC): +10/-18. Nhiệt độ buồng đông (oC): -38 ÷ -40. Thời gian cấp đông (phút): 2 ÷ 15. Kiểu cấp dịch: bơm dịch. Môi chất lạnh: ammonia / freon. Xả băng: bằng nước / ga nóng. Nguồn điện: 3P/380V/50Hz.  TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS. NGUYỄN NGỌC TUÂN; Th.S LÊ THANH HIỀN – CHẾ BIẾN BẢO QUẢN THỊT VÀ SỮA TRẦN QUYẾT THẮNG; LÊ PHAN THÙY HẠNH – BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN GS.TS. PHẠM XUÂN VƯỢNG; TS. TRẦN NHƯ KHUYẾN – GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT LẠNH VÀ LẠNH ĐÔNG THỦY SẢN TRANG WEB:  HYPERLINK "" . [1]