CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH 1.1 Các phương pháp làm lạnh nhân tạo: Từ lâu người biết lợi dụng thiên nhiên để thỏa mãn phần nhu cầu lạnh Ở nước ôn đới người ta trử băng đá, nước nhiệt đới người cổ đại biết sử dụng hang động có mạch nước ngầm nhịêt độ thấp để bảo quản thực phẩm lương thực Làm lạnh nhân tạo trình làm lạnh nhờ phương tiện thiết bị người tạo Danh từ LẠNH biểu diễn trạng thái vật chất nhiệt độ thấp nhiệt độ mơi trường xung quanh Vậy giới hạn nhiệt độ môi trường xung quanh để phân biệt NÓNG LẠNH vật chất? Vấn đề chưa thống giới, song nhiều nước lấy nhiệt độ thích hợp bình thường +18 0C ÷ +240C làm giới hạn Như thừa nhận LẠNH biểu diễn trạng thái vật chất có nhiệt độ +200C Trong kỹ thuật lạnh phân biệt sau: tđb < t0 < +180C * Lạnh thường: * Lạnh đông: - 1000C < t0 < tđb * Lạnh thâm độ: -2730C < t0 < - 1000C 1.1.1 Phương pháp bay khuếch tán: Nguyên tắc : Một thí dụ điển hình cho nước bay khuếch tán vào khơng khí: phun nước liên tục vào khơng khí có nhiệt độ, nước bay khuếch tán vào khơng khí trạng thái khơng khí biến đổi theo đường đẳng entanpi: Hình 1.1 Đồ thị i – d khơng khí ẩm t1: nhiệt độ khô (đọc nhiêt kế khô) t2: nhiệt độ ướt (đọc nhiêt kế bầu ướt) ts: nhiệt độ đọng sương Từ điểm trạng thái ban đầu khơng khí đến điểm 2, độ ẩm tăng từ ϕ1 đến ϕmax = 100%, nhiệt độ giảm từ t1 đến t2 Ứng dụng : - Điều hịa nhiệt độ : Ở vùng nóng khơ sử dụng phương pháp để điều hòa nhiệt độ Ở nước ta khí hậu nóng ẩm nên ứng dụng khơng hiệu quả, trừ ngày nắng gió tây - Chế tạo máy lạnh : máy lạnh hấp phụ khuếch tán: giàn bay NH lỏng bay khuếch tán vào khí Hydro, chất khí dùng cân áp suất cho hệ thống lạnh 1.1.2 Phương pháp hịa tan: Ngun tắc : Q trình hịa tan ln kèm theo q trình thu nhiệt Ví dụ: + Hòa trộn 200g CaCl2 với 100g nước đá vụn, nhiệt độ giảm từ t = 00C xuống t2 = -420C Ứng dụng : Thường sử dụng trình bảo quản tạm thời 1.1.3 Phương pháp hóa lỏng (nóng chảy): Nguyên tắc : Q trình nóng chảy ln kèm theo q trình thu nhiệt Nước đá tan chảy thu lượng nhiệt ẩn nhiệt đóng băng r = 80 Kcal/Kg, làm mơi trường xung quanh lạnh Nếu cần nhiệt độ thấp phải hòa trộn đá vụn với muối ăn muối CaCl2 Ứng dụng : Thường sử dụng trình bảo quản tạm thời mặt hàng thủy sản 1.1.4 Phương pháp thăng hoa: Nguyên tắc : Quá trình thăng hoa ln kèm theo q trình thu nhiệt Đá khơ (tuyết cacbonic) cacbonic dạng rắn Khi thăng hoa đá khô thu lượng nhiệt lớn ẩn nhiệt thăng hoa r = 137 Kcal/Kg Ứng dụng : - Thường sử dụng trình bảo quản điều kiện nhiệt độ thấp mặt hàng thực phẩm y dược - Đặc biệt dùng làm lạnh phương tiện vận tải 1.1.5 Phương pháp bay chất lỏng: Nguyên tắc : Quá trình bay ln kèm theo q trình thu nhiệt Các mơi chất lỏng dùng máy lạnh nén hơi, hấp thụ ejectơ NH 3, nước freon thực trình thu nhiệt trình bay áp suất thấp nhiệt độ thấp, đồng thời thải nhiệt mơi trường q trình ngưng tụ áp suất cao nhiệt độ cao Hình 1.2 sơ đồ (tham khảo mơn Q trình thiết bị) Ứng dụng : Các máy lạnh làm việc theo nguyên lý bay chất lỏng gọi MÁY LẠNH NÉN HƠI Phạm vi ứng dụng rộng lớn nhà máy thực phẩm với công suất lớn 1.2 Tác nhân lạnh: (Môi chất lạnh, gaz lạnh- Refrigerant) 1.2.1 Định nghĩa: Tác nhân lạnh chất môi giới sử dụng chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt mơi trường có nhiệt độ thấp, áp suất thấp thải nhiệt mơi trường có nhiệt độ áp suất cao Tác nhân lạnh tuần hồn hệ thống nhờ q trình nén * Ở máy lạnh nén khí, mơi chất lạnh khơng thay đổi trạng thái, ln thể khí * Ở máy lạnh nén hơi, mơi chất lạnh có biến đổi trạng thái 1.2.3 Một số tác nhân điển hình: Mơi chất vơ cơ: * Mơi chất điển hình NH3: Máy lạnh NH3 ứng dụng nhiều công nghiệp thực phẩm Môi chất hữu cơ: Các freon (F, R): * Định nghĩa: Freon dẫn xuất halogen chất metan, etan, propan Ví dụ: - Dẫn xuất CH4 : CFCl3 ký hiệu F_11 CF2Cl2 ký hiệu F_12 1.3 Chất tải lạnh: 1.3.1 Định nghĩa: Những chất hạ nhiệt độ nhờ hệ thống máy lạnh đưa làm lạnh vật khác gọi chất tải lạnh 1.3.3 Chất tải lạnh điển hình Mơi trường khí : khơng khí, CO2, hỗn hợp nitơ hydrơ Ở khơng khí mơi trường dùng phổ biến Môi trường tải lạnh lỏng: thường dùng nước, nước muối, etylen glycol - Muối ăn (NaCl) luôn có chứa hợp chất muối khác CaCl2, MgCl2, KCl Chất tải lạnh rắn: Thường dùng đá ướt, đá khô, ơtecti cứng a Đá ướt: (nước đá) Gồm có nước đá thiên thiên nước đá nhân tạo b/ Đá khơ (tuyết cacbonic) Hình 1.5 Giản đồ pha CO2 Đá khô bay không qua trạng thái lỏng (thăng hoa) nên ứng dụng thích hợp cho bảo quản nhiều loại sản phẩm việc dùng làm lạnh đông thực phẩm c Ơtecti cứng Dùng hỗn hợp lạnh đông đến muối theo thành phần ơtecti để có nhiệt độ tan chảy thấp CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM 2.1 Tác dụng nhiệt độ thấp vi sinh vật (ảnh hưởng) 2.1.3 Tác dụng nhiệt độ thấp VSV Dưới tác dụng nhiệt độ thấp số VSV bị chết bị ngừng hoạt động lý sau: - Phần protit VSV bị biến đổi hay phá hủy, hệ thống keo sinh học (keo protit) bị phá hủy Sự giảm nhiệt độ kéo theo giảm lượng bề mặt nước, giảm lực kết hợp với hệ keo => nước bắt đầu tách khỏi vỏ hydrat, làm thay đổi hệ thống keo, làm cho protit cuộn tròn lại Mặt khác lực đẩy phân tử giảm => bắt đầu q trình đơng tụ poptit, tác hại đến VSV Điều đáng ý đông tụ có tính chất thuận nghịch, khơng biến đổi hồn tồn hóa tính protit => nhiệt độ thấp khơng thể tiêu diệt VSV triệt để - Do nước đóng băng gây nên + Phá hủy học tế bào VSV: nước đóng băng thành tinh thể làm tăng thể tích, tinh thể chèn làm rách màng tế bào VSV + Biến nước thành đá: nước đóng băng, mơi trường hoạt động VSV khơng cịn + Thay đổi pH, nồng độ chất khô áp suất thẩm thấu: nước đóng băng tách dạng tinh thể nguyên chất (dung môi kết tinh trước) nên nồng độ dịch tế bào tăng lên, áp suất thẩm thấu tăng lên, pH giảm, VSV khó phát triển 2.2 Tác dụng nhiệt độ thấp động vật thực vật 2.2.1 Đối với động vật Động vật chia làm nhóm: máu nóng máu lạnh Nhóm máu nóng: Ở động vật máu nóng nhiệt độ thể không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh Dưới tác dụng nhiệt độ thấp thể dạng động vật máu nóng cịn sống lâu trước xảy tê cóng, thể chết thân nhiệt tăng giảm ÷ 30C so với mức bình thường Nhiệt độ hạ thể chết vì: - Tăng độ nhớt huyết tương (do lượng bề mặt giảm nên chúng dễ kết hợp lại với chuyển động phân tử giảm xuống) => khó ni dưỡng tế bào - Giảm độ thấm hút màng tế bào Màng tế bào thuộc loại màng bán thấm, thấm hút có tính chọn lọc nhiệt độ thấp khuếch tán thông thường bị hạn chế thực khuếch tán tác dụng điện tích cách mạnh mẽ, nên khơng thể trao đổi chất dinh dưỡng thải chất cặn bã tế bào => tế bào bị chết tác dụng lạnh Nhóm động vật máu lạnh: Thân nhiệt động vật máu lạnh thay đổi theo nhiệt độ bên Ở nhiệt độ t0 < 00C tế bào thể động vật máu lạnh có tượng: - Tăng độ nhớt huyết tương, khó thực q trình tuần hoàn, tiết dinh dưỡng thể - Giảm độ thấm hút tế bào Động vật máu lạnh có khả chống rét tốt 2.2.2 Tác dụng nhiệt độ thấp đến tế bào thể thực vật: - Tế bào thực vật, rau có khả chịu lạnh tốt - Vì tế bào thể chúng màng bao bọc protit, lipo - protein mà cịn có màng xenlulơ protopectin, màng cứng bảo vệ tế bào khỏi va chạm học chống đỡ lạnh - Có biến đổi nồng độ phân tử dịch, liên kết giữ nhiều nước dạng gel, khơng cho nước đóng băng để bảo tồn sống Dạng gel trog tb Gluxit đơn giản → protopectin → pectin Ở nhiệt độ thấp hai trình phân ly tổng hợp bị kìm hãm, trình tổng hợp bị kìm hãm mạnh hơn, nên tế bào thực vật tích lũy nhiều pectin Pectin có khả keo hóa lớn bền nhiệt độ thấp Ảnh hg: Khi nước đóng băng tăng thể tích khoảng 10% nên làm tốt vỏ tế bào 2.3.2 Những biến đổi trình làm lạnh thực phẩm Biến đổi lý học: Chủ yếu trình bay ẩm ảnh hưởng: + nguyên nhân chủ yếu gây tổn hao tự nhiên khối lượng sản phẩm thực phẩm, làm cho rau tươi chóng héo + ảnh hưởng xấu đến khả chống bệnh tật + Tế bào thực vật bị khô héo làm thay đổi phương hướng trình men, làm tăng cường trình thủy phân, giảm trình tổng hợp Các yếu tố ảnh hưởng: - Môi trường làm lạnh: to, độ ẩm, V khơng khí - Tính chất sản phẩm: thành phần, độ chín, bề mặt bay riêng (m2/Kg) * Các phương pháp giảm tổn hao tự nhiên khối lượng sản phẩm làm lạnh: - Giảm thời gian làm lạnh cách làm lạnh nhanh but k để đóng băng dịch bào - Giảm bề mặt bay hơi: đóng gói, bao bì, phủ kín - Khơng làm lạnh bảo quản lạnh rau cịn non - Khơng nên thơng gió nhiều làm lạnh, cần đủ bảo đảm rau hơ hấp hạn chế Cịn thịt cá khơng cần thơng gió - Tăng độ ẩm khơng khí phịng lạnh Biến đổi hóa học: Nói chung q trình làm lạnh q trình hóa học có bị kìm hãm, khơng bị ngừng hẳn Các phản ứng hóa học (q trình thủy phân, oxy hóa phi enzym …) tuân theo định luật ⇒ y = y0 10at Công thức cho thấy phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nhiệt độ (phù hợp với định luật Vant - Hoff) Các trình thủy phân protopectin thành pectin, tiếp tục axit axetic, rượu metylic, trình oxy hóa vitamin, tanin, chất béo xảy tương tự Biến đổi sinh lý: trình biến đổi sinh lý chủ yếu làm lạnh rau quả, đặc trưng qt hô hấp * Hô hấp hiếu khí (có O2) C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 674 Kcal/ptg * Hơ hấp yếu khí (khơng có O2) C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 28 Kcal/ptg Q trình hơ hấp trước tiên làm tổn thất monosaccarit, sau đến dissaccarit, tinh bột, mỡ thiếu oxy (nồng độ O2 2%) rau chuyển từ hơ hấp hiếu khí sang hơ hấp yếm khí => Phải trì cho rau hơ hấp hiếu khí Trong q trình hơ hấp rau thải nhiệt Khi làm lạnh cường độ hô hấp thải nhiệt rau giảm xuống Các q trình sinh hóa thịt cá: Sau chết thịt động vật xảy q trình sinh hóa mãnh liệt có liên quan tới chuyển hóa chất cấu tạo nên tế bào bắp thịt gluxit, este, axit phophoric Làm lạnh sớm nhanh hãm nhiều trình sinh hóa tỏa nhiệt Nói chung q trình biến đổi sinh hóa thịt động vật sau giết đem làm lạnh xảy giai đoạn lớn là: - Q trình tê cóng sau chết - Q trình chín tới (chín hóa học) - Quá trình thối rửa (giai đoạn phân hủy sâu sắc) Đối với cá trước bước vào giai đoạn tê cóng có giai đoạn ngắn giai đoạn đổ nhớt sau chết a Giai đoạn đổ nhớt cá: Cá đánh lên quanh da bao bọc lớp nhớt suốt, nhớt cá có chất protit muxin, nên mơi trường tốt cho VSV phát triển, nên sau lớp nhớt bị đục VSV phá hoại, có mùi khó chịu Khi nhớt bị phân hủy cá chưa hỏng, rửa cá tách lớp nhớp trước đem làm lạnh tốt b Q trình tê cóng sau chết: (cứng xác) Sau vật chết tổ chức bắp bắt đầu q trình tê cóng, biểu bề ngồi rắn đanh lại bắp thịt co rút lại Trong sản phẩm mỏng, nhiệt độ thấp giảm nhanh nhiệt độ ATP phân hủy chậm => tê cóng bắt đầu chậm kéo dài Sau thời kỳ tê cóng, thịt bắt đầu mềm ra, bắt đầu chuyển sang giai đoạn chín tới Cịn cá khơng có giai đoạn chín hóa học, chuyển sang giai đoạn phân hủy sâu sắc, thối hỏng c Q trình chín tới (chín hóa học) Các q trình sinh hóa xảy giai đoạn chín tới ngược lại với q trình tê cóng: lượng axit nucleotit giảm, độ háo nước protit bắp thịt tăng lên Sự tích tụ axit lactic photphoric làm giảm pH thịt, ngăn cản VSV phát triển Còn cá sau kết thúc trình tê cóng bắt đầu phân hủy mô liên kết (nhất colagen) làm cá ươn nhanh, sinh mùi hôi d Giai đoạn phân hủy sâu sắc: Đây trình phân hủy thành phần bắp thịt động vật protit, lipit => kết luận Đối với thực vật: Ở to thấp làm giảm mạnh cường độ hô hấp (mgCO 2/h,Kg) thải nhiệt (Q) để hạn chế tổn thất chất khô nên kéo dài thời gian bảo quản Đối với động vật: Ở to thấp kéo dài thời gian đến giai đoạn tê cóng nên kéo dài thời gian bảo quản 2.3.4 Tốc độ làm lạnh thời gian làm lạnh thực phẩm: Định nghĩa: Tốc độ làm lạnh độ hạ nhiệt độ sản phẩm thời gian làm lạnh - [ C/h] o - Biện pháp để tăng tốc độ làm lạnh: + Giảm nhiệt độ làm lạnh + Giảm bề dày sản phẩm + Tăng hệ số cấp nhiệt alpha môi trường làm lạnh Q trình làm lạnh thực phẩm chia làm giai đoạn Hình 2.2 Biểu đồ trình làm lạnh - Giai đoạn chế độ làm lạnh không điều tiết: biến đổi nhiệt độ điểm khác sản phẩm phụ thuộc vào trường nhiệt ban đầu - Giai đoạn chế độ điều tiết: biến đổi nhiệt độ điểm khác vật khơng cịn phụ thuộc vào nhiệt độ trường nhiệt ban đầu mà phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm lạnh xem qui luật chung: quy luật chế độ điều tiết - Giai đoạn cân nhiệt: nhiệt độ vật cố định nhiệt độ mơi trường làm lạnh Thực tế khó đạt tới đồng địi hỏi thời gian dài Các thí nghiệm chứng tỏ q trình làm lạnh thực phẩm chủ yếu đạt đến giai đoạn chế độ điều tiết (làm lạnh sơ giai đoạn không điều tiết) Thời gian làm lạnh: * Định luật điều tiết: điểm vật thể làm lạnh, tốc độ làm lạnh tỉ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ điểm với nhiệt độ môi trường CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT BẢO QUẢN LẠNH THỰC PHẨM 3.1 Các trình sinh lý hóa xảy bảo quản lạnh thực phẩm: 3.1.1 Biến đổi vật lý: Có bay ẩm từ bề mặt sản phẩm ngưng tụ ẩm dàn ống làm lạnh Khơng khí phịng thay đổi nhiều xảy ngưng tụ ẩm bề mặt sản phẩm gây nhờn, làm ẩm bề mặt thịt cá làm úng, thối rau Trong thời gian bảo quản lạnh, bề mặt thịt đổi màu rõ rệt Đối với rau khơ lớp biểu bì phá hủy hơ hấp trao đổi làm rau hết khả đề kháng tác dụng VSV Ngồi cịn có hấp thụ mùi lẫn sản phẩm thực phẩm bảo quản chung Để phòng chống tượng sấy khô bề mặt sản phẩm chống tốn hao khối lượng thực phẩm phải ý: - Ổn định cố định nhiệt độ, độ ẩm phịng bảo quản Đối với thịt (cá) khơng cần đối lưu cưỡng khơng khí Đối với rau phải thay đổi khơng khí để rau hơ hấp - không nên bảo quản chung loại lẫn Ngồi q trình sinh lý, hóa học xảy tương tự trình làm lạnh, nhịp độ cường độ bé hơn, bị kìm hãm nhiều 3.1.2 Biến đổi sinh hóa: Biến đổi sản phẩm từ động vật (thịt, cá) định đến thời hạn bảo quản lạnh thực phẩm Những biến đổi thịt cá không giới hạn giai đoạn chín tới, bảo quản q thời hạn cho phép có phân hủy protein rõ rệt gây thối rửa, hư hỏng Trong q trình bảo quản lạnh biến đổi sinh hóa xảy sâu sắc so với trình làm lạnh, nên tạo nhiều sản phẩm trung gian sản phẩm cuối phân hủy, người ta dựa vào hàm lượng sản phẩm để xác định “độ tươi”, xác định chất lượng thực phẩm bảo quản Như xét hàm lượng NH3 trog thịt hàm lượng nhóm sunhydrit – SH trog cá Khi thịt ác biến đối nhiều hàm lg nhóm cao Biến đổi sản phẩm thực vật rau quả: Trong q trình bảo quản tiếp tục chín tới, làm tế bào mềm, tăng vị ngọt, tạo mùi thơm đặc trưng có màu đẹp Quả mềm phân hủy protopectin thành tế bào thực vật Men thủy phân có tác dụng thủy phân tinh bột tạo thành đường saccaroza mono làm tăng độ Như trình bảo quản làm giảm hàm lượng đường axit, độ tăng => tăng chất lg rau 3.2 Các chế độ bảo quản Chế độ bảo quản thay đổi theo điều kiện, tính chất sản phẩm, trang thiết bị có, phương pháp làm lạnh phương pháp bảo quản CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐƠNG THỰC PHẨM * Mục đích: - Để tăng thời gian bảo quản, nhằm đảm bảo cung cấp nguyên liệu thực phẩm cho sản xuất người tiêu dùng, cho nghiên cứu khoa học 10 - Làm lạnh đơng cịn xem giai đoạn chế biến thực phẩm kỹ thuật sấy thăng hoa, tăng hiệu suất ép rau quả, làm nước - Làm lạnh đơng cịn để tạo nên tính chất vốn sản phẩm (đá, kem ), sản phẩm cô đặc (cô lạnh), sấy khô (sấy thăng hoa) 4.1 Sự khác làm lạnh lạnh đông 4.2 Sự lạnh tác dụng q trình làm lạnh đơng *Định nghĩa: Hiện tượng q lạnh tượng hạ nhiệt độ 0C (hoặc tđb) mà nước (hoặc dịch bào) sản phẩm, tế bào chưa đóng băng Quá lạnh xảy hầu hết sản phẩm lạnh đông mức độ ảnh hưởng khác Các yếu tố ảnh hg: Sự chậm kết tinh nước chậm xuất tâm kết tinh lại phụ thuộc vào nồng độ phân tử dịch bào, phụ thuộc nhiệt độ kích thước mao quản, phụ thuộc vào tính chất nhiệt lý hệ thống keo Protit - nước, phụ thuộc vào tốc độ hạ nhiệt độ môi trường làm lạnh Ở ta xét ảnh hưởng nhiệt độ mơi trường kích thước mao quản sản phẩm đến lạnh - T: Trong mơi trường lỏng ln có chuyển động nhiệt hổn loạn chuyển động kết hợp tương hỗ Ở nhiệt độ thấp chuyển động nhiệt giảm, mà tăng cường chuyển động tương hỗ (do tăng lực tác dụng tương hỗ) làm tăng cường khả kết hợp phân tử với Pkết hợp = Pđẩy + Pchuyển động nhiệt Thì xuất tâm kết tinh Đối với nước nguyên chất phương trình cân 0C, cịn dung dịch (đường, muối) có lực đẩy lớn phương trình lực cân nhiệt độ < 00C 11 - kích thước ống mao quản Trong mao quản có lực tác dụng lên phần tử chất lỏng: lực hút vào (nén) lực căng mặt Lực hút vào giảm dần từ bề mặt chất lỏng vào sâu mao dẫn, lực căng bề mặt ổn định khắp lòng bề mặt chất lỏng P HÚT = p CĂNG BỀ MẶT làm cho phần tử ổn định, có khả tạo thành mạng lưới tinh thể kết tinh mao quản Ở lớp lớp khơng có cân lực tác dụng nên tạo mầm tinh thể Ống mao dẫn bé ∆t lạnh lớn (nhiệt độ lạnh thấp) Yếu tố ảnh hường: tql thấp tạo thành mầm tinh thể có chậm, tạo tạo cách nhanh chóng, loạt nhiều vơ kể, lúc kích thước tinh thể tạo thành bé => CHẤT LG TP TĂNG Ảnh hưởng tql đến số lượng tinh thể đá tạo thành (N) kích thước tinh thể đá (V) sau: Hình 4.1 Ảnh hưởng toql tql > -300C kích thước tinh thể phát triển bình thường lớn dần chiều dài chiều ngang, tql < -300C kích thước tinh thể đá phát triển theo chiều dài trở thành sợi bao bọc xung quanh tế bào, lúc tinh thể đá không phá huỷ cấu trúc mô tế bào sản phẩm mà bảo vệ cho tế bào nguyên vẹn ứng dụng: sp lạnh đồng cần tăng ∆tql, dùng biện pháp tăng nồng độ phân tử dịch bào Tăng nồng độ phân tử đường tới thiên nhiên tức để rau, quả, nguyên liệu đạt độ chín kỹ thuật để có qúa trình chuyển hóa : Protein  pectin Gluxit  đường  đường khử Prôtit  peptit Tăng nồng độ phân tử đường lối nhân tạo tẩm muối, tẩm đường, vừa hạ thấp tql, vừa tăng giá trị dinh dưỡng, giá trị thương phẩm khả bảo quản 12 Trong sản xuất đá, kem tìm biện pháp để nhanh xuất mầm tinh thể cách: - Kích thích cộng hưởng: khuấy đảo, sục khí - Dùng sóng siêu âm … b Mục đích: - Rút ngắn thời gian sản xuất - Giảm giá thành * Biểu diễn lạnh thực phẩm lạnh đông sau: Hình 4.2 Sơ đồ tượng lạnh Sau đạt tql tinh thể đá xuất đồng loạt, toả nhiều ẩn nhiệt đóng băng, làm tăng nhiệt độ sản phẩm Điểm cao biểu đồ gọi điểm đông đặc sản phẩm nhiệt độ lúc để hoàn thành q trình đóng băng tiếp tục giảm nhiệt độ (khi phần chủ yếu nước - nước tự liên kết yếu đóng băng) 4.3 Lượng nước đóng băng * Lượng nước đóng băng ω tỉ số lượng nước đá tồn lượng nước có thực phẩm : Qúa trình đóng băng xảy nhanh hạ thấp nhiệt độ đến t đb , bị chậm lại cuối đạt đến trạng thái cân - tuân theo định luật raoult 4.4 Nhiệt độ trung bình cuối sản phẩm làm lạnh đông Ý nghĩa: - Nhằm xác định thời gian lạnh đơng thích hợp cho sản phẩm - Thời gian lạnh đông phù hợp sẽ: + Đảm bảo tính kinh tế + Đảm bảo tính kỹ thuật - Để xác định thời gian lạnh đông phù hợp phải biết: + Kết thúc nhiệt độ ? + Nhiệt độ đâu sản phẩm ? 13 Xác định tTBC : Ở thời điểm xét sản phẩm độ sâu khác có nhiều nhiệt độ khác => phải chọn nhiệt độ đặc trưng cho sản phẩm, thường phải lấy nhiệt độ lớp dày trung bình người ta cho phép lấy nhiệt độ trung bình cuối trung bình số học nhiệt độ tâm nhiệt độ bề mặt - Xác định tTC nhiệt kế lạnh: dùng phương pháp khoan lỗ vào tâm sử dụng cặp nhiệt điện - Xác định tMC dựa vào nhiệt độ to hệ số cấp nhiệt ALPHA môi trường lạnh đông (α ) Thực tế kỹ thuật phải lấy nhiệt độ t TBC nhiệt độ phòng bảo quản Cho nên vấn đề phải xác định tTC tMC cho tTBC tbảo quản 4.5 Nhiệt độ trung bình sản phẩm q trình làm lạnh đơng Ý nghĩa - Cần phải biết tTB sản phẩm đại diện cho trình từ lúc bắt đầu kết tinh tđb đến cuối q trình tTBC - Mục đích để tra thơng số (c, i, s…) tính toán nhiệt lạnh tTB Xác định tTB tTB tính tốn sẵn theo bảng phụ thuộc vào tđb tTBC 4.6 Tốc độ làm lạnh đông thực phẩm phân bố tinh thể đá Định nghĩa : Tốc độ làm lạnh đông sản phẩm tỉ số chiều dày x lớp sản phẩm làm lạnh đông với thời gian t để tạo lớp : vlđ = x [m/h] t Như tốc độ làm lạnh đông đặc trưng phân bố lại nước đóng băng khơng bên tế bào gian bào mà phân bố lại theo chiều sâu sản phẩm lạnh đông Khi làm lạnh đơng chậm thấy rõ biến đổi cấu trúc tế bào, thấy rõ phân bố lại nước, tạo thành lớp đá, vùng đá làm lạnh đơng chậm tạo nên lớp đá dày 1mm nên dễ làm tan vỡ tế bào, biến đổi cấu trúc sợi  Tốc độ lạnh đông làm tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm thuộc loại lạnh đông chậm, lạnh đông nhanh hay lạnh đông cực nhanh sở để ký hợp đồng mua bán Các giai đoạn làm lạnh đông - Giai đoạn 1: làm lạnh sản phẩm đến tđb - Giai đoạn 2: làm lạnh đông điều kiện tđb không đổi - Giai đoạn 3: kết thúc q trình đóng băng làm lạnh đơng bổ sung đến tTBC theo yêu cầu sản phẩm Biện pháp tăng tốc độ lạnh đông + Giảm nhiệt độ làm lạnh đông + Giảm bề dày sản phẩm + Tăng hệ số cấp nhiệt  môi trường làm lạnh 14 4.7 Thời gian làm lạnh đông - Thời gian lạnh đông phụ thuộc nhiều yếu tố: loại sản phẩm, công nghệ, thiết bị… - Thời gian lạnh đông xác định theo công thức truyền nhiệt phức tạp, nên nhà máy xác định theo thực tế kinh nghiệm 4.8 Các phương pháp làm lạnh đông thực phẩm Để phân chia phương pháp lạnh đông dựa sở: - Thời gian hình thành tinh thể đá - Khả ẩn nhiệt đóng băng - Khả tạo tql - Tốc độ lạnh đông vlđ 4.8.1 Phương pháp lạnh đông chậm - Lạnh đông chậm: Số tinh thể đá hình thành gian bào nên có kích thước lớn Ngồi cịn cân nhiệt độ tế bào làm lạnh đơng Gần ngồi vỏ tế bào lạnh bên lịng ngun sinh chất => nước chưa khỏi tế bào gặp đủ độ lạnh hình thành tinh thể phía màng tế bào Do xuất tinh thể đá bên lẫn bên ngồi với kích thước lớn nên tác dụng phá vỡ hệ thống keo nước, phá rách màng tế bào, phá hủy cấu trúc mô tế bào sản phẩm, tan giá dịch bào sản phẩm bị chảy (do màng tế bào rách) làm sản phẩm giảm giá trị dinh dưỡng thương phẩm, dễ nhiễm trùng ứng dụng bảo quản số rau dự trữ cho chế biến nước rau sau ứng dụng để làm hỗn hợp thực phẩm dạng huyền phù Q trình đóng băng tinh thể làm lạnh đông chậm trường hợp lại có lợi có tác dụng phá huỷ cấu trúc tế bào, cấu trúc hệ thống keo, nên ép nước rau cho suất hiệu suất cao 4.8.2 Phương pháp lạnh đông nhanh (lạnh đông đột ngột hay cấp đông) rút ngắn thời gian làm lạnh đông, hạn chế tạo thành tinh thể đá to gian bào, hạn chế chuyển dịch nước tế bào gian bào tạo nhiều tinh thể đá bé => gây tác dụng học nguyên sinh chất màng tế bào Môi trường làm lạnh đơng nhanh thường khơng khí chất lỏng Các chất lỏng thường dung dung dịch hỗn hợp nhiều muối để t 0đb dung dịch thấp tốt Nhược điểm môi trường lỏng gây bẩn hỏng rỉ thiết bị, đồng thời nước muối thấm vào sản phẩm làm ảnh hưởng đến phẩm chất ngoại hình sản phẩm Mơi trường khơng khí có hệ số truyền nhiệt bé dễ làm cho sản phẩm bị oxi hóa dễ bị hao hụt khối lượng, tiện lợi nên sử dụng phổ biến 15 4.8.3 Phương pháp lạnh đông cực nhanh (lạnh đông siêu nhanh hay lạnh đông tức thời) hạn chế tạo thành tinh thể đá to gian bào nên làm tan giá chậm hấp phụ trở lại tế bào, làm tế bào tái tạo, không phá vỡ cấu trúc nguyên sinh thực môi trường lỏng như: CO lỏng, nitơ lỏng khí hố lỏng khác, đồng thời kích thước sản phẩm phải bé để có bề mặt riêng lớn Sản phẩm cần phải có độ lạnh ∆t lớn (tql thấp) cách tăng nồng độ phân tử Do tốc độ lạnh đông nhanh tăng suất bốn năm chục lần giảm hao hụt khối lượng sản phẩm bảo đảm nguyên vẹn phẩm chất tươi sống nguyên liệu ban đầu * Biểu đồ nhiệt độ sản phẩm trình làm lạnh đơng: Ở biểu đồ (a) có đoạn gãy cong lên chứng tỏ mức độ làm lạnh đông không khơng kịp thời, lúc tốc độ nhiệt khỏi sản phẩm không kịp với tốc độ sinh nhiệt có số tinh thể đá tạo thành bị tan ra, làm giảm số lượng tinh thể, nước tan lại bám vào kết tinh lên mầm tinh thể khác tạo tinh thể lớn hơn, gây tác hại học cho màng tế bào Ở biểu đồ (b) đặc trưng cho q trình lạnh đơng nhanh, biểu đồ có đoạn cong ít, chứng tỏ cịn nhược điểm biểu đồ (a) mức độ nhỏ nhiều Ở biểu đồ (c) hồn tồn khơng có đoạn gãy, chứng tỏ q trình lạnh đơng xảy nhanh kịp thời, trường hợp có lạnh đơng cực nhanh Hình 4.4 Biểu đồ so sánh phương pháp lạnh đông CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM 5.1 Các biến đổi sinh lý hóa thực phẩm trình bảo quản lạnh đơng 5.1.1 Những biến đổi lý thực phẩm trình bảo quản lạnh đơng - Ý nghĩa q trình trao đổi nhiệt trao đổi ẩm bảo quản 16 Điều kiện bảo quản sản phẩm làm lạnh đông tốt bảo đảm cân trao đổi nhiệt trao đổi ẩm sản phẩm môi trường bên ngồi Những điều khơng thực nguyên nhân sau: - Do ban đầu nhiệt độ sản phẩm làm lạnh đông không theo bề dày sản phẩm, nhiệt độ bề mặt thấp nhiệt độ khơng khí phịng bảo quản, xuất truyền nhiệt từ mơi trường vào sản phẩm - Bề mặt thiết bị làm lạnh ln ln có nhiệt độ thấp nhiệt độ khơng khí xung quanh, làm ngưng tụ phần ẩm (ẩm bốc lên từ bề mặt sản phẩm bốc nên nhiệt độ bề mặt sản phẩm ngày giảm dần) => có truyền nhiệt từ sp vào mt ẩm sp dạng rắn => thăng hoa hệ quả: Vì ẩm sản phẩm dạng tinh thể đá nên thực tế khơng có khuếch tán ẩm sản phẩm, nên bề mặt sản phẩm dần tạo nên lớp xốp ngày sâu vào khơng khí chui vào đầy mao quản khối xốp, oxi hóa tb sp, gây nên biến đổi không thuận nghịch mùi vị, màu, dạng bên Bay ẩm làm khô bề mặt, gây nên tổn hao khối lượng giảm phẩm chất sản phẩm (nhất thịt) Khắc phục: phịng bảo quản sản phẩm lạnh đơng phải khơng gần tường ngồi, dùng phịng khác để chắn, dùng hành lang ngồi bao bọc Ngồi người ta cịn dùng bao bì polyetylen, poly amit thật kín để bao gói sản phẩm or mạ băng 5.1.2 Biến đổi sinh hóa sản phẩm động vật bảo quản lạnh đông - Các biến đổi tiếp tục xãy với mức độ phụ thuộc điều kiện bảo quản (to, %khơng khí ,Tbq …) - Nhìn chung hàm lượng NH3 tăng, hàm lượng vitamin giảm … - Hiện tượng tái lập tinh thể (dưỡng tinh) dao động nhiệt độ kho, làm tinh thể đá ngày lớn => phá hủy cấu trúc tế bào nhiều => chất lượng giảm 5.1.4 Biến đổi thực phẩm thực vật (rau, qủa) bảo quản lạnh đông - Bảo quản to cao làm hàm lượng chất khô độ axit dịch bào tăng, hàm lượng đường giảm - Do hàm lượng đường giảm, độ axit tăng lên nên hệ số giảm mạnh - Các q trình oxy hóa làm tổn hao hàm lượng đường đơn giản, tích tụ sản phẩm phân huỷ phân huỷ hợp chất tạo mùi vị, tạo màu sản phẩm - Khi bảo quản, nhiệt độ cao, thời gian dài tổn thất Vitamin C nhiều - Bảo quản lạnh đông rau lâu dài làm thay đổi thành phần hệ VSV chúng Ở nhiệt độ cao điểm ơtecti dịch bào chút VSV bị chết nhiều Tuy tích tụ lượng đáng kể rượu etylic trình lên men nấm men Điều kiện kỹ thuật kho trữ đông 17 CHƯƠNG 6: TAN GIÁ VÀ LÀM ẤM THỰC PHẨM 6.1 Làm tan giá 6.1.1 Yêu cầu chung * Đảm bảo đủ điều kiện thời gian cho trình phục hồi tính chất ban đầu sản phẩm * Tóm lại yêu cầu kỹ thuật tan giá bao gồm: - Tổn thất dịch chất (tan giá chậm, tăng thời gian làm tan giá) - Tổn thất khối lượng sản phẩm (tăng độ ẩm tương đối ϕkk khơng khí) - Đảm bảo u cầu vệ sinh cao (ϕkk thấp) - Thời gian ngắn (tan giá nhanh, tăng nhiệt độ chất tải nhiệt) => Thường lựa chọn phương pháp làm tan giá phụ thuộc vào điều kiện cụ thể 6.1.2 Các phương pháp làm tan giá Tan giá chậm khơng khí Tan giá nhanh khơng khí Tan giá hỗn hợp khơng khí - nước phương pháp trực tiếp Phương pháp thường dùng để làm tan giá thịt xí nghiệp sản xuất patê, lạp xưởng Tan giá nước Tan giá nước đá Tan giá dòng điện cao tần 6.2 Làm ấm Yêu cầu Tránh làm ẩm bề mặt sản phẩm 18 Đảm bảo vệ sinh Đảm bảo tiêu chất lượng kinh tế Là trình nâng nhiệt độ sản phẩm sau bảo quản lạnh hay sản phẩm làm tan giá lên đến nhiệt độ bình thường để đem chế biến tiêu thụ Làm ấm sản phẩm tiến hành khơng khí hay nước ấm, bình thường người ta hay làm ấm sản phẩm mơi trường khơng khí Sự biến đổi nhiệt độ bề mặt sản phẩm gần theo biến đổi nhiệt độ lớp khơng khí lớp bề mặt sản phẩm - Phục hồi lại tính chất ban đầu sản phẩm - Là trình trước tiêu thụ, chế biến 6.3 Sự biến đổi sản phẩm thời gian làm tan giá làm ẩm 6.3.1 Biến đổi vật lý Phụ thuộc vào trình xảy ra, hấp thụ nước bề mặt sản phẩm chiếm ưu hay tổn thất dịch chất chiếm ưu mà khối lượng sản phẩm tăng lên hay giảm trình làm tan giá 6.3.2 Biến đổi mơ học Trong q trình làm tan giá làm ấm sợi nhiều bị đứt, đồng thời có biến đổi khoảng cách bên tế bào tăng V nước đóng băng 6.3.3 Sự biến đổi vi sinh vật phụ thuộc vào phương pháp tiến hành tan giá Q trình làm tan giá chậm tạo mơi trường thuận lợi cho phát triển vi sinh vật 6.3.4 Biến đổi hóa học sinh hóa Sự biến đổi hóa học sinh hóa xảy với tốc độ nhanh so với làm lạnh, có phân hủy cấu trúc làm tăng tiếp xúc cấu tử riêng lẻ 6.4 Thời gian tan giá - Phụ thuộc yêu cầu, phương pháp mục đích sử dụng mà chọn thời gian tan giá, làm ấm thích hợp - Dựa theo kinh nghiệm thực tế 19 ... loại sản phẩm việc dùng làm lạnh đông thực phẩm c Ơtecti cứng Dùng hỗn hợp lạnh đông đến muối theo thành phần ơtecti để có nhiệt độ tan chảy thấp CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM 2.1... trường CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT BẢO QUẢN LẠNH THỰC PHẨM 3.1 Các q trình sinh lý hóa xảy bảo quản lạnh thực phẩm: 3.1.1 Biến đổi vật lý: Có bay ẩm từ bề mặt sản phẩm ngưng tụ ẩm dàn ống làm lạnh Khơng khí... trường hợp có lạnh đơng cực nhanh Hình 4.4 Biểu đồ so sánh phương pháp lạnh đông CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM 5.1 Các biến đổi sinh lý hóa thực phẩm q trình bảo quản lạnh đông