Bài giảng Kỹ thuật lạnh

ủa thực phẩm phải tương ứng với vlđ = 1÷3cm/h, để đạt tiêu chuẩn lạnh đông cực nhanh thì vlđ > 15cm/h. 4.7. Thời gian làm lạnh đông * Ta tính thời gian làm lạnh đông (từ 2 phía) bản phẳng (tấm) dày δ = 2R. Để đơn giản hoá trong tính toán ta qui ước : - Tất cả các điểm của thực phẩm khi đưa vào làm lạnh đông thì đã được làm lạnh đến điểm đóng băng cực dịch báo. - Nước đóng băng ở điều kiện nhiệt độ không đổi và không có qúa lạnh khi làm lạnh đông. - Hệ số toả nhiệt α trong qúa trình lạnh đông là const - Nhiệt dung của phần sản phẩm đã đông bằng 0 . Trong thời gian t sản phẩm được làm lạnh đông 1 lớp x . - 50 - Nếu thu 1 lượng nhiệt dQ thì sẽ có 1 lớp dọc sản phẩm được làm lạnh đông thêm . Hình *** dQ = q’ζ Fdx (1) Với : q’ - Nhiệt đóng băng của 1kg sản phẩm (Kcal/kg) ρ - Khối lượng riêng của sản phẩm F - Tiết diện của lớp làm lạnh đông Dx - Chiều dày của lớp được làm lạnh đông thêm dQ được truyền ra môi trường xung quanh qua các lớp sản phẩm. dQ = KF Δt d t = ε+λ 1x 1 F (tđb - t0) dt (2) Với : λ - Hệ số dẫn nhiệt của sản phẩm (Kcal/mh0C) α - Hế số cấp nhiệt của môi trường truyền lạnh (Kcal/mh0C) (1) và (2) suy ra : q' ζ Fdx = ε+λ 1x 1 F (tđb - t0) dt ⇒ dt = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α+λ− ζ 1x tt 'q 0db dx ⇒ t = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α+λ− ζ 1 2 x tt x'q 0db Thay q’ = qlđ , λ = λlđ x = R (Và vì làm lạnh đông 2 phía nên tlđ = 2 t ) ⇒ t = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ α+λ− ζ 1 2 R tt Rq ld0db ld * Đối với hình trụ : Tương tự ta có : - 51 - tT = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ α+λΔ ζ 1 2 RT t2 Rq ld Tld Δ * Đối với hình cầu : Tc = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ α+λΔ ζ 1 2 RT t2 Rq ld Cld * Khi làm lạnh đông các sản phẩm có bao bì : t = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ λ δ∑+α+λ δ Δ δζ BB BB ld ld 1PR t q Với : R, P - Hệ số phụ thuộc kích thước bề mặt của sản phẩm. δBB - Chiều dày lớp bao bì, λ BB - Hệ số dẫn nhiệt bao bì. 4.8. Các phương pháp làm lạnh đông thực phẩm Cách phân chia phương pháp làm lạnh đông nhanh hay chậm dựa trên cơ sở sự tạo thành tinh thể đá trong sản phẩm, khả năng thoát ẩn nhiệt đóng băng của sản phẩm, và liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ quá lạnh, khả năng tạo được t0ql cho sản phẩm. 4.8.1. Phương pháp lạnh đông chậm. Trong lạnh đông chậm thì nhiệt độ không khí > - 250C, 0kk < 1m/s nên thời gian lạnh đông thường kéo dài từ 15-20h tuỳ kích thước và chủng loại sản phẩm. Số tinh thể đá hình thành trong gian bào rất ít nên có kích thước lớn. Ngoài ra còn sự mất cân bằng về nhiệt độ ngay trong 1 tế bào khi làm lạnh đông. Gần ngoài vỏ tế bào thì lạnh hơn bên trong lòng nguyên sinh chất nên nhiều khi nước đi ra chưa khỏi tế bào đã gặp đủ độ lạnh và thành tinh thể ở ngay phía trong màng tế bào. Do xuất hiện tinh thể đá bên trong lẫn bên ngoài với kích thước lớn nên ngoài tác dụng phá vỡ hệ thống keo do mất nước, làm tiêu nguyên sinh chất tế bào, còn gây ra những tác dụng cơ học giữa những tinh thể đá có cạnh sắc với nhau với áp suát lớn, phá rách màng tế bào, phá huy cấu trúc mô tế bào của sản phẩm, cho nên khi tan giá thì dịch bào trong sản phẩm bị chảy ra ngoài (do màng tế bào rách) làm sản phẩm giảm giá trị dinh dưỡng, dễ nhiễm trùng và có khi giảm đến 50% giá trị thương phẩm so với sản phẩm tươi sống. Vì vậy ngày nay người ta không dùng phương pháp lạnh đông chậm để kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên phương pháp lạnh đông chậm vẫn được ứng dụng trong bảo quản 1 số rau quả dự trữ cho chế biến nước rau quả sau này và ứng dụng để làm trong các hỗn hợp thực phẩm ở dạng huyền phù. Qúa trình đóng băng tinh thể khi làm lạnh đông chậm trong trường hợp này lại có lợi vì có tác dụng phá huỷ - 52 - cấu trúc tế bào, cấu trúc hệ thống keo, nên khi ép nước rau quả sẽ cho năng suất và hiệu suất cao. Ví dụ: Nho, táo qua lạnh đông chậm và bảo quản ở -14 ÷ 180C đem ép lấy nước thì hiệu suất tăng đến 150% so với ép nho táo tươi. Cũng do tác dụng phá huỷ cấu trúc của hệ thống tế bào như thế cho nên rau quả đã lạnh đông chậm thì các khâu chế biến tiếp theo như làm trong, lắng, lọc, tách nước, sấy, ngâm tẩm, làm mềm ... sẽ đạt hiệu quả cao vì tách được nhiều dung dịch, nhiều nước, mô tế bào dễ thấm hút hơn và mềm nhuyễn hơn. Như vậy áp udngj phương pháp làm lạnh đông chậm chỉ đạt hiệu quả tốt trongtrh vừa cần bảo quản nguyên liệu hoạt bán thành phẩm với thời gian lâu để kéo dài được thời vụ chếbiến mà vừa cần tăng chất lượng cho 1 số sản phẩm chế biến sau này. 4.8.2. Phương pháp lạnh đông nhanh (Lạnh đông đột ngột hay cấp đông). Khi làm lạnh đông nhanh qúa trình thoát nhiệt từ sản phẩm được tăng cường, nhằm rút ngắn thời gian làm lạnh đông, hạn chế sự tạo thành những tinh thể đá to ở gian bào và hạn chế sự chuyển dịch của nước trong tế bào và gian bào mà tạo nhiều tinh thể đá bé ở ngay trong các tế bào, các tinh thể đá bé và nhiều sẽ ít gây tác dụng cơ học đối với nguyên sinh chất và màng tế bào. Môi trường làm lạnh đông nhanh thường là không khí hoặc các chất lỏng. Các chất lỏng thường là dung dịch hỗn hợp của nhiều muối để t0đb của dung dịch càng thấp càng tốt. Nhược điểm của môi trường lỏng là gây bẩn và hỏng rỉ thiết bị, đồng thời nước muối thấm vào sản phẩm làm ảnh hưởng đến phẩm chất cũng như ngoại hình của sản phẩm. Môi trường không khí tuy có hệ số truyền nhiệt bé và dễ làm cho sản phẩm bị rỉ hóa cũng như dễ bị hao hụt khối lượng nhưng tiện lợi nên được sử dụng phổ biến. Chế độ lạnh đông nhanh. + Nhiệt độ của môi trường truyền lạnh phải thấp hơn -350C + Vận tốc đối lưu của môi trường khí = 3÷5 m/s, của môi trường lỏng ?? = 1m/s + Kích thước sản phẩm phải nhỏ + Nhiệt độ quá lạnh của sản phẩm phải thấp t0ql ≤ -60C (tức là cần tăng nồng độ phần tử của sản phẩm) + Qúa trình đóng băng sản phẩm phải xảy ra cùng lúc trong tế bào và ngoài gian bào để hạn chế sự chuyển nước từ trong tế bào ra gian bào. Tất cả các điều kiện trên nhằm bảo đảm cho qúa trình đá tốc độ lạnh đông nhanh và kịp thời, nhất là khi xảy ra sự đóng băng đồng loạt 1 khối lượng nước lớn: Nước tự do và nước liên kết yếu. * Ưu điểm: của phương pháp làm lạnh đông nhanh so với lạnh đông chậm (không kể những lúc bắt buột phải dùng lạnh đông chậm) - 53 - - Bảo đảm khá tốt những đặc tính của thực phẩm, thành phần vitamin, tính chất mùi vị và độ dinh dưỡng của thực phẩm ban đầu. - Tăng cường được tính chất mặt ngoài của sản phẩm, tăng điều kiện vệ sinh. - Giảm thời gian lạnh đông xuống 3 ÷ 4 lần. - Tăng cường xuất sản phẩm làm lạnh đông ?? 2÷ 3 lần trên cùng một diện tích. - Hạn chế tổn hao khối lượng đi 1,5 ÷ 2 lần. 4.8.3. Phương pháp lạnh đông cực nhanh (lạnh đông siêu nhanh hay lạnh đông tức thời). Khi lạnh đông tức thời do thoát nhiệt đều và rất nhanh nên hạn chế rất mạnh sự chuyển nước trong tế bào ra ngoài gian bào, hạn chế sự tạo thành tinh thể đá to ở gian bào, vì vẫn ít nước chuyển qua màng tế bào để đóng băng kết tinh ở gian bào nên khi làm tan giá chậm nó trở lại tế bào, làm tế bào sống lại được, không phá vỡ cấu trúc nguyên sinh Như vậy muốn làm lạnh đông tức thời phải đảm bảo các điều kiện là cần có ngay và rất nhiều tâm kết tinh, để tạo tành nhiều tinh thể bé trong tế bào. Thực hiện nghiêm túc yêu cầu này chỉ trong môi trường lỏng : CO2 lỏng, nitơ lỏng, from lỏng và các khí hoá lỏng khác, đồng thời kích thước sản phẩm bé để có bề mặt riêng lớn. Sản phẩm cần phải có độ quá lạnh Δt?? lớn (tql thấp) bằng cách tăng nồng độ phân tử (vì Δtql = 1,84n) Ngày nay kỹ thuật lạnh tiên tiến cho phép làm lạnh đông cực nhanh với thời gian chỉ trong khoảng 5 ÷ 10 phút tức là chỉ bằng khoảng 1/60 thời gian lạnh đông nhanh. Do tốc độ lạnh đông nhanh như vậy cho nên tăng được năng suất bằng bốn năm chục lần và giảm được hao hụt khối lượng sản phẩm đến 3 ÷ 4 lần. Sản phẩm lạnh đông cực nhanh bảo đảm hầu như nguyên vẹn phẩm chất tươi sống của nguyên liệu ban đầu. Vì thế hiện nay ở một số nước có kỹ thuật tiên tiến lượng sản phẩm lạnh đông cực nhanh đã chiếm tỉ số khoảng 50% trong số sản phẩm lạnh đông nói chung. Thường người ta dùng nitơ lỏng vì có nhiều ưu việt: + Nitơ lỏng bay hơi ở áp suất thường cho nhiệt độ rất thấp - 1960C + Nitơ lỏng gần như khí trơ nên hạn chế được qúa trình oxy hóa sản phẩm. + Lạnh đông cực nhanh như sản phẩm trong nitơ lỏng hạn chế được nhiều VSV hơn so với các phương pháp khác. Ở Việt Nam ta cũng đã tiến hành thí nghiệm lạnh đông cực nhanh chuối, dứa trong nitơ lỏng, và ở thành phố HCM có máy lạnh đông cực nhanh bằng nitơ lỏng IQF (n/m liên hợp) * Biểu đồ nhiệt độ của sản phẩm trong qúa trình làm lạnh đông ở biểu đồ (a) có đoạn ngày và cong lên chứng tỏ mức độ làm lạnh đông không đều và không kịp thời, - 54 - lúc này tốc độ thoát nhiệt khỏi sản phẩm không kịp với tốc độ sinh ra nhiệt do sự tạo thành một loạt những tinh thể đầu tiên sau khi đạt t0ql, do vậy khi ấy sẽ có 1 số tinh thể sữa mới tạo thành bị tan ra, làm giảm mất số lượng tinh thể, nước mới tan ấy lại bám vào kết tinh lên mầm tinh thể khác tạo những tinh thể lớn hơn, gây tác hại về cơ học cho màng tế bào. Ở biểu đồ (b) đặc trưng cho qúa trình lạnh đông nhanh, ở biểu đồ này vẫn có đoạn cong ít, chứng tỏ vẫn còn nhược điểm như ở biểu đồ (a) nhưng mức độ nhỏ hơn nhiều. Ở biểu đồ (c) hoàn toàn khong có đoạn gãy, chứng tỏ qúa trình lạnh đông xảy ra rất nhanh và rất kịp thời, trường hợp này chỉ có ở lạnh đông cực nhanh. Hình *** 4.9. Những biến đổi của thực phẩm làm lạnh đông 4.9.1. Những biến đổi nhiệt - Lý học . 1. Biến đổi lý học : Trong qúa trình làm lạnh đông, nước tách ra độc lập ở dạng những tinh thể đá, làm cho sản phẩm trở nên rắn, thể tích tăng một ít do đó khối lượng riêng giảm. Ẩm bốc lên từ bề mặt sản phẩm vào không khí xung quanh. Nếu nhập sản phẩm còn ướt lên bề mặt, khi làm lạnh đông dùng đóng băng lại, sau đó có qúa trình thăng hoa nước đá. Hiệu số giữa nhiệt độ bề mặt bay hơi và không khí xung quanh càng lớn thì qúa trình bốc ẩm càng mạnh gây tổn hao khối lượng càng lớn. Ngoài ra, do nước đóng băng ở lớp bề mặt sản phẩm nên có sự biến màu do hiệu ứng quang học nhờ tinh thể đá khúc xạ ánh sáng (biến màu giả tạo) và mất một phần mùi vị, lớp bề mặt trở nên cứng dai. 2. Biến đổi nhiệt dung. C [Kcal/ kg0C] Gọi Clđ - Nhiệt dung sản phẩm làm lạnh đông . Ta có : Clđ = c’ (1 + ϕ) + c’’ (ϕ - ϕω) + c’’’ ϕω Trong đó : c’ - Nhiệt dung của chất khô, có thể tính cụ thể tuỳ thành phần cấu tạo (gồm gluxit, protit, lipit...) nhưng thường thường c’ = 0,25 + 0,35 kcal/kg0C c’’ - Nhiệt dung của nước đá ; c’’ = 1Kcal/kg0C c’ »’ - Nhiệt dung của nước đá ; c’’ = 0,52 Kcal/kg0C ϕ - Hàm lượng nước trong sản phẩm ω - Lượng nước đóng băng ở nhiệt độ đã biết của 1 kg sản phẩm - 55 - ϕω - Lượng nước đóng băng ở nhiệt độ nhất định. ϕ - ϕω - Lượng nước chưa đóng băng Như vậy khi làm lạnh đông xong nhiệt dung sản phẩm giảm vì nước phần lớn chuyển thành đá và c’’ > c’’’ . Nhiệt dung của sản phẩm ở trạng thái lạnh (trên điểm đóng băng) là : c0 = c’(1 - ϕ) + c’’ϕ Do đó : tlđ = c0 - (c’’ - c’’’) ϕω Hình *** Công thức này chưa kể gì đến nhiệt toả ra do qúa trình tạo đá. Trong thực tế khi làm lạnh đông nhiệt cần phải thoát ra từ sản phẩm bao gồm nhiệt để hạ nhiệt độ làm lạnh sản phẩm là Clđ và nhiệt do tạo thành nước đá qω trong 1 kg sản phẩm mà qω lại phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt tạo thành đá do G kg sản phẩm khi biến thiên nhiệt độ rất bé tạo nên dw nước đá như sau: dQω = G . ϕ . r . dw Kcal/0C Tính dưới dạng nhiệt dung: nhiệt toả ra trên 1 đơn vị sản phẩm khi biến thiên nhiệt độ 10C qω = (ω2 - ω1) . ϕ . r Kcal/0C Với ω2 - ω1 : Hiệu số lượng nước đóng băng trong sản phẩm khi biên thiên nhiệt độ 10C r - ẩn nhiệt chuyển pha của nước r = 80 Kcal/kg. Như vậy nhiệt dung toàn phần của sản phẩm là : Cω = clđ + qω = clđ + (ω2 - ω1) . ϕ . r Cω : cực đại lúc mới bắt đầu qúa trình làm lạnh đông vì khi đó độ giảm nhiệt độ từ tđb còn bé, vì vùng ấy sự tạo thành nước đá mạnh nhất, và khi đó ω = 0 do đó clđ = ω Và vào lúc tất cả nước đã đóng băng (ở điểm ơtecti) ta có ?? Δω = 0 ⇒ qω = 0 và clđ = 0ω 3. Biến đổi độ dẫn nhiệt: λ [Kcal/m h0C] Độ dẫn nhiệt của sản phẩm đã làm lạnh đông λlđ được tính. λlđ = λ’ (1 - ϕ) + λ’’ (ϕ - ϕω) + λ’’’ . ϕ . ω [Kcal/m h0C] - 56 - Với : λ’ - Hệ só dẫn nhiệt của chất khô, thường λ’ = 0,22 Kcal/m h0C λ’’ - Độ dẫn nhiệt của nước λ’’ = 0,48 Kcal/m h0C λ’’’ - Độ dẫn nhiệt của nước đá λ’” = 1,95 Kcal/m h0C Độ dẫn nhiệt của nước đá λ’’’ lớn hơn độ dẫn nhiệt của nước λ’’ cho nên trong qúa trình đóng băng độ dẫn nhiệt của sản phẩm đã lạnh đông λlđ tăng dần khi càng giảm nhiệt độ . Hình *** Ngoài ra ta có: λlđ = λ0 + [ ])t1(tlg Br1 Ar AB=+ + Với : r0 - Độ dẫn nhiệt của sản phẩm ở nhiệt độ kết tinh của dịch bào . A, B - hằng số thực nghiệm. 4. Biến đổi hệ số dẫn nhiệt độ. Ta có : alđ = δ λ .cld ld [m2/h ] và aω = δ λ ω ω .c [m2/h ] Trong qúa trình lạnh đông λlđ tăng dần, clđ lại giảm dần nên alđ tăng liên tục. Công thức thực nghiệm : alđ = a0 + [ ])t1(tlg Br1 Ar db=+ + Hình*** Với a0 là hệ số dẫn nhiệt độ của sản phẩm trước khi tạo tinh thể đá và a0 = δ λ 0 0 c - 57 - δ - Khối lượng riêng của sản phẩm đã lạnh đông, δ giảm chừng 5 - 6% do sự giản nở thể tích của nước tạo thành đá. Sự thay đổi này không lớn lắm so với biến đổi của λlđ và clđ , do đó khi tính alđ ta lấy nó theo nhiệt độ alđ = f (t0) Tóm lại, ta thấy trong qúa trình làm lạnh đông thì λ tăng, a tăng, nhưng thực tế sự truyền nhiệt ở giai đoạn sau vẫn khó khăn hơn. Đó là vì khi nước đóng băng có tăng λ thật, nhưng lại mất khả năng truyền nhiệt bằng đường lối đối lưu, mà truyền nhiệt bằng đối lưu rất quan trọng trong môi trường lỏng và khí. Trong sản phẩm đã lạnh đông sự truyền nhiệt kém vì chỉ còn mỗi một khả năng truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt. 4.9.2. Những biến đổi sinh hóa. Trong điều kiện nhiệt độ thấp của qúa trình làm lạnh đông, những biến đổi sinh thái của thực phẩm được hạn chế rất nhiều so với qúa trình làm lạnh thường. Do qúa trình đóng băng của nước các phản ứng sinh hoá nói chung bị kìm hãm mạnh với mức độ khác nhau, tạo nên sự mất cân bằng các qúa trình trao đổi chất trong tế bào sản phẩm thực phẩm, trong VSV. Nhiệt độ càng thấp và tốc độ làm lạnh đông càng nhanh thì càng có nhiều tế bào còn nguyên và sống được. Chính sự mất cân bằng giữa các qúa trình sinh hoá xảy ra mạnh nhất ở khoảng nhiệt độ tạo thành khối lượng nước đá chủ yếu, là khoảng -2 ÷-200C và cũng chính nó có tác dụng làm biến tính 1 phần protit của thịt, cá, sự biến đổi protit rõ nhất là khi làm lạnh đông chậm trong khoảng nhiệt độ từ t0đb ÷ - 40C (nói rõ ở cơ chế tách nước đóng băng) Các hoạt động enzim của bản thân rau, quả, thịt cá cũng giảm nhưng không đình chỉ hẳn được: như men lipaza không mất hoạt tính cả ở -350C và phản ứng phân huỷ glucogen do men thuỷ phân vẫn xảy ra với tốc độ đáng kể (không thấy hiện tượng phân huỷ men ngay ở -790C). Nhiều loại men khi làm lạnh đông không bị mất hoạt tính, có khi còn tăng hoạt tính sau khi được tan giá và làm ấm. Nói chung những biến đổi sinh hóa trong thực phẩm khi làm lạnh đông còn tiếp tục xảy ra suốt qúa trình bảo quản lạnh đông về sau, nhất là các qúa trình phân huỷ protit, lipit, gluxit ... và các qúa trình tạo thành sản phẩm phân huỷ của chất bay hơi càng về sau mới rõ nét. Mặt khác tốc độ và cường độ các qúa trình ấy phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái của sản phẩm trước khi làm lạnh đông. 4.10. Các biện pháp hạn chế hao hụt khối lượng trong lạnh đông và trữ đông Trong lạnh đông và trữ đông thực phẩm vẫn xảy ra nhiều biến đổi không lợi cho sản phẩm. Biến đổi quan trọng nhất là sự hao hụt khối lượng do bay hơi, sẽ kéo theo sự giảm phẩm chất rất nhiều như: Khô héo, đen bề mặt ... Vì vậy cần áp dụng các biện pháp hạn chế hao hụt khối lượng như sau: - Làm lạnh đông sản phẩm theo kiểu gián tiếp, tức là sản phẩm được bao gói sẵn trong giấy bóng, túi nhựa ... để tránh tiếp xúc với không khí nên hạn chế được hao - 58 - hụt khối lượng. Biện pháp này còn hạn chế được ôxy hóa sản phẩm, hạn chế mức ô nhiễm VSV và đáp ứng được yêu cầu văn minh thương nghiệp. - Một số sản phẩm sau khi lạnh đông xong được tráng bằng để tạo một lớp vỏ mỏng bằng nước đá, ngăn cách sự tiếp xúc sản phẩm với không khí. - Làm lạnh đông 1 pha. Trước kia một số sản phẩm nhất là thịt trước khi làm lạnh đông phải qua khâu làm lạnh. Như vậy tuy chất lượng có hơn vì qua qúa trình ?? hóa học, nhưng chi phí cho chế biến tăng và hao tốn khối lượng lớn. Ngày nay người ta áp dụng phương pháp lạnh đông thịt 1 pha (bỏ qua khâu làm lạnh) vừa hạ chi phí chế biến, xuất nhập kho vừa tăng năng suất làm lạnh lại vừa giảm hao hụt khối lượng từ 3% xuống 2%. - Làm lạnh đông cực nhanh, vừa đạt năng suất cao, vừa giảm hao hụt khối lượng do tlđ ngắn. - Sản phẩm lạnh đông xong đưa vào kho trữ đông cần phải xếp thật chặt để hạn chế hao hụt khối lượng. - Trữ đông ở nhiệt độ thấp cũng hạn chế được hao hụt khối lượng. Nếu trữ đông qua 4 tháng ở -80C thì ΔG = 2,47% -120C thì ΔG = 1,22% -180C thì ΔG = 1,1% 4.11.Kỹ thuật làm lạnh đông một số thực phẩm 4.11.1 Lạnh đông thịt và sản phẩm thịt gia súc. Thịt được làm đông lạnh ở trong các buồng lạnh đông hoặc các hầm (tunen) lạnh đông. Thịt bò, trâu ở dạng 1/4, thịt heo ở dạng 1/2 và heo sữa, cừu ở dạng nguyên con, ngoài ra thịt còn được làm lạnh đông ở dạng khối, philê và miếng vụn. Thịt ở dạng 1/4, 1/2 hay nguyên con được treo bằng các móc đặc biệt có bánh xe chuyển động trên các đường ray. Nhờ vậy mà việc bốc xếp và vận chuyển thịt được nhẹ nhàng và có thể tự động hoá Nhiệt độ không khí trong phòng -350C ÷ -400C Tốc độ đối lưu không khí 3 ÷ 5 m/s Nhiệt độ trong đùi dày hay ở tâm của khối thịt đạt -8 ÷-120C thì qúa trình lạnh đông kết thúc. Tổn hao khối lượng thịt trong qúa trình lạnh đông cho phép từ 0,6 ÷ 2,6% phụ thuộc chất lượng loại thịt, điều kiện kỹ thuật và phương pháp lạnh đông. Có 2 phương pháp lạnh đông thịt + Làm lạnh đông 2 pha: Thịt nóng được làm lượng để hạ nhiệt độ của nó đến +40C sau đó mới đưa vào thiết bị lạnh đông. - 59 - + Làm lạnh đông một pha: Thịt sau khi ra lò mổ còn nóng, đưa vào thiết bị lạnh đông ngay, ở đó thịt được làm lạnh đông đến nhiệt độ nhỏ hơn -80C Lạnh đông 1 pha có nhiều ưu điểm hơn so với lạnh đông 2 pha. - Tổng thời gian của qúa trình giảm - Tổn hao khối lượng giảm nhiều (30 ÷ 45%) - Chi phí lạnh và diện tích phòng lạnh cũng giảm. Ta xét ảnh hưởng của các phương pháp làm lạnh đông đến thời gian lạnh đông và tổn hao khối lượng đối với thịt bò , 1/2 con. Nhiệt độ của thịt Phương pháp lạnh đông Ban đầu Cuối Nhiệt độ (0C) Tốc độ chuyển động(m/s) Thời gian lạnh đông (h) Tổn hao tự nhiên khối lượng % - Lạnh đông 2 pha + Chậm 4 -8 -18 0,1 ÷ 0,2 40 2,58 + Tăng cường 4 -8 -23 0,5 ÷ 0,8 26 2,35 - Nhanh 4 -8 -35 3 ÷ 4 16 2,20 - Lạnh đông 2 pha + Chậm 37 -8 -23 0,1 ÷ 0,2 36 1,82 + Tăng cường 37 -8 -30 0,5 ÷ 0,2 24 1,60 - Nhanh 37 -8 -35 3 ÷ 4 20 1,20 Đối với thịt lợn 1/2 con thời gian lạnh đông bằng 80%. Đối với thịt cừu nguyên con thời gian lạnh đông bằng 60%. Các nhà công nghệ đòi hỏi thực hiện qúa trình làm lạnh đông phải nhanh và kết thúc trước khi bắt đầu giai đoạn tê công của thịt, sau khi giết mổ nhằm bảo vệ thịt khỏi bị phân huỷ glycogen và Ati. Do đó cần phải làm lạnh đông nhanh thịt tươi với tốc độ phát triển lớp đóng băng khoảng 5-6cm/h, điều này chỉ có thể thực hiện trong môi trường lỏng tức là làm lạnh đông bằng phương pháp tiếp xúc. Rewtow đề nghị làm lạnh đông thịt trong N2 lỏng, tuy nhiên cho tới nay phương pháp này chưa áp dụng rộng rãi vì những khó khăn về mặt kỹ thuật cũng như giá thành sản xuất N2 lỏng. Ngoài ra ở nhiệt độ sôi của N2 lỏng trong không khí thường là -1970C thì thịt được làm lạnh đông đến -40 ÷ 500C, lớp bề mặt thịt bị làm quá lạnh và gây nên những vét nứt ở bề mặt. - 60 - Ở Bungari người ta thực hiện quy trình làm lạnh đông theo chương trình từng giai đoạn. Ban đầu thịt tươi được làm lạnh nhanh và làm lạnh đông trong 1 phòng lạnh có bề mặt bức xạ nhiệt lớn và đối lưu tự nhiên không khí. Sau đó mở quạt cho đạt vkk tới 8m/s, rồi qúa trình làm lạnh đông lại tiếp tục thực hiện ở điều kiện đối lưu tự nhiên. Phương pháp này giảm tổn thất khối lượng thịt lợn 20% và thịt bò 50% nhưng tlđ có kéo dài. Đối với thịt ở dạng khối, philê (380 x 380 x 150mm) hoặc phủ tạng (tim, gan, thận ....) mỡ, các sản phẩm từ thịt như patê, dămbông, xúc xích, chả ... được lạnh đông bằng cách xếp vào các khay nhôm hoặc thép không rỉ, các khay này được đặt trên các ngăn đẩy rồi đưa vào phòng hay hầm lạnh đông, hoặc đặt trực tiếp trên các ngăn của tủ lạnh đông. Để đạt tiêu chuẩn lạnh đông nhanh cần phải lạnh đông với thời gian không quá 8h. Hiện nay đã áp dụng thiết bị lạnh đông kiểu băng chuyền liên tục, t0kk =-400C nên tlđ các sản phẩm trên < 60 phút. 4.11.2. Lạnh đông thịt gia cầm. Chế độ công nghệ và các trang thiết bị để làm lạnh đông thịt gia cầm cũng giống như ở làm lạnh đông thịt gia súc. Các con thịt được bao bọc trong các túi và xếp vào các thùng bằng cactông hay gỗ. Các thùng được xếp sole trong thiết bị lạnh đông để không khí lưu thông đều giữa chúng. Khả năng xếp được 150 - 200 kg thịt/ m2. Chế độ lạnh đông: t0kk =- 300C ; vkk =-4 ÷ 6 m/s ; tổn thất 0,3 ÷ 0,5% tlđ (gà , vịt ) = 8 ÷ 10 h tlđ (ngỗng, gà tây ) = 12 ÷ 16 h Thịt gia cầm làm lạnh đông không qua giai đoạn làm lạnh là tốt nhất. Ngày nay 1 số nước đã áp dụng phương pháp làm lạnh đông thịt gia cầm trong môi trường lỏng, lúc này còn thịt được bao bọc bằng các màng chất dẻo, được hút hết không khí. 4.11.3. Lạnh đông thuỷ sản. Vùng biển nước ta nằm trong vùng có nhiều chỗ gặp nhau của các dòng nước và có khí hậu nhiệt đới nên có nhiều hải sản quý. Trữ lượng hải sải của ta rất lớn, theo số liệu của liên hiệp quốc và FAO nghiên cứu cho thấy trữ lượng hải sản của ta đạt tới khoảng 10 triệu tấn bao gồm cá tầng trên, cá tầng dày và gần đáy, các loại tôm, mực... Vì vậy chúng ta phấn đấu xuất khẩu mặt hàng thuỷ sản lạnh đông với tỉ lệ lớn như NQ IV đã đề ra “ Ngành hải sản phải sớm trở thành 1 ngành sản xuất những mặt hàng xuất khẩu chủ lực, chẳng những đảm bảo nhập khẩu đủ các phương tiện hiện đại hóa ngành mình, mà còn phải tăng tích luỹ ngoại tệ của Nhà nước để phát triển ngành kinh tế quốc dân”. 1. Chế biến lạnh đông các loại cá: - 61 - Cá lạnh đông phải có chất lượng cao, hiện nay trên thế giới lưu thông những mặt hàng cá lạnh đông phổ biến sau đây: - Round fish: cá nguyên con tự nhiên như mới đánh lên (không qua xử lý) - Drawn fish: Cá nguyên con nhưng đã rút sạch các cơ quan nội tạng bên trong. -Dressed fish : Cá đã bỏ đầu và mổ bụng, loại bỏ các cơ quan nội tạng , cắt xén vây, đuôi... - Fillets fish : Cá đã mổ xẻ loại bỏ xương sống để lấy phần thịt lườn ở hai bên mông. - Stearo: Cá cắt khúc, còn để nguyên xương và da (thịnh hành úc, tận Gia Ba, Hồng Kông, Châu Á) Tuỳ theo loại cá và mặt hàng mà cá được làm lạnh đông trong các phòng lạnh đông nhanh bằng không khí, hơăc trong tủ lạnh đông, hoặc được lạnh đông theo kiểu nhúng và tưới. Sau khi lạnh đông xong cá phải được bọc kín bằng một lớp áo băng (tráng băng) để hạn chế qúa trình bốc hơi và sự oxi hóa, bằng cách nhúng vào bể nước có nhiệt độ bằng 0 ÷20C có pha cho nồng độ 2 ÷ 5ppm. Thời gian thực hiện qui trình: - Chọn phân loại không quá 1h. - Xử lý nguyên liệu không quá 2h. - Bao gói đóng thùng không quá 1h - Chờ làm lạnh đông không quá 8h (để ở phòng lạnh thường) - Làm lạnh đông nhanh không quá 5h. - Bọc áo băng khôngquá 45 giây (nhúng trong 3 ÷ 7 giây) 2. Lạnh đông tôm: Tôm là loại hải sản có giá trị kinh tế cao ở thị trường trong nước và trên thế giới. Khâu quyết định sản phẩm có chất lượng cao là giữ độ tươi của tôm nguyên liệu trước khi đưa vào dây chuyền chế biến. Sau khi qua các khâu xử lý tôm được làm lạnh đông nhanh ở t0 = 400C trong thời gian 4 ÷6 giờ, cần phải cho máy lạnh chạy trước đến khi nhiệt độ trong tủ lạnh đông hoặc trong hầm lạnh đông đạt -400C mới ban đầu cho tôm vào. Thời gian thực hiện qui trình ở thực tế nước ta như sau: - Từ rửa đến vặt đầu ≤ 90 phút. - Phân loại xếp khuôn ≤ 30 phút. - Chờ chạy đông ≤ 4h - Lạnh đông ≤ 6h - Tách khuôn, hàn kín túi ≤ 40 phút - 62 - - Chờ đợi đưa vào kho bảo quản ≤ 40 phút 4.11.4. Làm lạnh đông rau quả. Rau quả lạnh đông ngày nay đã trở thành một mặt hàng có thị trường rộng lớn trên thế giới. Chỉ có sản phẩm rau quả lạnh đông mới giữ được nhiều nhất các giá trị quí so với khi chế biến bằng các phương pháp khác (sấy, muối, đóng hộp ...). Người ta đã chứng minh bằng lạnh đông siêu nhanh rau quả thì rau quả tiếp tục sống và phát triển sau khi tan giá và làm ấm thích hợp. Rau quả phải qua giai đoạn chế biến sơ bộ (chọn, rửa...) để loại bỏ những phần kém dinh dưỡng, qua giai đoạn xử lý nhiệt (chần, hấp ) để giữ màu, diệt men ôxi hóa, diệt VSV, tách không khí. Sau đó được làm lạnh đông trong thiết bị lạnh đông nhanh với t0kk ≤ -350C ÷ -400C Rau quả có thể làm lạnh đông ở dưới dạng rời, quả hay được cắt thái. Ngày nay người ta chú ý phát triển nhiều loại sản phẩm dạng hỗn hợp lạnh đông gồm : - Các loại rau (để nấu xúp) - Các loại rau với quả - Các loại rau với thịt - Các loại rau với thuỷ sản (tôm, cá, mực ...) Sử dụng các mặt hàng này rất thuận lợi cho công tác phục vụ ăn uống công cộng cũng như ăn uống gia đình. Mặt khác hỗn hợp rau quả lạnh đông thường được phối chế theo công thức tối ưu về giá trị dinh dưỡng, về giá trị tiêu hóa. - 63 - CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT BẢO QUẢN THỰC PHẨM ĐÃ LẠNH ĐÔNG Kỹ thuật bảo quản lạnh đông thực phẩm phải đi kèm và phù hợp với kỹ thuật làm lạnh đông thực phẩm. Để làm lạnh đông tốt, có bảo quản lạnh đông tốt thì sản phẩm mới đạt yêu cầu của kỹ thuật làm lạnh đông nói chung là rất thấp, kìm hãm rất mạnh những qúa trình biến đổi bất lợi trong thực phẩm, nhưng thực ra những qúa trình ấy vẫn còn tác dụng đáng kể do thời gian bảo quản lâu và do những sự biến thiên điều kiện chế độ bảo quản (dao động t0, ϕ) 5.1. Các biến đổi sinh lý hóa của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh đông 5.1. Những biến đổi có lý của thực phẩm trong qúa trình bảo quản lạnh đông - Ý nghĩa của qúa trình trao đỏi nhiệt và trao đổi ẩm khi bảo quản. Điều kiện bảo quản sản phẩm đã làm lạnh đông tốt nhất là làm sao bảo đảm sự cân bằng trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm giữa sản phẩm và môi trường bên ngoài. Những điều này không thực hiện được vì 2 nguyên nhân sau: - Do ban đầu nhiệt độ của sản phẩm làm lạnh đông không đều theo bề dày sản phẩm, và nhiệt độ bề mặt thấp hơn nhiệt độ không khí trong phòng bảo quản, do đó xuất hiện sự truyền nhiệt từ môi trường vào sản phẩm. - Bề mặt của thiết bị làm lạnh luôn luôn có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ không khí xung quanh, do đó làm ngưng tụ một phần ẩm tại đây (ẩm này bốc lên từ bề mặt sản phẩm và do bốc hơi nên nhiệt độ bề mặt sản phẩm ngày càng giảm dần) do đó sự truyền nhiệt vẫn xảy ra cả khi đạt được sự cân bằng nhiệt độ ở trong toàn khối sản phẩm. Nguồn nhiệt không đổi từ ngoài vào sản phẩm gây sự bốc ẩm liên tục, tương tự như sự thăng hoa nước đá. Vì ẩm ở sản phẩm đều ở dạng tinh thể đá nên thực tế không có sự khuếch tán ẩm trong sản phẩm, nên ở phần ngoài (bề mặt) sản phẩm dần dần tạo nên 1 lớp xốp ngày càng sâu vào trong. Lớp xốp vẫn giữ nguyên cấu trúc tế bào, mô cơ, không thấy hiện tượng co rút mô cơ rõ rệt, lúc này không khí lại chui vào đầy các mao quản trong khối xốp, và tăng cường sự tương tác giữa O2 của không khí và tế bào sản phẩm, gây nên những biến đổi không thuận nghịch về mùi vị, màu, dạng bên ngoài và các tính chất khác của sản phẩm (sản phẩm trở nên rắn, khô, không có mùi vị ngon kho nấu, màu trở nên đậm hơn, xấu hơn ...). Bay hơi ẩm và làm khô bề mặt, gây nên tổn hao khối lượng và giảm phẩm chất sản phẩm (nhất là thịt) một cách trầm trọng. Theo nhiều nghiên cứu biết mức độ sấy khô lớp bề mặt sản phẩm phụ thuộc vào nguồn nhiệt từ ngoài vào phòng. (Mỗi Kcalo nhiệt từ ngoài vào làm bay hơi 0,2 ÷ 0,2g ẩm) cho nên sự tổn thất sản phẩm phụ thuộc khá nhiều vào mùa bảo quản, vị trí nhà lạnh. Tốt nhất phòng bảo quản sản phẩm lạnh đông phải không gần tường ngoài, dùng các phòng khác để chắn, dùng hành lang ngoài bao bọc ... - 64 - Ngoài ra người ta còn dùng bao bì bằng polyetylen, poly amit ... thật kín để bao gói sản phẩm. Ở các xí nghiệp thịt của Mỹ còn dùng 1 loại sáp tổng hợp (wax) sáp này nóng chảy ở -30C và dễ tách khỏi thịt khi làm tan giá. 5.1.2. Những biến đổi sinh hóa của sản phẩm động vật trong khi bảo quản lạnh đông. Những biến đổi hoá học, sinh hóa vẫn tiếp tục xảy ra trong thực phẩm trong qúa trình bảo quản lạnh đông (nhất là ở thịt, cá ngay cả ở t0 = -650C), do đó tác dụng của môi trường xung quanh như các qúa trình oxy hóa mỡ, gây hỏng sản phẩm có mùi vị ngoại lai, khó chịu, khét ... và do ngay chính hệ men trong bản thân sản phẩm gây ra qúa trình tự phân huỷ các chất cấu tạo nên tế bào và bắp cơ. Ở thịt sự phân huỷ glycogen càng giảm khi bảo quản nhiệt độ càng thấp, qúa trình tạo axit lactic cũng bị giảm mạnh nên càng ít ảnh hưởng đến sự chuyển dịch pH của môi trường thịt. Khi bảo quản thị lượng NH3 tăng lên 1,5 ÷ 2 lần do Protit phân huỷ, hàm lượng hợp chất axit hòa tan của phốtpho hữu cơ có cũng như vô cơ tăng lên là do phôtphatit và các hóa chất có chứa phôtpho bị phân huỷ. Hàm lượng vitamin giảm, đối với vitamin tan trong mỡ thì kém bền hơn. Như toko ferd trong nhiều trường hợp hầu như phá vỡ hoàn toàn làm giảm khả năng chống oxy hoá của mỡ, nhưng vitamin A thì hầu như giữ nguyên sau thời gian dài. 5.1.3. Biến đổi cấu trúc bắp thịt và hệ thống keo tế bào động vật. Do những biến đổi cơ lý, sinh hóa, hóa học mà hệ thống keo protit (và do đó cả cấu trúc bắp thịt) cũng chịu nhiều biến đổi, làm giảm hàm ẩm của bắp thịt, tăng tổn thất dịch bào khi làm tan giá. Thường nó phụ thuộc vào: - Mức độ của qúa trình tự phân huỷ trước khi làm lạnh đông - pH của bắp thịt - Nhiệt độ và thời gian bảo quản. Trong qúa trình bảo quản lạnh đông sự tái lập tinh thể là 1 hiện tượng rất tai hại. Một số tinh thể bé bị tan ra và tinh thể to ngày càng được dưỡng và phát triển to hơn. Hiện tượng này rõ nhất khi có dao đọng nhiệt độ bảo quản. Do vậy trong bảo quản lạnh đông chỉ cho phép trong 1 ngày chênh lệch nhiệt độ ± 1,50C một lần thôi. Trong thời gian bảo quản lạnh đông thịt các mô liên kết cũng chịu những biến đổi cơ bản, tăng hàm ẩm và khả năng nhừ khi nấu. Do biến đổi cấu trúc mà độ chắc của mô bắp và mô liên kết cũng giảm. - 65 - 5.1.4. Những biến đổi trong thực phẩm từ thực vật (rau, qủa) khi bảo quản lạnh đông: Khi bảo quản lạnh đông trong rau qủa xảy sự sự biến đổi về axit, độ ngọt (hệ số vị), thành phần chất khô, hệ VSV và men. Khi bảo quản ở nhiệt độ càng cao thì hàm lượng chất khô và độ axit của dịch bào càng tăng, hàm lượng đường giảm rất mạnh, dưới tác dụng của men invectaza đường saccaroza chuyển hóa khá nhiều, sự chuyển hoá đường saccaroza là qúa trình thuỷ phân không lợi, nó là giai đoạn đầu của sự tổn thất đường do các qúa trình oxy hóa khử trong rau quả đã lạnh đông. Do hàm lượng đường giảm, độ axit tăng lên nên hệ số vị (tỉ số giữa hàm lượng đường và hàm lượng axit) giảm mạnh, khác với qúa trình xảy xảy khi bảo quản lạnh thì hệ số vị ngọt tăng. - Các qúa trình oxy hóa (do men oxy hóa tác dụng) làm tổn hao hàm lượng đường đơn giản (đường khử) và tích tụ của sản phẩm phân huỷ (như axetaldehyt, rượu etylic, axit ...) và phân huỷ các hợp chất tạo mùi và vị, tạo màu sản phẩm. Khi bảo quản, nếu nhiệt độ càng cao, thời gian dài thì tổn thất Vitamin C càng nhiều. Ví dụ bảo quản loại quả nạc bé 9 tháng ở -180C thì Vitamin C còn được 80,2%, ở -120C còn 22,6% , ở -90C còn 10,2% hàm lượng Vitamin C ban đầu. Đối với quả ngâm đường hay xirô thì ít tổn thất Vitamin C hơn. Đối với loại quả cần bảo vệ nguồn cung cấp Vitamin C thì phải bảo quản ở t0 ≤ -180C. Bảo quản lạnh đông rau quả lâu dài thì làm thay đổi thành phần hệ VSV của chúng. Bảo quản các loại củ 6 ÷7 tháng ở -90C thì chỉ còn 3 loại trong số 8 loại nấm men, 5 trong số 7 loại mốc, 5 trong số 8 loại vi khuẩn ... Ở nhiệt độ cao hơn điểm ơtecti của dịch bào 1 chút thì VSV bị chết rất nhiều. Tuy vậy trong qúa trình bảo quản vẫn tích tụ 1 lượng đáng kể rượu etylic do qúa trình lên men của nấm men. 5.2. Kỹ thuật bảo quản một số thực phẩm đã làm lạnh đông. 5.2.1. Bảo quản lạnh đông thịt và sản phẩm từ thịt gia súc . 1. Thịt và phủ tạng. Thịt chất thành từng đống, từng dây trên các sàn hay bệ gỗ, tải trọng xếp 0,3 ÷ 0,45 tấn/m3. Đốivới thịt khối (blốc) có thể xếp 0,65 tấn/ m3. Chế độ bảo quản cho tất cả các loại sản phẩm đều như nhau và có t0kk = -18 ÷ -230C, ϕkk = 95 ÷ 98% và không có không khí chuyển động cưỡng bức. Trong những điều kiện công nghệ thuận lợi và t0 = -200C thì thời gian bảo quản thịt bảo đảm chất lượng là 17 tháng Å 12 tháng để bảo quản lâu dài thì t0bq < -300C Đối với phủ tạng được làm lạnh đông thành từng khối và bảo quản ở chế độ nhiệt độ như thịt, nhưng thời gian bảo quản ngắn hơn. Các loại tuyến nội tiết được bảo quản trong các bao bì cẩn thận ở nhiệt độ < -180C trong thời gian 3 ÷ 6 tháng. 2. Các sản phẩm từ thịt. - 66 - - Thịt muối: Đựng trong các thùng gỗ, phải bảo quản trong các phòng riêng biệt. Chế độ bảo quản : t0 = 0 ÷ -50C ; ϕ = 80 ÷ 82% Tbảo quản = 6 tháng - Thịt xông khói, lạp xưởng ... bảo quản ở -7 ÷ -90C ; ϕ = 85 ÷ 90% cùng khoảng 6 tháng - Mỡ : Bảo quản ở t0 = ≤ -80C ; ϕ = 90% ; tbảo quản < 6 tháng. 5.2.2. Bảo quản thịt gia cầm lạnh đông. Sau khi lạnh đông, thịt được xếp vào phòng bảo quản rất chặt theo từng khối (từng lô) trên sạp gỗ. Chế độ bảo quản cũng tương tự như ở thịt gia súc. Đối với ngỗng và vịt vì thịt có nhiều mỡ nên bảo quản tương đối khó và thời gian không dài, thường chế độ bảo quản phải thấp hơn và thường < -200C 5.2.3. Bảo quản cá lạnh đông và sản phẩm từ cá: Chế độ bảo quản cá lạnh đông và sản phẩm của nó cũng giống như các sản phẩm lạnh đông khác. Định mức trung bình cho 1m3 phòng bảo quản cá cho phép 0,3 ÷ 0,5 tấn/m3, đối với cá phi lê thì 0,5 tấn/m thời gian bảo quản cho phép phụ thuộc vào loại cá và phương pháp lạnh đông nhưng có thể từ 2 ÷ 9 tháng đối với cá bọc đá thì thời gian bảo quản tăng lên từ 1 ÷ 3 tháng. Đối với cá có nhiều mỡ thì nhiệt độ bảo quản lạnh đông thích hợp là -300C hoặc thấp hơn. - Đồ hộp cá bảo quản ở t0 = 0 ÷ -20C ; ϕ = 75 ÷ 80% được 6 tháng. - Cá muối có mùi đặc biệt nên phải bảo quản ở phòng riêng biệt ở t0 = 0 ÷ - 200C; ϕ = 85 ÷ 90% có thể được từ 4 tháng (muối nhạt) đến 8 tháng (mặn). - Trứng cá tươi bảo quản ở -2 ÷ 30C ; ϕ = 85 ÷ 90% . tbảo quản dưới 4 tháng, còn trứng cá muối cũng ở chế độ đó thì bảo quản được 8 tháng. Trứng cá được đựng trong các lọ, hay hộp, xếp vào các thùng to để trong phòng bảo quản có bệ gỗ ở dưới 5.2.4. Bảo quản rau quả lạnh đông. Sau khi kết thúc qúa trình lạnh đông, chúng được đóng vào các thùng có thể tích lớn chứa 15-20kg, trong phòng bảo quản các sản phẩm rau quả lạnh đông được xếp thùng nọ lên thùng kia thành từng khối trên các sạp gỗ. Chế độ nhiệt độ thích hợp để bảo quản rau lạnh đông là từ -18 ÷ -250C đối với các sản phẩm rau có trộn thêm đường thì nhiệt độ bảo quản phải thấp hơn và thường là -23 ÷ -250C. Thời gian bảo quản tương ứng với chất lượng tốt của thực phẩm là 6 ÷ 8 tháng. Nhiệt độ bảo quản lạnh đông càng giảm bao nhiêu thì sự thay đổi chất lượng của rau quả càng ít bấy nhiêu, do đó thời gian bảo quản càng được lâu hơn. - 67 - Rau quả bảo quản lạnh đông ở -180C hầu như không thay đổi các chất đường, bột, các chất đạm, chất béo và các chất khoáng. Đối với 1 số rau quả lạnh đông không chần thì qua thời gian bảo quản lượng đường kép (saccanoza) do tác dụng của men invertaza sẽ bị thuỷ phân. Một trong những thành phần của rau quả lạnh đông kém bền nhất là axit ascobic (Vi C) Vi C rất dễ bị phân huy. Rau quả chần có tác dụng rất quan trọng trong việc bảo vệ hàm lượng Vi C - 68 - CHƯƠNG 6: TAN GIÁ VÀ LÀM ẤM THỰC PHẨM * Sơ đồ kỹ thuật làm lạnh và làm lạnh đông thực phẩm: Làm tan giá và làm ấm thực phẩm đã bảo quản lạnh và lạnh đông là khâu cuối cùng trước khi đưa đi sản xuất, chế biến hoặc đem sử dụng, tiêu thụ trên thị trường . Khâu tan giá và làm ấm cũng đóng vai trò rất quan trọng, quyết định chất lượng các sản phẩm. Các qui trình công nghệ ở những giai đoạn trước làm tốt, nhưng giai đoạn tan giá và làm ấm không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thì sản phẩm cũng trở thành hư hỏng. Làm tan giá và làm ấm là hai qúa trình ngược với qúa trình làm lạnh đông và làm lạnh. Yêu cầu kỹ thuật của làm tan giá và làm ấm cũng rất chặt chẽ như các giai đoạn làm lạnh đông và làm lạnh. 6.1. Làm tan giá 6.1.1. Yêu cầu chung. Trong kỹ thuật lạnh đông thực phẩm, công đoạn tan giá là khâu xử lý cuối cùng của sản phẩm trước khi đưa tới khâu làm ấm. Nếu khâu tan giá không thực hiện tốt thì sản phẩm sẽ bị tổn thất khối lượng nhiều do dịch chất mất đi trong qúa trình tan giá, làm hư hỏng lớp bề mặt của sản phẩm và nhiễm nhiều VSV. Khác với qui tình kỹ thuật làm lạnh thực phẩm, kỹ thuật lạnh đông thực phẩm tạo ra những biến đổi sâu sắc trong cấu trúc của hệ thống tế bào sản phẩm, của màng tế bào và kể cả thành phần hóa học của dịch bào. Vì vậy nói chung là sản phẩm lạnh đông cần tan giá thế nào để đủ điều kiện và thời gian cho qúa trình phục hồi toàn bộ những tính chất ban đầu (trước khi làm lạnh đông ) của sản phẩm. Làm tan giá là qúa trình ngược với qúa trình lmà lạnh đông, có tác dụng biến nước ở trạng thái băng trong sản phẩm sang trạng thái lỏng và khôi phục tính chất tự nhiên ban đầu của sản phẩm. Bắt đầu của qúa trình là nâng nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ lạnh đông đến điểm nóng chảy của dịch bào (t = -1 ÷ -20C) đó là qúa trình tan băng. Yêu cầu chủ yếu đặt ra Nguyên liệu Làm lạnh Bảo quản lạnh Làm lạnh đông Trữ đông Tan giá Làm ấm Chế biến, tiêu thụ - 69 - là làm sao cho tổn thất dịch chất ít nhất, tổn thất dịch chất càng ít thì khả năng phục hồi tính chất ban đầu của sản phẩm càng bảo toàn. Mức độ tổn thất dịch chất trong qúa trình tan giá phụ thuộc chủ yếu vào phương pháp làm lạnh đông, vào thời gian bảo quản và phương pháp làm tan giá, ngoài ra còn phụ thuộc vào chất lượng của sản phẩm, phụ thuộc vào độ pH. Cơ chế của những qúa trình sinh lý, sinh hóa và hóa học trong qúa trình tan giá cũng phức tạp như khi làm lạnh đông. Trong qúa trình tan giá đồng thời có qúa trình hấp thụ lại nước, (do băng tan ra ở các gian bào) của tế bào và sợi cơ, mà mức độ hấp thụ lại nước này sẽ quyết định mức độ tổn hao dịch chất. Nếu qúa trình làm lạnh đông chậm, thời gian bảo quản lâu, nhiệt độ bảo quản không ổn định thì dễ xảy ra hiện tượng tái lập tinh thể, nên các tinh thể băng chủ yếu tập trung ở gian bào với kích thước tinh thể băng ngày càng lớn, gây tác động cơ học giữa các tinh thể băng trong và ngoài tế bào, làm rách tế bào, khó bảo toàn tính chất ban đầu của sản phẩm. Vì vậy, trong qúa trình làm tan giá cần phải đủ thời gian, tức là làm tan giá chậm để nước do băng tan ra được hấp thụ trở lại trong tế bào và sợi cơ, tái tạo lại các dạng liên kết ban đầu của chúng. Nếu qúa trình làm lạnh đông đã làm chết hoặc phá vỡ nhiều tế bào, làm biến tính Protein ở mức độ lớn, làm giảm khả năng hấp thụ lại nước của tế bào, thì khi đó nước tan ra từ băng sẽ chảy ra ngoài, mang theo dịch chất. * Tóm lại yêu cầu của kỹ thuật tan giá bao gồm: - Tổn thất dịch chất ít nhất (tan giá chậm, tăng thời gian làm tan giá) - Tổn thất khối lượng sản phẩm ít nhất(tăng độ ẩm tương đối ϕ của không khí) - Đảm bảo yêu cầu vệ sinh cao nhất ϕ% thấp) - Thời gian ngắn nhất (tan giá nhanh, tăng nhiệt độ chất tải nhiệt) Trong thực tế không thể cùng một lúc một phương pháp lại thoả mãn cả 4 yêu cầu trên, mà tuỳ theo yêu cầu cụ thể của sản phẩm, phương pháp và mục đích sử dụng sau này ... mà có thể bỏ qua yêu cầu này hoặc yêu cầu khác. Như đã nói ở trên, khi làm tan giá thì đạt được yêu cầu là tổn thất dịch chất ít nhất, nhưng lại phải tăng thời gian của qúa trình , do đó sẽ tăng giá thành sản phẩm. Sự hao hụt khối lượng sẽ ít nếu sản phẩm tan giá ở ϕkk cao. Song khi đó bề mặt của sản phẩm bị bẩn, VSV phát triển, sản phẩm có thể bị phủ lớp nhờn, điều này có tránh được nếu bề mặt của sản phẩm ở trạng thái khô, song lúc đó sự hao hụt về khối lượng lại tăng lên. Có thể rút ngắn thời gian tan giá bằng cách tăng nhiệt độ của chất tải nhiệt, nhưng lúc đó lại tăng thất dịch chất. Như vậy các yêu cầu nêu ở trên để lựa chọn chế độ và phương pháp làm tan giá mâu thuẩn nhau và trong 1 số trường hợp còn loại trừ lẫn nhau. Vì thế khó trả lời câu hỏi phương pháp và những điều kiện nào để làm tan giá sản phẩm tốt nhất. Thường lựa chọn phương pháp làm tan giá phụ thuộc vào điều kiện cụ thể. - 70 - 6.1.2. Các phương pháp làm tan giá. 1. Tan giá chậm trong không khí. a/ Tan giá chậm trong không khí với nhiệt độ bề mặt sản phẩm thấp hơn nhiệt độ điểm sương của không khí. Với phương pháp này khi tan giá sẽ tăng nhiệt độ không khí từ 00C lên tới 6 ÷ 80C trong thời gian 3 ÷ 5 ngày, độ ẩm ϕkk = 90 ÷ 92%. Phương pháp này có 1 số ưu điểm là sản phẩm không bị giảm khối lượng do bay hơi, tổn thất dịch chất khi tan giá và chế biến sơ bộ sau này không lớn lắm. Tuy nhiên có nhược điểm là do ϕkk cao nên cho bề mặt thịt biến đổi, có hiện tượng hút ẩm ngưng tụ làm tăng khối lượng 1,5 ÷ 2%. Sau khi tan giá, thịt này cần phải sấy lại bằng không khí ở 00C và ϕkk = 65 ÷ 70% cho ráo bề mặt. b. Tan giá chậm trong không khí với nhiệt độ bề mặt cao hơn nhiệt độ điểm sương của không khí. Nhiệt độ của không khí tăng lên từ 00C đến 60C trong 3 ÷ 5 ngày đối với gia súc; 24 ÷ 30h đối với gia cầm, độ ẩm ϕkk = 65 ÷ 70%. Với phương pháp này tổn thất khối lượng khoảng 3,2 ÷ 4% nhưng tổn thất dịch chất không đáng kể. Phương pháp này đơn giản và thực tế được áp dụng nhiều. 2. Tan giá nhanh trong không khí. Dùng không khí tuần hoàn có t0 = 15÷ 200C, độ ẩm ϕkk = 55 ÷ 60% . Phương pháp này rút ngắn thời gian 2,5 ÷ 3 lần tức là khoảng 15 ÷ 20h. Tổn thất khối lượng khoảng 3%, còn tổn thất dịch chất trong qúa trình tan giá thì nhỏ, nhưng trong qúa trình chế biến sau này thì khá lớn, khoảng 2% . 3. Tan giá trong hỗn hợp không khí - hơi nước bằng phương pháp trực tiếp. Phương pháp này thường dùng để làm tan giá thịt trong các Xí nghiệp sản xuất patê, lạp xưởng ... Có thể tiến hành tan giá trong hỗn hợp không khí hơi nước có t0 = 4 ÷ 50C trong 16h hoặc ở t0 = 20 ÷ 250C trong 11- 12h. 4. Tan giá trong nước. Theo phương pháp này có thể dùng nước ở nhiệt độ 100C với thời gian tan giá 20h hoặc nước ở nhiệt độ 200C trong 10 ÷ 11h (đối với lợn, bò) và 3 ÷ 4 (đối với gà, vịt), không nên dùng nước nóng hơn vì sẽ làm tăng sự tổn thất dịch chất. Làm tan giá theo phương pháp này bề mặt thịt bị nhợt nhạt, làm tăng khối lượng 2 ÷ 3% do hút nước. Nước làm tan giá cần phải vô trùng để vừa kết hợp làm tan giá, vừa rửa sản phẩm luôn. Có thể sử dụng dung dịch nước muối NaCl 4% ở nhiệt độ 40 ÷ 600C để tan giá thịt và cá, không dùng ở nồng độ cao hơn 5% vì lúc đó hiện tượng thẩm thấu làm cho tế bào bị trương nhiều. Nói chung phương pháp này rất tốn nước và dễ bị nhiễm VSV. - 71 - 5. Tan giá trong nước đá. Phương pháp này chỉ áp dụng đối với cá đã làm lạnh đông, được tiến hành trong các thùng gỗ hay bể ximăng. Nước đá và cá xếp xen kẻ thành từng lớp mỏng cho đầy thùng, tỉ lệ nước đá khoảng 30 - 60% so với khối lượng cá. Nước đá nóng chảy ở 00C nên qúa trình tan giá xảy ra ở nhiệt độ không đổi, mà nhiệt độ đóng băng của cá khoảng -0,5 ÷ -1,50C tại nhiệt độ đó có khoảng 40% nước trong tế bào đóng băng. Ban đầu qúa trình tan giá tiến hành ở Δt = 15 ÷ 180C đến giai đoạn cuối là giai đoạn cần nhiều nhiệt lượng nhất để làm tan giá tất cả nước đá trong sản phẩm thì Δt = 1,0 ÷ 1,50C, như vậy đại lượng này rất bé, do đó thời gian tan giá rất dài khoảng 100h. Phương pháp này có ưu điểm không tổn thất khối lượng và ít tổn thất dịch chất. 6. Tan giá băng dòng điện cao tân. Phương pháp này có nhiều ưu điểm. - Tan giá nhanh hoặc cực nhanh, có thể tính bằng phút. - Sản phẩm được làm nóng đều hơn - Thích hợp cho các sản phẩm có hình dáng cố định, chính xác, kể cả sản phẩm có bao gói. Tuy nhiên phương pháp này về mặt kỹ thuật và thiết bị phức tạp, có nhiều khó khăn trở ngại nên chưa được dùng nhiều trong thực tiễn. Tóm lại, khi chọn phương pháp mà tan giá, người ta căn cứ vào từng loại sản phẩm khác nhau. Mặt khác còn phải căn cứ vào sản phẩm đó trước đây đã làm lạnh đông nhanh hay chậm. Nếu sản phẩm làm lạnh đông nhanh thì nên làm tan giá nhanh để rút ngắn thời gian mà sản phẩm vẫn đảm bảo được sự phục hồi tính chất ban đầu. Nhưng nếu sản phẩm đã làm lạnh đông chậm thì mất thiết phải làm tan giá chậm. Nhưng trong thực tế nhiều khi không xác định được sản phẩm đó qua lạnh đông nhanh hay chậm, nên thường người ta chỉ áp dụng phương pháp làm tan giá chậm. 6.2. Làm ấm. Làm ấm sản phẩm đã làm lạnh là qúa trình nâng nhiệt độ của sản phẩm sau khi đã bảo quản lạnh ở nhiệt độ 0 ÷ 40C hay sản phẩm đã làm tan giá lên đến nhiệt độ bình thường để đem đi chế biến tiêu thụ. Cũng như qúa trình tan giá, các sản phẩm đem làm ấm nếu không phải dùng cho chế biến công nghiệp thì trong qúa trình làm ấm nhất thiết phải tránh làm ấm bề ặmt sản phẩm, tránh tạo điều kiện cho VSV phát triển. Làm ấm sản phẩm có thể tiến hành trong không khí hay trong nước ấm, nhưng bình thường người ta hay làm ấm sản phẩm trong môi trường không khí. Nhiệt độ bề mặt sản phẩm tăng dần thì các thông số trạng thái của không khí để làm ấm cũng thay đổi theo. - 72 - Sự biến đổi nhiệt độ bề mặt sản phẩm cũng gần đúng theo sự biến đội nhiệt độ của lớp không khí tại lớp bề mặt sản phẩm. Nói chung thời gian làm ấm tuỳ loại sản phẩm, khoảng t = 1 ÷ 2 ngày 6.3. Sự biến đổi của sản phẩm trong thời gian làm tan giá và làm ẩm 6.3.1. Biến đổi vật lý. Thịt làm tan giá có màu đỏ sáng. Độ đàn hồi của mô cơ thịt cá giảm xuống, do kết quả của sự phá huỷ cấu trúc mô học. Bề mặt của chúng bị ẩm ướt. Trong khi đó dịch chất trong thịt cá bị chảy ra ngoài với một lượng nhất định. Phụ thuộc vào qúa trình xảy ra, sự hấp thụ nước trên bề mặt sản phẩm chiếm ưu thế hay sự tổn thất dịch chất chiếm ưu thế mà khối lượng của sản phẩm tăng lên hay giảm đi trong qúa trình làm tan giá. 6.3.2. Biến đổi mô học. Trong tất cả các trường hợp, sau khi làm lạnh đông và bảo quản sản phẩm ở trạng thái lạnh đông đều tồn tại qúa trình biến đổi cấu trúc mô học của mô cơ. Cho nên trong qúa trình làm tan giá và làm ấm thì các sợi có ít nhiều bị đứt, đồng thời có sự biến đổi khoảng cách bên trong giữa các tế bào. 6.3.3. Sự biến đổi vi sinh vật. Cường độ và mức độ biến đổi của VSV xảy ra phụ thuộc vào phương pháp tiến hành tan giá. Qúa trình làm tan giá chậm sẽ tạo ra môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Theo tài liệu nghiên cứu của viện nghiên cứu công nghiệp thịt sữa Liên Xô thì số lượng VSV phụ thuộc vào phương pháp làm tan giá như sau: Khi làm tan giá trong không khí thì số lượng VSV tăng lên 1220%, khi làm tan giá bằng hơi nước thì tăng 44 ÷ 88% , khi làm tan giá trong nước thì tăng 6 ÷ 28%. 6.3.4. Biến đổi hóa học và sinh hóa. Sự biến đổi hóa học và sinh hóa xảy ra với tốc độ nhanh hơn so với khi làm lạnh, vì có sự phân huỷ cấu trúc và làm tăng sự tiếp xúc giữa các cấu tử riêng lẻ. Chiều hướng biến đổi này giống như ở thịt cá làm lạnh. 6.4. Thời gian tan giá * Theo Khristodulo có thể tính thời gian tan giá cho thịt từ -80C Æ -0,50C như sau: t = 3 1 0 G G tn m + [h] t0- Nhiệt độ không khí để làm tan giá - 73 - G1- Khối lượng 1/2 con lợn hay 1/4 con bò [kg] G- Hằng số khối lượng vật chuẩn. G = 30 kg (đ/v lợn ) ; G = 60 kg (đ/v bò) m,n - hằng số thực nghiệm. Lợn 1/2 con m = 325 ; n = 1,5 Bò 1/4 con - Trước : m = 455 ; n = 1,8 - Sau : m = 575 ; n = 1,8 * Công thức thực nghiệm tính thời gian làm tan giá đối với sản phẩm đã chế biến . t = 11 n1t m ++ m1, n1 - phụ thuộc vào khối lượng sản phẩm đã pha chế, đã đóng gọi. Nếu thịt đóng gói 7 kg thì : m1 = 180 ; n1 = 4 Nếu thịt đóng gói 1 kg thì : m1 = 136 ; n1 = 6,8 * Theo Xen nhitorich đề nghị công thức tính lý thuyết theo giả định rằng qúa trình tan giá có 2 giai đoạn: - Làm nóng sản phẩm thì nhiệt độ ban đầu đến điểm đóng băng là qúa trình nung nóng bình thường của 1 vật rắn, tính như qúa trình truyền nhiệt. - Giai đoạn 2 là giai đoạn thu nhiệt do nước đá tan chảy. t2 = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −+Δα λδ )tt( q.M Co21Bi t4 .q KEMC2 (h) Với : q - ẩm nhiệt tan giá 1 kg sản phẩm ở đun nóng nóng chảy Kcal/kg. λ - Khối lượng riêng của sản phẩm kg/m3. δ - Bề dày sản phẩm. α - Hệ số cấp nhiệt đến bề mặt sản phẩm Kcal / m2h Δt = t0 - tkk : Hiệu số giữa nhiệt độ môi trường làm tan giá và điểm nóng chảy của sản phẩm. Bi = 02 . λ αδ : Chuẩn số Bi λ0 - Độ dẫn nhiệt của sản phẩm tan giá Kcal/ mh0C Co - Nhiệt dung sản phẩm tan giá Kcal/ kg0C M - Nghiệm số bé nhất của phương trình M .tgM = Bi - 74 - (tmc - tkt) - hiệu số nhiệt độ cuối cùng ở bề mặt sản phẩm khi tan giá và nhiệt độ nóng chảy của nó. Nhiều thực nghiệm xác minh sự đúng đắn của các công thức tính toán lý thuyết trên, và xác định một số chỉ tiêu về thời gian tan giá tốt nhất cho thịt như sau: Lợn cả con 2 ÷ 3 ngày Cừu cả con 2 ngày Bò 1/4 con phía trước 3 ÷ 4 ngày , 1/4 con phía sau 4 ÷ 5 ngày với không khí tuần hoàn ở 00C ; ϕkk = 70 ÷ 75%. Tài liệu tham khảo