THÍ NGHIỆM LẠNH ĐƠNG THỰC PHẨM Mẫu làm lạnh :Khoai lang tím Yêu cầu: mẫu phải cắt dạng hình lập phương (3x3x3) Tổng quan Q trình đơng lạnh trình hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu xuống điểm đóng băng dịch bào Tại nhiệt độ tinh thể băng bắt đầu hình thành mơ tế bào Q trình lạnh đơng phụ thuộc vào tốc độ lạnh đông, hệ số truyền nhiệt số đặc tính truyền nhiệt thực phẩm Thời gian lạnh đơng phụ thuộc vào tốc độ lạnh đông, lượng nhiệt truyền đi, bao gói phương pháp lạnh đơng áp dụng, yêu cầu nhiệt độ đầu nhiệt độ cuối, bề dày nguyên liệu thành phần hoá học thực phẩm (Ilicali et al., 1999) Nhiệt độ kết tinh ban đầu nhiệt độ mà xuất tinh thể băng cấu trúc sản phẩm, thường thấp so với nhiệt độ kết tinh ban đầu nước Sự hạ thấp nhệt độ kết tinh ban đầu gọi hàm số thành phần cấu tạo sản phẩm Mối quan hệ biểu thị băng phương trình hạ thấp nhiệt độ đông lạnh so với dung dịch lý tưởng Hàm lượng nước không kết tinh: Một đặc tính quan trọng thực phẩm đơng lạnh tương quan hàm lượng nước không kết tinh nhiệt độ Mối quan hệ hai đại lượng đặt sở cho việc đưa phác đồ hệ thống lạnh đông, tạo điều kiện cho việc xác định yếu tố phục vụ cho việc bảo quản sản phẩm đơng lạnh Sự ước tính dựa giả thiết cho cho hình thànhcác tinh thể băng hình thành từ nước q trình đơng lạnh sản phẩm tồn chất hồ tan đặc lại phần nước khơng kếttinh Sự tính tốn đại lượng xác định thơng qua phương trình (1) (2 ) Thông thường để đảm bảo chất lượng cho sản phẩm đơng lạnh, lượng nước tự lại ≤ 15% với hàm lượng nước thấp hầu hết Các vi sinh vật enzyme bị vô hoạt hoạt động Đây sở để người ta xác định nhiệt độ tâm sản phẩm phải đạt kết thúc q trình lạnh đơng Thời gian làm lạnh đông: Thời gian làm đông lạnh thời gian tính từ đặt sản phẩm vào thiết bị đạt nhiệt độ cuối dùng Do thời gian đông lạnh, phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu nhiệt độ cuối sản phẩm, kích thước( chủ yếu bề dày) sản phẩm, hệ số truyền nhiệt nhiệt độ thiết bị làm lạnh, Để tính tốn thời gian làm đơng lạnh, có nhiều tác giả đưa phương trình khác Song áp dụng phổ biến phương trình Plank( 1913) Để xác định thời gian làm lạnh đông sản phẩm, ngày người ta gắn thiết bị lanh đơng với máy tính để ghi thông số vẽ đồ thị hình biến đổi nhiệt độ bề mặt lòng sản phẩm q trình cấp đông Nhiệt độ bề mặt sản phẩm giảm nhanh từ nhiệt độ ban đầu xuống tới nhiệt độ bắt đầu kết tinh Sau q trình kết tinh nước sản phẩm tiếp tục diễn ra, thời gian nhiệt độ không đổi trình kết thúc, sau nhiệt độ giảm nhanh.Thời gian làm lạnh đông xác định đường cong nhiệt độ lòng sản phẩm qua nhiệt độ mong muốn Về thời gian lạnh đông, người ta thấy phải làm lạnh đông nhanh sản phẩm thực phẩm thời gian ngắn Bởi vì, tốc độ làm lạnh đơng nhanh xác định kích thước tinh thể phân bố tinh thể đá mơ Nếu q trình lạnh đơng diễn chậm, tinh thể đá ban đầu lớn xuất chủ yếu bên tế bào, tạo sức ép học bên tế bào, làm rách màng tế bào Kết trình lạnh đơng diễn bên ngồi tế bào, gây cân thẩm thấu gây lên di chuyển nước phía ngồi, làm tổn thất chất hoà tan tan giá Các phương pháp làm lạnh đông rau Phương pháp lạnh đông chậm Trong trình lạnh đơng chậm, nhiệt độ khơng khí cao -250C tốc độ đối lưu không khí nhỏ 1m/s nên thời gian làm đơng lạnh thường kéo dài từ 15 đến 20 tuỳ thuộc kích thước chủng loại sản phẩm Số tinh thể đá hình thành tùy thuộc vào kích thước chủng loại sản phẩm Số tinh thể đá hình thành gian bào tế bào ít, kích thước lớn, gây cọ xát tinh thể đá màng tế bào Sự co sát làm rách làm tế bào, phá hủy cấu trúc mô tế bào sản phẩm, sản phẩm sau tan giá dịch bào chảy ngồi sản phẩm giảm giá trị dinh dưỡng cảm quan Vì vậy, ngày người ta không dùng phương pháp lạnh đông chậm để bảo quản rau quả.Tuy nhiên, phương pháp lạnh đông chậm áp dụng bảo quản số loại rau nhằm dự trữ nguyên liệu cho chế biến nước rau quảvà cô đặc nước Lạnh đông chậm trường hợp có tác dụng tích cực lạnh đơng chậm phá hủy cấu trúc tế bào, cấu trúc hệ keo, làm tăng xuất hiệu suất ép Phương pháp lạnh đông nhanh Môi trường làm lạnh nhanh thường khơng khí có nhiệt độ nhỏ ≤ - 35 C với tốc độ lưu lượng khí – m/s cho buồng nhỏ, hầm lạnh đông nhanh (tunel) Thời gian làm lạnh đông nhanh sản phẩm rau từ15 – 25 phút tuỳ thuộc vào kích thước loại rau quả.Lạnh đông nhanh tinh thể đá sản phẩm tạo thành nhỏ nên pháhuỷ cấu trúc bào, giữ 95% phẩm chất sản phẩm Phương pháp lạnh đông cực nhanh (siêu nhanh) Ngày nay, với kỹ thuật lạnh tiên tiến cho phép làm lạnh đông rau CO lỏng, N2 lỏng Thời gian làm lạnh đông sản phẩm cực nhanh khoảng 0,5-5 phút Do làm lạnh đông vô nhanh nên tăng suất làm lạnh lên nhiều Sản phẩm làm lạnh đông theo công nghệ đảm bảo nguyên vẹn phẩm chất tươi sống nguyên liệu ban đầu Vì thế, số nước tiên tiến, lượng sản phẩm lạnh đông cực nhanh chiếm tỷ lệ khoảng 50% sản lượng lạnh đông nói chung Kỹ thuật lạnh đơng cực nhanh, tinh thể đá tạp thành sản phẩm dạng vô đinh hình nên khơng phá vỡ cấu trúc tế bào, nhiệt độ thấp (-1960C) nito lỏng tiêu diệt hạn chế nhiều vi sinh vật so với phương pháp khác Những biến đổi trình lạnh đơng thực phẩm  Biến đổi vật lý Cấu trúc: Sự thay đổi pha, nước củ từ lỏng sang rắn Sự hình thành tinh thể đá q trình lạnh đơng, tinh thể đá lớn cấu trúc tế bào dễ bị vỡ, đặc biệt tế bào rau Sau làm tan giá tế bào bị tổn thương gây tượng chảy nước dịch bào Nhiệt độ: thay đổi từ cao đến thấp từ khoảng 28 0C xuống -180C Nếu nhiệt độ bảo quản thường xuyên thay đổi dẫn đến tượng tái kết tinh nước, nước di chuyển vào phần lạnh bên làm cho tinh thể đá lớn dần lên Do trình thực mở tủ Khối lượng thay đổi: từ 30,19g 29,17g thất nước  Biến đổi sinh hóa Nguyên liệu Trong điều kiện nhiệt độ thấp trình lạnh đơng, biến đổi hóa sinh thực phẩm hạn chế nhiều so với trình làm lạnh thường Do q trình đóng băng sản phẩm, phản ứng hóa sinh thực phẩm kiềm hãm nhiều Gọt vỏ, cắt theo yêu cầu mức độ khác Enzyme bị ức chế làm hạn chế xảy phản ứng sản phẩm thực phẩm Ngồi xảy nhiều tổn thất hợp chất hòa tan vào nước vitamin,các chất màu chất dinh dưỡng khác Cân  Biến đổi sinh học Sự có mặt vi sinh vật giảm thiểu đáng kể trình lạnh đông, hiệu Gắn thiết bị đo nhiệt bắt đầu nhiệt độ -40C đến -100C, hiệu cao nhiệt độ -15 0C đến -300C Do hoạt độ nước giảm điều kiện nhiệt độ thấp vi sinh vật thường không hoạt động hoạt độ nước thấp Nấm men, nấm mốc, vi khuẩn gram âm dễ ức chế tiêu diệt so với vi Làm lạnh đông khuẩn gram dương bào tử Ghi sô liệu Cân Rã đông Cân Thành phẩm Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị • Nguyên liệu Khoai lang (danh pháp hai phần: Ipomoea batatas) loài nông nghiệp với rễ củ lớn, chứa nhiều tinh bột, có vị ngọt, gọi củ khoai lang nguồn cung cấp rau ăn củ quan trọng, sử dụng vai trò rau lẫn lương thực Các non thân non sử dụng loại rau Khoai lang có quan hệ họ hàng xa với khoai tây (Solanum tuberosum) có nguồn gốc Nam Mỹ quan hệ họ hàng xa với khoai mỡ (một số loài chi Dioscorea) lồi có nguồn gốc từ châu Phi châu Á Chi Ipomoea có khoai lang, rau muống (Ipomoea aquatica) số loài hoa dại gọi số tên bìm bìm (chung với chi khác), từ không dùng để khoai lang, rau muống Một vài giống trồng Ipomoea batatas trồng trồng nhà Khoai lang loài thân thảo dạng dây leo sống lâu năm, có mọc so le hình tim hay xẻ thùy chân vịt, hoa có tràng hợp kích thước trung bình Rễ củ ăn có hình dáng thn dài thon, lớp vỏ nhẵn nhụi có màu từ đỏ, tím, nâu hay trắng Lớp cùi thịt có màu từ trắng, vàng, cam hay tím Ngun liệu chọn: khoai lang tím Hình Củ khoai lang tím • Dụng cụ thiết bị  Tủ lạnh đơng Hình Tủ lạnh đơng Thơng số kỹ thuật: - Kiểu tủ đứng, cửa kín - Phân loại an tồn khí hậu: Class - Kiểu làm lạnh: Làm lạnh trực tiếp - Chế độ rã Đông: thủ công - Môi chất làm lạnh: không chứa CFC - Độ ồn: ≤ 44 dB (A) - Dải nhiệt độ điều khiển: -20oC tới -40oC - Khả làm lạnh tối đa: -40oC - Bộ điều khiển vi xử lý - Hiển thị đèn LED -  Máy cảm biến nhiệt Hình Máy cảm biến nhiệt Thơng số kỹ thuật : - Phạm vi đo nhiệt độ nhà: -10 ℃~ 50 ℃(14 ℉~ 122 ℉) - Khoảng đo nhiệt độ trời: -50 ℃~ 70 ℃(-58 ℉~ 158 ℉) - Độ xác đo nhiệt độ: ± ℃(1.8 ℉) - Độ phân giải nhiệt độ: ± 0.1 ° C (0.2 ° F) - Khoảng đo độ ẩm: 10% ~ 99% RH - Độ xác đo độ ẩm: ± 5% RH - Độ phân giải Độ ẩm: 1% RH - Sử dụng pin: AAA (AAA) 1.5V - Kích thước thể: 110 (cao) × 100 (rộng) × 21 (dày) mm - Thơng số sản phẩm: 10 * 11 * 2.15cm Đóng gói: 120 ơ: 45.5 * 37.5 * 51.5cm - Trọng lượng: 23/22 kg - - Cân  Nhận xét: Sự lạnh đông diễn lâu cấu trúc khoai Nguyên liệu Gọt vỏ, cắt theo yêu cầu Cân Gắn thiết bị đo nhiệt Làm lạnh đông Ghi sô liệu Cân Rã đông Cân Thành phẩm Giải thích q trình tiến hành thí nghiệm • Bước 1: Mục đích việc gọt vỏ loại bỏ tạp chất vỏ củ khoai, để làm lạnh củ khoai đồng cấu trúc, thúc đẩy q trình lạnh đơng u cầu : mẫu phải cắt thành khối lập phương có kích thước 3x3x3 • Bước 2: Sau cắt thành khối lập phương mẫu mang cân ghi lại số liệu • • Bước 3: Bước 4: Tác nhân làm lạnh: • • • • Bước 5: Bước 6: Bước 7: Bước 8: ... thuật lạnh tiên tiến cho phép làm lạnh đông rau CO lỏng, N2 lỏng Thời gian làm lạnh đông sản phẩm cực nhanh khoảng 0,5-5 phút Do làm lạnh đông vô nhanh nên tăng suất làm lạnh lên nhiều Sản phẩm. .. gian lạnh đông, người ta thấy phải làm lạnh đông nhanh sản phẩm thực phẩm thời gian ngắn Bởi vì, tốc độ làm lạnh đơng nhanh xác định kích thước tinh thể phân bố tinh thể đá mơ Nếu q trình lạnh. .. phải đạt kết thúc q trình lạnh đơng Thời gian làm lạnh đông: Thời gian làm đông lạnh thời gian tính từ đặt sản phẩm vào thiết bị đạt nhiệt độ cuối dùng Do thời gian đông lạnh, phụ thuộc vào nhiệt