http://www.ebook.edu.vn - 43 - CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM * Mục đích: - Để tăng thời gian bảo quản, nhằm đảm bảo cung cấp nguyên liệu thực phẩm cho sản xuất và tiêu dùng, cho nghiên cứu khoa học - Làm lạnh đông còn được xem là 1 giai đoạn chế biến thực phẩm trong kỹ thuật sấy thăng hoa, tăng hiệu suất ép rau quả, làm trong nước quả - Làm lạnh đông còn để tạo nên tính chất vốn của sản phẩm (đá, kem ) cô đặc, sấy khô 4.1. Sự khác nhau giữa làm lạnh và lạnh đông Ở đây chỉ nêu 1 vài điểm chủ yếu của qúa trình làm lạnh đông khác với làm lạnh thường: - Trong làm lạnh đông có sự đóng băng nước, do đó ngăn cản sự hoạt động, phát triển của VSV, của hệ thống men bản thân sản phẩm. - Trong làm lạnh đông sản phẩm có nhiệt độ thấp hơ n 0 0 C (qui định t 0 ≤ - 6 0 C) nên kìm hãm cả các qúa trình lý - sinh lý - sinh hóa - hoá học trong sản phẩm. - Sản phẩm lạnh đông cứng và trắng sáng, có tỉ trọng nhẹ đi, (do đá tăng thể tích chừng 10%), có sự thay đổi tính nhiệt lý của sản phẩm và có cả sự thay đổi cấu trúc tế bảo sản phẩm . 4.2. Sự quá lạnh và tác dụng của nó trong quá trình làm lạnh đông * Hiện tượng quá lạnh là hiện tượng khi hạ nhiệt độ dưới 0 0 C mà nước trong sản phẩm, trong tế bào vẫn chưa đóng băng Sự chậm kết tinh nước và chậm xuất tâm kết tinh này lại phụ thuộc vào nồng độ phân tử của dịch bào, nhiệt độ và kích thước ống mao dẫn, phụ thuộc vào tính chất nhiệt lý cấu tạo hệ thống keo Protit - nước của sản phẩm, phụ thuộc vào tốc độ hạ nhiệt độ củ a môi trường làm lạnh. Ở đây ta xét ảnh hưởng của nhiệt độ thấp và kích thước mao dẫn đến sự quá lạnh. - Trong môi trường lỏng luôn có sự chuyển động nhiệt (chuyển động Brao) và chuyển động tương hỗ. Ở nhiệt độ thấp chuyển động nhiệt giảm, mà tăng cường chuyển động tương hỗ (do tăng lực tác dụng tương hỗ) sẽ làm tăng c ường khả năng kết hợp các phân tử với nhau. Cho nên ở nhiệt độ nào đó mà hệ thống chuyển động được cân bằng theo phương trình lực. P kết hợp = P đẩy + P chuyển động nhiệt. http://www.ebook.edu.vn - 44 - Thì xuất hiện tâm kết tinh của mạng lưới tinh thể. Đối với nước nguyên chất p t được cân bằng ở 0 0 C, còn đối với dung dịch (đường, muối) do có lực đẩy lớn (trong dung dịch có các phần tử tích điện cùng dấu) cho nên phương trình lực chỉ cân bằng ở nhiệt độ < 0 0 C - Ống mao dẫn cùng ảnh hưởng rất lớn đến sự quá lạnh trong ống mao dẫn bao giờ cũng có 2 lực tác dụng lên 1 phần tử chất lỏng: lực hút vào (nén) và lực căng mặt ngoài. Lực hút vào giảm dần từ bề mặt chất lỏng vào sâu trong mao dẫn, còn lực căng bề mặt ổn định lắp lòng và bề mặt chất lỏng. Ở một lớp nào đó của ch ất lỏng sẽ có sự cân bằng giữa lực hút và lực căng ra làm cho phần tử ổn định, có khả năng tạo thành mạng lưới tinh thể và kết tinh được trong mao dẫn ở lớp ngoài và lớp trong cùng thì không có sự cân bằng 2 lớp tác dụng ấy nên không thể tạo miền tinh thể được. Ở lớp ngoài các phần tử chịu nén ép mạnh hơn nên mạng lưới tinh thể bị co lại, còn ở lớ p trong thì lực hút vào bé nên mạng lưới tinh thể to ra, chất lỏng tăng thể tích cũng không sinh mầm kết tinh được. Ống mao dẫn càng bé thì Δt quá lạnh càng lớn (nhiệt độ quá lạnh càng thấp). Ví dụ ống φ = 1mm thì t ql = -5 ÷ -6 và khi φ = 0,2 ÷ 0,3mm thì t ql = -15 ÷ -18 0 C. Qua thí nghiệm người ta thấy rằng t ql càng thấp thì sự tạo thành mầm tinh thể có chậm, nhưng khi tạo được thì tạo 1 cách nhanh chóng, nhất loạt và nhiều vô kể, lúc đó kích thước tinh thể tạo thành rất bé. Và khi t ql thấp đến 1 mức nào đó thì chất lỏng sẽ không tạo được tinh thể, chỉ tạo được chất rắn vô định hình (dạng thủy tinh thể) (ở t ql < - 80 0 C) Ảnh hưởng của t ql đến số lượng tinh thể đá tạo thành (λ’) và kích thước của tinh thể đá (V) như sau: Hình *** Trong thực phẩm độ quá lạnh thường không lớn lắm, đối với nước dịch từ thịt gia súc, cá, chim thì t ql ≈ -5 0 C, đối với sữa -6 0 C, đối với trứng thì tới -11 0 C Nhiều công trình nghiên cứu cho biết nếu t 0 > -30 0 C thì kích thước tinh thể phát triển bình thường lớn dần về chiều dài cũng như chiều ngang, nhưng nếu t 0 < -30 0 C thì kích thước tinh thể đá chỉ phát triển theo chiều dài và trở thành sợi bao bọc xung quanh tế bào, lúc này các tinh thể đá không những không phá huỷ cấu trúc mô tế bào của sản phẩm mà còn bảo vệ cho tế bào được nguyên vẹn. Trong công nghiệp lạnh đông thực phẩm, để tăng Δtql, người ta thường dùng biện pháp tăng nồng độ phân tử của sản phẩm là biện pháp quyết định nhất vào có hiệu qu ả nhất. Tăng nồng độ phân tử bằng đường tới thiên nhiên tức là để rau, quả, nguyên liệu đạt độ chín kỹ thuật để có các qúa trình chuyển hóa : Protein Æ pectin http://www.ebook.edu.vn - 45 - Gluxit Æ đường Æ đường khử Prôtit Æ các peptit Tăng nồng độ phân tử bằng đường lối nhân tạo như tẩm muối, tẩm đường, tẩm các dung dịch, sinh tố, tẩm các chất chống oxy hóa vừa hạ thấp t ql , vừa tăng được giá trị dinh dưỡng, giá trị thương phẩm và khả năng bảo quản. Hình *** Còn trong kỹ thuật sản xuất đá thì ngược lại là tìm mọi biện pháp để nhanh chóng sinh mầm tinh thể, hiệu quả nhất dòng sóng siêu âm, kích thước cộng hưởng chuyển động kết hợp tương hỗ giữa các phân tử để chúng dễ tạo thành mạng lưới tinh thể, kết tinh nhanh, rút ngắn thời gian sả n xuất đá, tăng năng suất thiết bị, giảm giá thành sản phẩm. * Biểu diễn sự quá lạnh thực phẩm khi lạnh đông như sau: Hình *** Sau khi đạt t ql thì các tinh thể đá xuất hiện đồng loạt, toả ra nhiều ẩn nhiệt đóng băng, làm tăng nhiệt độ của sản phẩm. Điểm cao nhất trong biểu đồ gọi là điểm đông đặc và sản phẩm ở nhiệt độ ấy 1 lúc để hoàn thành cơ bản qúa trình đóng băng rồi mới tiếp tục giảm nồng độ (khi phần chủ yếu c ủa nước - nước tự do và liên kết yếu - đóng băng) 4.3. Lượng nước đóng băng Khi hạ thấp nhiệt độ của thực phẩm xuống dưới nhiệt độ đóng băng của dịch bào thì có 1 lượng nước chuyển thành nước đá, làm thay đổi nồng độ chất hòa tan trong dịch thực phẩm, do đó nhiệt độ đóng băng của phần dịch bào còn lại s ẽ tiếp tục hạ thấp. Ta nghiên cứu dung dịch gồm 2 thành phần là nước và chất hòa tan. Khi chỉ có nước (0% chất hòa tan) thì nhiệt độ đóng băng = 0 0 C. khi tăng nồng độ chất hòa tan thì nhiệt độ đóng băng sẽ giảm và ở nồng độ nhất định ?? thì sẽ tạo tinh thể ở nhiệt độ đóng băng ứng với nồng độ này. Tiếp tục hạ nhiệt độ đến 1 lúc toàn bộ dung dịch biến thành thể rắn (toàn bộ lượng nước trong dung dịch bị đóng băng) nhiệt độ ứng lúc này gọ i là nhiệt độ ơtecti (t 0 e) Độ giảm nhiệt độ cuả dung dịch phụ thuộc vào lượng chất hòa tan trong dung dịch và xác định bằng công thức Rao : θ = ε.c ε - Hằng số, phụ thuộc vào dung dịch. c - Nồng độ phân tử của dung dịch http://www.ebook.edu.vn - 46 - Đối với các dung dịch thực phẩm thì trong dịch gồm rất nhiều thành phần : Vô cơ và hữu cơ, Nhưng cũng có thể áp dụng được công thức trên như đối với dịch gồm 2 thành phần . * Lượng nước đóng bằng ω là tỉ số giữa lượng nước đá trên toàn bộ lượng nước có trong thực phẩm : ω = ω +GG G d d Trong đó : G đ - Lượng nước đã đóng băng G ω - Lượng nước chưa đóng băng Đối với các dung dịch không phân ly thì lượng nước kết tinh được tính theo định luật Raoult: ω = 1 - Mt 1860 . GG G ht ht − Với : G - Khối lượng của dung dịch [kg] G ht - Khối lượng chất hòa tan M - Phần tử lượng chất hoà tan t - Nhiệt độ dung dịch lúc tính [ 0 C, lấy giá trị tuyệt đối] Hình *** Qúa trình đóng băng xảy ra nhanh khi hạ thấp nhiệt độ đến t, dần dần bị chậm lại và cuối cùng đạt đến trạng thái cân bằng. Để tính co có nhiều công thức thực nghiệm, như đối với thịt cá người ta dùng công thức của Heiso Rigốp : ω = [] )t1(tlg B 1 A db −+ + ( t và t đb không kể dấu âm) A, B là hằng số thực nghiệm riêng cho từng loại sản phẩm. Đối với thịt : A = 110,5 ; B = 0,31 4.4. Nhiệt độ trung bình cuối cùng của sản phẩm khi làm lạnh đông Thời gian lạnh đông là 1 chỉ tiêu kinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật. Muốn xác định thời gian làm lạnh đông thực phẩm thì phải biết nhiệt độ cuối cùng của sản phẩm. http://www.ebook.edu.vn - 47 - Theo qui định chung nhiệt độ cuối cùng thích hợp cho sản phẩm làm lạnh đông là -18 0 C. Nhưng nếu ở trung tâm đạt -18 0 C thì ở bề mặt nhiệt độ rất thấp, t lâu, còn nếu chỉ đạt -18 0 C ở bề mặt thì nhiệt độ bên trong sản phẩm hãy còn cao, chưa đạt yêu cầu. Ta xét các đường biến đổi nhiệt độ của 1 lớp tế bào cách mặt bên ngoài 1 chiều sâu h nào đó theo thời gian khi làm lạnh đông khối aga trong không khí . Hình *** Đo nhiệt độ thuỷ sản đông lạnh. Dùng cặp nhiệt điện để kiểm tra tốc độ lạnh đông, phần dây để lại trong sản phẩm được n ối với máy đo để xem nhiệt độ sản phẩm trong bảo quản và di chuyển. Đục lỗ sản phẩm, thường có sai số, vì vậy yêu cầu thao tác < 3 phút. Như vậy ở 1 thời điểm đang xét trong sản phẩm ở các độ sâu khác nhau có nhiều nhiệt độ khác nhau, vấn đề là phải chọn nhiệt độ nào là đặc trưng cho cả sản phẩm, thường là phải lấy nhiệt độ ở lớp dày trung bình và người ta cho phép lấy nhiệt độ trung bình cuối cùng bằng trung bình số học giữa nhiệt độ ở tâm và nhiệt độ ở bề mặt t TBC = 2 1 (t TC + t MC ) Với : t TBC - Nhiệt độ trung bình cuối t TC - Nhiệt độ ở tâm sản phẩm cuối qúa trình, được đo bằng nhiệt kế. T MC - Nhiệt độ bề mặt của sản phẩm ở cuối qúa trình. Việc xác định t MC rất khó khăn vì ảnh hưởng của vận tốc chuyển vận môi trường, độ ẩm không khí, nên nhiệt độ đo được chỉ là nhiệt độ gần bề mặt mà thôi, t MC phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường to, và tuỳ thuộc vào hệ số cấp nhiệt α từ bề mặt vật vào môi trường lạnh. Nghĩa là : 0 MC MC t t = f (α ) Đối với sản phẩm dạng bản, dạng tấm được làm lạnh từ 2 phía thì t TBC có thể tính đúng theo công thức của Rentov. t TBC = )1Bi(2 Bi.t)2Bi(t 0EC + + = Với : Bi = δ λ α (chuẩn số Biô) δ - Khoảng cách ngắn nhất từ bề mặt đến tâm (tức 1/2 bề dày của sản phẩm) (m) http://www.ebook.edu.vn - 48 - α - Hệ số cấp nhiệt khi làm lạnh đông (Kcal/m2h.c) λ - Hệ số dẫn nhiệt của sản phẩm đá làm lạnh động ở nhiệt độ trung bình giữa bề mặt và trung tâm bản [Kcal/mh0C] Công thức Rewtov dùng tính gần đúng với tất cả các loại sản phẩm có hình dạng khác nhau. Thực tế kỹ thuật bao giờ cũng phải lấy nhiệt độ t TBC bằng nhiệt độ trong phòng bảo quản. Cho nên vấn đề là phải xác định t TC vì t MC sao cho t TBC bằng t bảo quản Hội nghị các nhà bác học ở lạnh thực phẩm toàn thế giới đã qui định về tâm của sản phẩm làm lạnh đông như sau: - Đối với thùng, sọt, qủa thì tâm là tâm điểm hình học. - Đối với cá thì tâm điểm ở lớp giữa lưng - Đối với thịt thì tâm điểm ở lớp giữa đùi thịt. 4.5. Nhiệt độ trung bình của sản ph ẩm trong quá trình làm lạnh đông Trong tính toán nhiệt của qúa trình làm lạnh đông cần phải biết nhiệt độ trung bình của sản phẩm đại diện cho các qúa trình làm lạnh đông sản phẩm từ lúc nhiệt độ bắt đầu kết tinh t 1 đến nhiệt độ trung bình cuối cùng của qúa trình làm lạnh đông t 2 = t TBC . Nhiệt độ trung bình t TB này người ta đã tính sẵn cho theo bảng. Khi tra các thông số (nhiệt dung C, nhiệt hàm i ) của sản phẩm đều lấy theo điều kiện ở t TB để tính cân bằng nhiệt. Ví dụ: Khi làm lạnh đông sản phẩm từ điểm đóng băng t 1 = -2 0 C đến t TBC = -20 0 C = t 2 thì tra bảng ta có ?? 4.6. Tốc độ làm lạnh đông thực phẩm và sự phân bố tinh thể đá 1. Định nghĩa : Tốc độ làm lạnh đông sản phẩm là tỉ số giữa chiều dày x của lớp sản phẩm đã làm lạnh đông với thời gian t để tạo ra lớp ấy : v lđ = t x [m/h] Về tốc độ lạnh đông sao cho thích hợp nhất thì có nhiều ý kiến của nhiều trường phái khác nhau. Plank và Euprianov (Đức) cho rằng V eđ = 1÷3 cm/h là đạt tốc độ lạnh đông nhanh, còn shijov (Liên Xô) thì cho rằng V eđ = 5 ÷ 6 cm/h mới đạt tốc độ lạnh đông nhanh. Thường người ta chia quá trình lạnh đông của thực phẩm ra làm 3 giai đoạn : - Giai đoạn 1 : Làm lạnh sản phẩm tới bằng điểm. - Giai đoạn 2 : Đóng băng ở băng điểm t kt = const - Giai đoạn 3 : Kết thúc quá trình đóng băng và tiếp tục làm lạnh đông bổ sung tới nhiệt độ cần thiết để bảo quản lạnh đông. http://www.ebook.edu.vn - 49 - Nếu tăng v lđ thì giai đoạn 2 rút ngắn lại, làm lạnh đông cực nhanh thì rút ngắn nhanh đến mức có thể mất hẳn giai đoạn 2. * Tính chất đặc trưng của sự phân bố nhiệt độ theo bề dày sản phẩm gây ra 1 loạt những hậu quả thực tế vẫn quan trọng (rõ ràng nhất là khi làm lạnh đông chậm - tức là tốc độ thoát nhiệt kém). Khi ban đầu kết tinh thì lớp nước ở bề m ặt tạo đá trước sẽ làm mất khả năng quá lnạh phần trong sâu của sản phẩm, do nước đóng băng nên nồng độ trong lớp bề mặt tăng lên, gây nên sự khuếch tán ẩm trong lớp sản phẩm, nước chuyển từ phía trong ra bề mặt. Tuỳ theo độ dịch chuyển “lớp phân giới” (hay còn gọi là “mặt phân giới” tức là một ranh giới giữa phần đã lạ nh đông với phần chưa lạnh đông) vào trung tâm sản phẩm mà hiện tượng ấy tuần tự diễn ra ở tất cả các lớp sản phẩm ở trong sâu, kéo dài trong suốt thời gian và khắp lớp đá đóng băng vẫn tiếp tục giảm nhiệt độ, như vậy chất tan sẽ dịch chuyển dần trong từng sản phẩm. Trường hợp tốc độ d ẫn nhiệt không lớn lắm - tức tốc độ dịch chuyển của lớp phân giới về tâm bé hơn tốc độ khuyếch tán thì phần nước tự do sẽ được dịch chuyển theo hướng ra bề mặt sản phẩm (dương tính). Đối với thực phẩm nói chung độ dẫn nhiệt không lớn nên tốc độ trao đổi nhiệt giảm mạnh theo chiều sâu của sản phẩm làm lạ nh đông (tính từ bề mặt) do đó sự phân bố tinh thể đá ở các lứop càng sâu thì càng không đều. Như vậy tốc độ làm lạnh đông của mô sinh vật là đặc trưng sự phân bố lại nước đã đóng băng không chỉ giữa bên trong tế bào và ở gian bào mà còn phân bố lại theo chiều sâu của sản phẩm lạnh đông. Khi làm lạnh đông chậm thì càng thấy rõ sự biến đổi c ấu trúc tế bào, thấy rõ sự phân bố lại nước, sự tạo thành các lớp đá, vùng đá làm lạnh đông chậm có thể tạo nên những lớp đá dày 1mm nên dễ làm tan vỡ tế bào biến đổi cấu trúc sợi cơ. Ngày nay một số nước đã dùng tốc độ lạnh đông làm chỉ tiêu đánh giá chất lượng của sản phẩm thuộc loại lạnh đông chậm, lạ nh đông nahnh hay lạnh đông cực nhanh. Ở thị trường quốc tế người ta hầu như đang tạm công nhân tiêu chuẩn lạnh đông nhanh của thực phẩm phải tương ứng với v lđ = 1÷3cm/h, để đạt tiêu chuẩn lạnh đông cực nhanh thì v lđ > 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 . http://www.ebook.edu.vn - 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 (t đb - t 0 ) dt (2) Với : λ - Hệ số dẫn nhiệt của sản phẩm (Kcal/mh 0 C) α - Hế số cấp nhiệt của môi trường truyền lạnh (Kcal/mh 0 C) (1) và (2) suy ra : q' ζ Fdx = ε + λ 1x 1 F (t đb - t 0 ) dt ⇒ dt = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ α + λ− ζ 1x tt 'q 0db dx ⇒ t = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ α + λ− ζ 1 2 x tt x'q 0db Thay q’ = q lđ , λ = λ lđ x = R (Và vì làm lạnh đông 2 phía nên t lđ = 2 t ) ⇒ t = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ α + λ− ζ 1 2 R tt Rq ld0db ld * Đối với hình trụ : Tương tự ta có : http://www.ebook.edu.vn - 51 - t T = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ α + λΔ ζ 1 2 RT t2 Rq ld Tld Δ * Đối với hình cầu : T c = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ 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 1 PR t q Với : R, P - Hệ số phụ thuộc kích thước bề mặt của sản phẩm. δ BB - 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 t 0 ql cho sản phẩm. 4.8.1. Phương pháp lạnh đông chậm. Trong lạnh đông chậm thì nhiệt độ không khí > - 25 0 C, 0 kk < 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 hiệ n 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 huy ền 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 http://www.ebook.edu.vn - 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 ÷ 18 0 C 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 nhuy ễn 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 t 0 đb 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 hụ t 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 -35 0 C + 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 t 0 ql ≤ -6 0 C (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 khố i 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) [...]... (h) Tổn hao tự nhiên khối lượng % - Lạnh đông 2 pha + Chậm 4 -8 -1 8 0,1 ÷ 0,2 40 2,58 + Tăng cường 4 -8 -2 3 0,5 ÷ 0,8 26 2,35 - Nhanh 4 -8 -3 5 3 4 16 2,20 + Chậm 37 -8 -2 3 0,1 ÷ 0,2 36 1,82 + Tăng cường 37 -8 -3 0 0,5 ÷ 0,2 24 1,60 - Nhanh 37 -8 -3 5 3 4 20 1,20 - Lạnh đông 2 pha 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... hơn so với lạnh đông 2 pha - Tổng thời gian của qúa trình giảm - Tổn hao khối lượng giảm nhiều (3 0 ÷ 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 (0 C) Tốc độ chuyển động(m/s) Thời gian lạnh đông (h) Tổn hao tự... lượng Nếu trữ đông qua 4 tháng ở -8 0C thì ΔG = 2 ,47 % -1 20C thì ΔG = 1,22% -1 80C 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... lạnh đông nhanh ở t0 = 40 0C 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 -4 00C 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 http://www.ebook.edu.vn -. .. 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 ( ể 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... cả nước đã đóng băng ( 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 - ) + λ’’ ( - ϕ ) + λ’’’ ϕ ω [Kcal/m h0C] http://www.ebook.edu.vn - 55 - 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... 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 + ) + c’’ ( - ϕ ) + 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... 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 -1 970C thì thịt được làm lạnh đông đến -4 0 ÷ 500C, lớp bề mặt thịt bị làm quá lạnh và gây nên những vét nứt ở bề mặt http://www.ebook.edu.vn - 59 - 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... 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 +4 C sau đó mới đưa vào thiết bị lạnh đông http://www.ebook.edu.vn - 58 0 + 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 -8 0C Lạnh đông 1 pha có nhiều... 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 . lạnh đông (h) Tổn hao tự nhiên khối lượng % - Lạnh đông 2 pha + Chậm 4 -8 -1 8 0,1 ÷ 0,2 40 2,58 + Tăng cường 4 -8 -2 3 0,5 ÷ 0,8 26 2,35 - Nhanh 4 -8 -3 5 3 ÷ 4 16 2,20 - Lạnh. t = ε + λ 1x 1 F (t đb - t 0 ) dt (2 ) Với : λ - Hệ số dẫn nhiệt của sản phẩm (Kcal/mh 0 C) α - Hế số cấp nhiệt của môi trường truyền lạnh (Kcal/mh 0 C) (1 ) và (2 ) suy ra : q'. λ α (chuẩn số Bi ) δ - Khoảng cách ngắn nhất từ bề mặt đến tâm (tức 1/2 bề dày của sản phẩm) (m) http://www.ebook.edu.vn - 48 - α - Hệ số cấp nhiệt khi làm lạnh đông (Kcal/m2h.c) λ - Hệ