Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu đặc biệt. Mọi người xem rồi sẽ biết Chƣơng 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THỰC PHẨM THỦY SẢN 1.1. Các quan điểm về thực phẩm và phi thực phẩm 1. 2. Tính chất chung của thực phẩm thủy sản Phần II. NGUYÊN LÝ CÁC QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN 1. Khái niệm về bảo quản thực phẩm 2. Sự cần thiết của việc bảo quản nguyên liệu thuỷ sản Chƣơng II. NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN THỨ NHẤT 2.1. Khái quát về nguyên lý bảo quản thứ nhất 2.2. Các tác nhân gây hƣ hỏng thực phẩm thủy sản 2.3. Ứng dụng nguyên lý trong các phƣơng pháp bảo quản thực tế sản xuất Chƣơng III. NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN THỨ HAI
PHẦN I KHÁI NIỆM CHUNG Chƣơng KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THỰC PHẨM THỦY SẢN 1.1 Các quan điểm thực phẩm phi thực phẩm Trong thực tế có nhận thức người khác phần ăn hay gọi thực phẩm phần không ăn (phi thực phẩm) Tuy nhiên quan niệm người phân biệt lại không giống nhau, thay đổi theo nhiều nguyên nhân đặc điểm sinh học người nhận thức khác (địa phương, tập quán, tôn giáo, nhận thức khoa học…) Thông thường, ta phân loại ra: + Thực phẩm: rau, trái, thịt, cá, đậu, tôm… + Phi thực phẩm: đá, xương, gỗ, vỏ, da, lông, … Tuy nhiên, thực tế có lẫn lộn loại Và nhờ có tri thức mà người phân biệt phần nên ăn hay nên tránh ăn loại phần lợi Tính chất chung thực phẩm thủy sản Tính chất vật lý thực phẩm thủy sản a Hình dạng cá Hình dạng tự nhiên cá phức tạp, loại cá có hình dạng riêng đặc trưng phụ thuộc nhiều đến điều kiện sống chúng Hình dạng cá phân thành dạng sau đây: - Hình thoi - Hình tên - Hình dẹp - Hình rắn Khi nghiên cứu dạng hình học cá ta thường ý tới số bề mặt riêng cá đặc trưng tỷ số diện tích bề mặt F thể tích V (F/V) b Độ chặt chẽ thịt cá Độ chặt chẽ thịt cá sử dụng để đánh giá phẩm chất cá Thịt cá chặt chẽ nghĩa có độ đàn hồi cao tức cá tươi tốt Độ đàn hồi cá sau chết thời gian định tăng lên đến cực đại sau giảm xuống, giai đoạn chất lượng cá đảm bảo tốt Độ chặt chẽ cá gắn liền với trình tê cứng thối rữa cá c Khối lƣợng riêng Trong thể cá, nước chiếm tỷ lệ lớn khoảng 80% Những phần lại trừ mỡ đa số có khối lượng riêng gần nước Vì vậy, khối lượng riêng cá gần Khối lượng riêng cá thay đổi theo nhiệt độ thân cá d Điểm băng Điểm băng cá nhiệt độ bắt đầu kết băng làm lạnh cá Điểm băng cá thấp 0oC Điểm băng loài cá khoảng -0,6oC đến -2,6oC Các nhân tố thời vụ, phương pháp đánh bắt, hoàn cảnh sinh sống, tuổi tác, thời gian phương pháp bảo quản ảnh hưởng đến điểm băng Trong trình cá bị đông lạnh điểm băng chúng hạ dần đến toàn nước thể cá đóng băng hết tức đạt đến điểm kết tinh Nhiệt độ điểm kết tinh thịt cá động vật thuỷ sản khoảng -55oC đến -60oC e Nhiệt dung riêng (tỷ nhiệt) C (kcal/kg.oC) Là lượng nhiệt thu vào (hoặc tỏa ra) để làm cho đơn vị vật thể tăng lên (hoặc giảm o đi) C với đơn vị kcal/kg.oC KJ/kg.oC Nhiệt dung riêng cá thay đổi theo nhiệt độ lượng nước tổ chức thịt Nhiệt dung riêng cá biến đổi tỷ lệ thuận với lượng nước thể chúng Trong phạm vi nhiệt độ định, nhiệt dung riêng cá thường tính theo công thức sau: Cc = CnW + CckN Kcal/kgoC Trong đó: Cn,Cck : Nhiệt dung riêng nước chất khô cá, Kcal/kgoC W, N : Hàm lượng nước chất khô cá % Trong thực tế, nhiệt dung riêng cá lạnh đông tính sau: Cc = Cn (1 – B)W + CbBW + Cck(1 - W) Kcal/kgoC Trong đó: Cck,Cb,Cn: Nhiệt dung riêng chất khô, băng nước cá với Cck = 0.334 ; Cb = 0.52 ; Cn = , Kcal/kgoC W, N : Hàm lượng nước chất khô cá % B : Lượng nước bị đóng băng (%) – lấy nhiệt độ cần tính toán nhiệt dung riêng Để đơn giản người ta tính nhiệt dung riêng cá điểm băng theo công thức: - Nhiệt dung riêng cá điểm băng: W 334 N o C Kcal / kg C c 100 - Nhiệt dung riêng cá điểm băng: W 334 N o C Kcal / kg C c 100 Nhiệt dung riêng cá trước lúc đông kết lớn sau đông kết Nhiệt dung riêng cá nhiều mỡ tính: Cc = 0.35 +0.0016t Kcal/kgoC Nhiệt dung riêng cá phụ thuộc vào nhiệt độ, hàm lượng nước cá (w/m.độ) f Hệ số dẫn nhiệt Hệ số dẫn nhiệt số lượng nhiệt truyền qua đơn vị diện tích vật thể đồng đơn vị thời gian hiệu số nhiệt độ vật thể 1oC Hệ số dẫn nhiệt cá thành phần hóa học cá định mà đặc biệt hàm lượng mỡ Hệ số dẫn nhiệt cá tỷ lệ nghịch với hàm lượng mỡ cá Hệ số dẫn nhiệt cá tính theo công thức: c = oW + 1N Kcal/m.h.oC Trong đó: o, 1 : hệ số dẫn nhiệt nước chất khô cá Kcal/m.h.oC W, N : Hàm lượng nước chất khô cá % Hệ số dẫn nhiệt cá lạnh đông tính theo công thức: c o A B tc lg ( T ) th Trong đó: o, c : hệ số dẫn nhiệt cá nhiệt độ tới hạn tth nhiệt độ cuối tc, o Kcal/m.h C A ,B : hệ số thực nghiệm (A = 0.662 ,B = 0.148) g Nhiệt hàm I (kJ/kg) Là hàm số trạng thái nhiệt vật thể biểu thị lượng cung cấp lấy khỏi vật thể để biến đổi trạng thái nhiệt vật thể Nhiệt hàm cá phụ thuộc vào thành phần hóa học cá, loại cá có nhiệt hàm riêng Ở nhiệt độ cao 0oC nhiệt hàm cá tính: i1 = Cc + t = Cc(t1 + t2) Kcal/kg Trong đó: i1 : biến đổi nhiệt hàm cá từ nhiệt độ ban đầu t1 đến nhiệt độ cuối t2 Kcal/kg Cc : Nhiệt dung riêng cá Kcal/kgoC Ở nhiệt độ thấp 0oC nhiệt hàm cá tính: i2 = WBr + WBCb(t3 – tc) + (1 – B)W.Cd(t3 – tc) + (1 – W)Cck(t3 – tc) Kcal/kg Trong đó: W : hàm lượng nước cá % B : hàm lượng nước kết băng cá nhiệt độ đông kếtcuối tc , % r : nhiệt kết băng Kcal/kg Cb,Cd,Cck : nhiệt dung riêng nước đá, dịch tế bào chất khô cá, Kcal/kgoC Lượng nước kết băng cá tính theo công thức sau: A B D tc(1tth) lg Trong đó: A, D : số thục nghiệm – A = 106 D = 0.24 tth : nhiệt độ tới hạn oC Sự biến đổi nhiệt hàm cá phụ thuộc vào nhiệt độ cá Ở nhiệt độ - 1oC đến – 3oC nhiệt hàm tăng nhanh nhiệt độ thấp – 8oC biến đổi nhiệt hàm h Hệ số dẫn nhiệt Hệ số dẫn nhiệt độ tốc độ cân nhiệt độ vật thể có nhiệt độ không đồng a C. Trong đó: a : hệ số dẫn nhiệt độ : hệ số dẫn nhiệt : khối lượng riêng C : nhiệt dung riêng m2/h kcal/m.h.oC kg/m3 kcal/kg.oC 2 Thành phần hoá học thực phẩm thủy sản a Khái quát chung - Thành phần hoá học biểu thị giá trị dinh dưỡng - Thành phần hoá học động vật thuỷ sản tương tự động vật cạn chim - Thành phần hoá học động vật thuỷ sản gồm có: nước, protein, lipid, glucid, muối vô cơ, vitamin, men (enzyme), hormone (kích thích tố), chất ngấm ra, sắc tố - Hàm lượng lipid cá thay đổi đáng kể tỷ lệ nghịch với lượng nước thể - Sự khác thành phần hoá học nguyên liệu có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ hư hỏng - Thành phần hoá học động vật thuỷ sản thường khác theo giống loài, hoàn cảnh sống, trạng thái sinh lý, giới tính, mùa vụ, thời tiết, … * Các yếu tố ảnh hƣởng đến thành phần hoá học: Giống loài Mùa vụ Vị trí thể Thời kỳ sinh sản Thức ăn Thời tiết Độ tuổi Giới tính Trạng thái sinh sống 10 Ngoại cảnh - Trong trình chế biến, lipid dễ bị oxy hoá gặp điều kiện thuận lợi (nhiệt độ, oxy không khí,…) Sản phẩm tạo thành: aldehyt, ceton, xetoacid, … gây mùi ôi, khét khó chịu làm sản phẩm có màu sẫm tối * Trong chế biến, người ta phân loại cá theo lượng mỡ sau: + Cá mỡ: lượng mỡ < 4% cá nhám, cá bạc, cá đuối, cá thu,… + Cá mỡ vừa: lượng mỡ – 8% cá chép, cá nục, cá trắm,… + Cá nhiều mỡ: lượng mỡ – 15% cá trích, cá mòi,… + Cá nhiều mỡ: lượng mỡ > 15% cá mè, cá mòi dầu,… Việc phân chia có tính chất tương đối lượng mỡ phụ thuộc vào thời tiết, mùa vụ, đực cái,… phân hạng phải xem xét cụ thể Thành phần hoá học số động vật thuỷ sản Loài Thành phần hoá học (g/100g) Species Composition Nước Protein Lipid Khoáng Cá trích- Herring 69 17,3 11,3 2,1 Cá thu- Markerel 67,2 19 12,2 1,6 Cá đuối- Skate 88,7 21,5 0,7 1,2 Cá hồi- Salmon 63,6 22,5 13,4 1,4 Cua- Crab 78,5 17,3 1,9 1,8 Tôm- Shrimp 78,2 18,1 0,8 1,4 Tôm hùm- Lobster 78,5 16,9 1,9 2,2 Mực- Squid 80,2 16,4 0,9 1,0 Hầu- Oyster 84,6 8,4 1,8 1,8 Vẹm- Mussel 78,6 14,4 2,2 1,5 Điệp- Scalope 79,8 13,3 0,2 1,4 Thành phần hoá học thịt cá gầy cá béo (%) Nước Protein Lipid Gluxit Khoáng Water Protein Lipids Carbohydrate Minerals Cá gầy 80 16-19 0,1-2 < 0,5 0,5-2 Cá béo 60-80 16-19 2-2,2 < 0,5 0,5-2 * Khi nghiên cứu giá trị dinh dưỡng, dùng giá trị lượng để biểu thị tiêu hoá hoàn toàn: gam protit toả nhiệt lượng 23,64 KJ gam gluxit toả nhiệt lượng 39,54 KJ gam lipid toả nhiệt lượng 17,57 KJ b Protein - Được cấu tạo từ acid amin - Protein thành phần quan trọng chủ yếu thịt động vật thuỷ sản Nó chiếm khoảng 70- 80% tỷ lệ chất khô - Khi động vật sống, protein giữ vai trò quan trọng hoạt động sống sinh trưởng, phát triển, điều hoà hoạt động tế bào Khi động vật chết, tác động yếu tố enzyme, nhiệt độ, bị phân giải thành acid amin, tác động vi sinh vật gây nên hư hỏng nguyên liệu - Protein động vật thuỷ sản có tất acid amin chủ yếu giống protein động vật cạn - Điểm đẳng điện (pI) khoảng 4,5-5,5 Tại protein có tính tan - Protein chia loại: protein đơn giản protein phức tạp - Đặc điểm chung Protein dễ bị biến tính tác dụng nhiệt độ, kiềm, muối kim loại nặng, - Protein tổ chức thịt chủ yếu nằm sợi cơ, nơi chứa Protein hoàn hảo * Protein hoàn hảo: loại Protein có chứa đầy đủ acid amin cưỡng với tỷ lệ cân đối Các acid amin có thịt động vật, thịt cá - Protein chia làm ba nhóm sau: + Protein cấu trúc (protein tơ cơ) + Protein tương + Protein mô liên kết Protein cấu trúc (structural proteins) - Chiếm 70-80% (protein cá); 77-85% (protein mực ống) - Gồm actin, myosin, tropomyosin actomyosin đảm nhận chuyển động - Myosin actin protein tơ tham gia trực tiếp vào trình co duỗi - Tan dung dịch muối trung tính có nồng độ ion tương đối cao (> 0,5M) Protein tương (Sarcoplasmic proteins) - Chiếm khoảng 25-30% (protein cá); 12-20% (protein mực ống) - Gồm có myoglobin, myoalbumin, globulin enzyme - Tan nước dung dịch muối trung tính có nồng độ ion thấp (< 0,15M) - Hầu hết protein chất bị đông tụ đun nóng nước nhiệt độ 500C - Myoglobin cá dễ bị oxy hoá thành metmyoglobin - Khả hoà tan - Các protein tương cản trở trình tạo gel Protein mô liên kết - Chiếm 3-10% Gồm có collagen, elastin Không tan nước, dung dịch kiềm dung dịch muối có nồng độ ion cao Cơ thịt loài cá có độ bền học cao chứa nhiều collage so với loài cá có cấu trúc mềm mại Tính ổn định protein cá *Cấu trúc protein cá dễ thay đổi yếu tố vật lý thay đổi *Các phương pháp bảo quản đông lạnh, ướp muối, dẫn đến biến tính protein *Khi protein bị biến tính điều kiện kiểm soát, sử dụng đặc tính chúng cho mục đích công nghệ *Các sợi trì dạng ban đầu 50oC *Sự biến tính thể rõ nhiệt dộ 60oC, nước rõ ràng 70oC *Ở nhiệt độ cao 60oC, protein thịt biến tính khả giữ nước Điều tiếp tục thịt nấu chín thời gian 100oC Một số protein a/ MYOSIN - Chiếm 40- 45% tổng lượng Protein thịt - Nhiệt độ đông đặc: 45- 50oC; điểm đẳng điện: 5- - Myosin tan dung dịch muối trung tính cho nước vào hoà loãng môi trường acid bị kết tủa b/ ACTIN - Actin thành phần thứ hai sau myosin, chiếm 15- 20% tổng lượng Protein - Actin tồn hai dạng: + G actin: hình cầu, tan nước + F actin: hình sợi, không tan nước Hai dạng chuyển hoá lẫn c/ ACTOMYOSIN (actin + myosin): thịt chiếm 10% tổng lượng Protein d/ MYOALBUMIN: chiếm 1- 1.5% tổng lượng Protein Nhiệt độ đông đặc: 45- 470C e/ MYOGEN (còn gọi miosinogen) - Chiếm khoảng 16% tổng lượng Protein - Nhiệt độ đông đặc: 55- 600C f/ COLAGEN - Các sợi colagen tạo nên cấu trúc màng mỏng mô liên kết - Colagen có nhiều da, xương, gan, sụn - Trong môi trường tự nhiên, colagen bị thuỷ phân enzyme pepsin enzyme colagenase Ở nhiệt độ lớn 80 0C, colagen bị thuỷ phân, gọi tượng gelatin hoá g/ ELASTIN - Elastin có tính đàn hồi cao, có nhiều thành phần dây chằng, đốt sống khó tiêu hoá - Elastin bền với nhiệt, acid enzyme Protease Nó bị thuỷ phân enzyme papain c Chất ngấm (Các chất trích ly chứa nitơ) Khi ngâm thịt động vật thuỷ sản nước ấm nước nóng có số chất thịt hoà tan môi trường Ta gọi chất chất ngấm Các chất trích ly chứa nitơ chất chứa nitơ phi protein có khả hoà tan nước có khối lượng phân tử nhỏ - Chất ngấm có giá trị mặt dinh dưỡng, thành phần tạo giá trị cảm quan cho nguyên liệu tạo mùi vị đặc trưng nguyên liệu có tác dụng kích thích tiết dịch vị nên làm tăng khả tiêu hoá - Các chất trích ly chứa nitơ quan trọng nhà chế biến thuỷ sản - Hàm lượng chất ngấm thay đổi tuỳ theo giống loài, độ tuổi, giới tính, … - Lượng chất ngấm động vật thuỷ sản nhiều động vật cạn; nhuyễn thể nhiều cá; cá xương sụn nhiều cá xương cứng Lý giải điều tổ chức thịt loài khác Các chất trích ly chứa nitơ Thành phần theo Cá Giáp xác Gia cầm Cơ thịt mg/100g trọng lượng động vật tươi có vú Tuyết Trích Nhám Tôm hùm Cơ đùi Tổng lượng chất hoà 1.200 1.200 3.000 5.500 1.200 3.500 tan Tổng acid amin tự 75 300 100 3.000 440 350 Arginine < 10 < 10 < 10 750 < 20 < 10 Glycine 20 20 20 100-1.000 < 20 < 10 Acid glutamic < 10 < 10 < 10 270 55 36 Histidin < 1,0 86 < 1,0 < 10 < 10 Proline < 1,0 < 1,0 < 1,0 750 < 10 < 10 Creatine 400 400 300 550 Betaine 0 150 100 Trimethylamin oxide 350 250 500100 0 1.000 Anserine 150 00 280 150 Carnosine 0 0 180 200 Urea 0 2.000 35 - MỘT SỐ CHẤT NGẤM RA ĐIỂN HÌNH - Trimethylamine oxide (TMAO) - Acid amin tự - Urê - Amoniac - Betain Trimethylaminoxyt (TMAO) Công thức cấu tạo O=N CH3 CH3 CH3 TMAO N TMA CH3 CH3 CH3 Đặc điểm - TMAO thành phần đặc trưng quan trọng nhóm chất chứa nitơ phi protein loài cá biển với lượng từ 1-5% mô (theo trọng lượng khô), đặc biệt loài cá nước động vật cạn - TMAO có mùi thơm tươi dễ chịu, thành phần tạo mùi thơm chủ yếu chất ngấm - TMAO cá đáy nhiều cá nổi, cá thường tập trung nhiều thịt đỏ - Hàm lượng TMAO mô phụ thuộc vào giống loài, mùa vụ, điều kiện sống, ngư trường đánh bắt, - TMAO dễ bị khử thành TMA tác dụng loài vi khuẩn micrococci flavobacter, Pseudomonas làm cho mùi thơm tươi giảm, xuất mùi - TMAO tác dụng enzyme TMAO-aza bị phân giải thành dimethylamin (DMA, (CH3)2NH) Formaldehyt (HCHO) - Trong qúa trình thối rữa, TMAO bị phân giải đến NH3 gây mùi thối Các acid amin tự Các acid amin tự chiếm khoảng 0,5 – 2% trọng lượng thịt Chúng góp phần tạo nên mùi vị thơm ngon đặc trưng nguyên liệu Lượng acid amin tự nhiều vi khuẩn gây hư hỏng phát triển nhanh sinh mùi amoniac Các loài cá có thịt sẫm thường vận động cá ngừ, cá thu có hàm lượng histidin cao Urê - Urê có phổ biến tất thịt cá, nói chung có 0,05% thịt cá xương - Các loài cá sụn biển có lượng lớn urê (1-2,5%) - Urê phân huỷ thành NH3 CO2 tác dụng enzyme ureaza vi sinh vật - Do urê hoà tan nước thấm qua màng tế bào nên dễ tách khỏi miếng fillet Amoniac - Trong thịt cá tươi có lượng nhỏ amoniac - Amoniac có mùi đặc trưng (mùi khai) - Trong cá xương, lượng amoniac thấp bị hư hỏng vi sinh vật lượng amoniac tăng nhanh - Khi trình hư hỏng thịt cá diễn ra, pH thịt chuyển sang môi trường kiềm lượng amoniac tăng lên tạo nên mùi ươn thối cá Betain - Có nhiều loài nhuyễn thể, đặc biệt mực, sò, ốc, phần trắng mực khô có nhiều betain - Betain thành phần tạo nên mùi thơm tươi đặc trưng cho nhuyễn thể, mực - Betain cá có ít, cá biển hàm lượng betain nhiều cá nước - Betain kết tủa cồn, hình thành dạng lấp lánh vẩy cá Nếu dùng NaOH thuỷ phân sinh trimethylamin Betain tác dụng với acid tạo thành loại muối đễ tan nước không tan cồn nguyên chất Các chất hữu không đạm: quan trọng glycogen - Glycogen có mùi thơm tươi, có nhiều nhuyễn thể, đặc biệt hầu - Glycogen chất dự trữ lượng cho làm việc bắp chủ yếu nằm gan, số tổ chức thịt Lượng glycogen giảm thể đói, cá chết đánh bắt cá giãy dụa nhiều colagen giảm nhanh chóng - Khi hoạt động nhiều, Glycogen thịt bị phân giải thành acid lactic làm cho pH thịt cá giảm xuống Chất béo (lipid) - Hàm lượng lipid cá dao động nhiều (0,1-30%) - Cá phân loại theo hàm lượng chất béo sau: Cá gầy ( 70oC) Enzyme bị đình hoạt động Thường nhiệt độ 40- 450C nhiệt độ tốt cho hoạt động Enzyme (nhất Enzyme hệ pepsin (có dày) hệ trypsin (có tuỵ tạng, ruột) V V vmax -vmax topt T0 pHopt pH * pH: Enzyme nhạy cảm với thay đổi pH pHopt hệ Enzyme pepsin: 1.5- 2.5 pHopt hệ Enzyme trypsin: 8- PHopt Enzyme amylase: 5- * Diện tích tiếp xúc Enzyme chất: Khi thể tích chất lớn làm cho Enzyme khó tiếp xúc trình xúc tác Nếu chất phân chia nhỏ, tức tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với Enzyme phản ứng xảy nhanh * Hàm lượng nước: Enzyme hoạt động chất có hàm lượng nước định, lượng nước chất bị giảm xuống 15% tốc độ phản ứng giảm xuống mạnh - Ở động vật thuỷ sản, Enzyme tồn vị trí khác Được chia làm hai nhóm chính: Enzyme hệ cơ: Là Enzyme có tổ chức thịt, điển hình Cathepsin, Cathepsin D giữ vai trò yếu Nó có thịt, gan - Enzyme cuả cá có số đặc tính bản: + Nhiệt độ tối thích: 30- 500C + pH tối thích: 4- - Cathepsin dễ bị ức chế có mặt muối Ở nồng độ muối 5% Cathepsin bị ức chế mạnh Enzyme hệ tiêu hoá: Là Enzyme có đường tiêu hoá Khi cá sống, Enzyme có chức phân giải thức ăn Khi cá chết, tiếp tục phân giải thức ăn lại cá, đồng thời phân giải chất tổ chức thịt, xảy phần bụng cá làm cho cá mau chóng bị ươn thối Vì muốn kéo dài thời gian bảo quản, tàn trữ cá ta nên loại bỏ nội tạng trước học, hóa lý, sinh hóa nhiều, nhiên thời gian kéo dài, có thay đổi độ màu dung dịch, số vi sinh vật phát triển để lâu Phƣơng pháp thiết bị Lắng trọng lực Thông thường dung dịch huyền phù để yên trạng thái tĩnh, tác dụng lực trọng trường hạt rắn, chuyển động xuống với tốc độ lắng v, tập trung đáy thiết bị tạo thành cặn lắng Phần nước bên lấy riêng Phân riêng theo phương pháp suất thấp, thời gian lâu, thiết bị cồng kềnh Có thể cho dòng chảy hỗn hợp theo phương ngang (hoặc nghiêng) với tốc độ dòng thích hợp, kết hợp với thay đổi phương dòng, tạo lực quán tính làm tăng cường trình lắng Quá trình lắng trọng lực thông thường có thiết bị sau áp dụng cụ thể hỗn hợp khác nhau: - Đối với hệ bụi (khí-rắn): thiết bị lắng nhiều ngăn, vận hành, dòng khí bẩn vào thiết bị chia thành phần tương ứng với số ngăn lắng Quá trình thực ngăn theo thời gian qua hết ngăn, khí trở nên tập trung lại khỏi thiết bị, bụi lắng đọng lại bề mặt ngăn lắng - Đối với hệ huyền phù (hệ lỏng-rắn): thực thiết bị lắng hình phễu, thiết bị lắng kiểu cưa trình thực gián đoạn, bán liên tục, hay liên tục Lắng ly tâm Trong kỹ thuật người ta thường sử dụng phương pháp tạo lực ly tâm: - Cho dòng chảy hỗn hợp chuyển động xung quanh đường tâm cố định, theo phương pháp này, ta có thiết bị lắng gọi cyclon - Cho thùng hình trụ quay xung quanh đường tâm Theo phương pháp thiết bị lắng gọi máy ly tâm lắng Lắng trường tĩnh điện Thiết bị bao gồm hai cực điện âm dương đặt song song nối với nguồn phát điện chiều Giữa hai cực hình thành trường tĩnh điện, hiệu điện hai cực đủ lớn phân tử khí hạt bụi bị ion hóa chuyển động cực trái dấu lắng Điều kiện để thực lắng điện là: - Trường tĩnh điện đủ mạnh - Độ tích điện cho hệ bụi đạt khoảng 108ion/cm3 Trong điện trường, hạt bụi kết hợp với nhau, tạo thành hạt có kích thước lớn hơn, làm tăng trình lắng 6.4 Quá trình lọc 6.4.1 Bản chất trình Lọc trình tách thành phần rắn không tan hỗn hợp huyền phù qua lớp lọc (vải, màng xốp), bả giữ lại lớp lọc, dung dịch xuyên qua màng lọc áp suất dư so với áp suất phía bên màng lọc Quá trình lọc thường áp dụng làm dung dịch việc lấy hạt rắn lơ lửng sản xuất rượu, bia, dầu ăn, sy ro 6.4.2 Lý thuyết Quá trình lọc dùng để tách riêng pha là: rắn – lỏng (lỏng – rắn), rắn – khí Các pha đặc trưng tính không tan lẩn khả tách rời Sản phẩm trình dung dịch yêu cầu suốt cặn bả chứa dung dịch để giảm hao hụt Cần lưu ý lớp cặn lọc vật liệu lọc Sau lọc dung dịch suốt không thay đổi thành phần hóa học nhiên có số thay đổi: Chất lượng sản phẩm tăng tạp chất Thay đổi trạng thái màu sắc Hao hụt vật chất Loại số vi sinh vật Quá trình lọc thực nhằm vào mục đích sau chế biến thực phẩm: Chuẩn bị cho trình (lọc nước sản xuất nước giải khát) Tách cấu tử sau thực trình (than hoạt tính, sản phẩm trung hòa) Làm sạch, nâng cao chất lượng sản phẩm (lọc đường, làm nước quả, bia) Thu hồi chất rắn (sản xuất tinh bột, chế phẩm enzyme) 6.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình lọc Tốc độ lọc giai đoạn đầu trình tăng nhanh sau đạt đến cực đại giảm xuống lớp lọc tăng dần lên Dựa vào tính chất trình, người ta nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình lọc sau: Chênh lệch áp suất ∆p: Khi ∆p tăng, tốc độ lọc tăng lên có giới hạn Tuy nhiên, ∆p lớn bả bị nén chặt lại (thể tích giảm xuống) ống mao quản bị thu hẹp lại, lúc tốc độ lọc tăng chậm so với tăng áp suất đến mức giảm, chất lỏng qua lớp lọc Mặt khác, ∆p tăng cao làm rách màng lọc phá lớp vật ngăn hoàn toàn lợi cho trình lọc Tính chất cặn lọc (bả) Có hai loại cặn lọc: Loại không nén được, loại hạt không bị biến dạng dạng tinh thể, chúng phân bố tạo thành lổ với kích thước không đổi lực ép thay đổi, lượng dung dịch có bả không thay đổi Loại nén được, loại hạt bị biến dạng, áp lực tăng chúng bị nén chặt lại Nếu cặn xốp, độ nhớt nhỏ, lọc nhanh Khi cặn nhỏ, dẻo, độ nhớt cao nên khó lọc (ví dụ: dịch nước quả, dung dịch đường, dung dịch có chứa tinh bột) Trong trường hợp cần phải thay đổi cấu trúc cặn lọc: làm giảm độ nhớt dung dịch cách tăng nhiệt độ trước lọc sử dụng bột trợ lọc chất bột không tan có lổ rổng kích thước nhỏ, tạo thành lớp vải lọc giữ lại hạt cặn có kích thước nhỏ Loại bột trợ lọc thường sử dụng diatomit, lượng sử dụng khoảng 0.1%-0.2% so với trọng lượng chất khô dung dịch Tính chất lớp vật ngăn bề dày ảnh hưởng đến tốc độ lọc Thường sử dụng lớp vật ngăn xốp, mỏng dễ thay Thí dụ vải lọc, màng xốp, tơ nhân tạo cát sỏi 6.4.4 Phƣơng pháp thực trình Có thể thực trình lọc phương pháp sau: Lọc với tốc độ lọc không đổi (V = const) Để giữ tốc độ lọc không đổi cần tăng áp lực để thắng trở lực lớp bả ngày tăng Lọc với áp suất không đổi (∆p= const) Trong trình lọc tốc độ lọc giảm đi, chiều dày lớp lọc tăng lên Lọc điều kiện nhiệt độ thấp Lọc điều kiện nhiệt độ cao Lọc gián đoạn/ Lọc liên tục 6.4.5 Thiết bị Các loại thiết bị lọc phổ biến công nghiệp thực phẩm lọc khung (lọc ép), lọc chân không, lọc túi, lọc ống … Yêu cầu thiết bị lọc có suất phù hợp, hao hụt ít, thao tác thuận lợi, dễ thay Năng lượng sử dụng trình lọc để tạo chênh lệch áp lực hai đầu lọc thường điện năng, lượng tiêu hao không lớn giảm thao tác thủ công nặng nhọc a Thiết bị lọc ép Thiết bị lọc ép làm việc gián đoạn, nghĩa nhập liệu dung dịch liên tục, nước sau lọc chảy liên tục, tháo bã theo chu kỳ Thiết bị lọc ép cấu tạo phận chủ yếu khung (còn gọi lọc khung bản) Khung giữ vai trò chứa bã lọc nơi nhập liệu vào, lọc tạo bề mặt lọc với rãnh dẫn nước lọc Khung thường chế tạo với tiết diện vuông, xung quanh hình thành bề mặt phẳng nhẵn nhô lên tạo tiếp xúc bít kín lúc ghép khung Trong thực tế sản xuất, thiết bị lọc khung dễ vận hành bảo trì, thường ứng dụng sản xuất nước quả, chế biến rượu, lọc dung dịch đường Hình 4.1.Thiết bị lọc khung b Thiết bị lọc chân không Thiết bị lọc chân không vận hành liên tục, bả lọc lấy môi trường áp suất khí Có hai loại thiết bị thông dụng dạng lọc chân không là: thiết bị lọc thùng quay chân không thiết bị lọc đĩa chân không Thiết bị lọc thùng quay chân không: Bao gồm thiết bị hình trụ ngang, bên phân ngăn riêng biệt, ngăn có đường ống nối với trục rỗng tâm thùng quay Hệ thống đường ống với trục rổng tạo thành đường hút chân không dẫn nước lọc Khu vực sấy hổ trợ cấu băng tải ép bớt nước lọc nước rửa Tại khu vực rửa bố trí vòi phun nước, việc tách bả lọc thực cấu khác nhau: dao cạo, dây cạo, lăn băng tải Hình 4.2.Thiết bị lọc thùng quay chân không Thiết bị lọc đĩa chân không: Hoạt động tương tự lọc thùng quay chân không, thùng quay thay đĩa lọc Đĩa lọc hình tròn ghép hình quạt, hình quạt gọi lọc giữ vai trò giống ngăn lọc thùng quay Các đĩa nối với thiết bị cạo để tách bả lọc cách liên tục Các loại thiết bị nhìn chung mang tính chất gọn, giá nhân công thấp, suất cao Tuy nhiên, chúng có giá thành đầu tư cao, cho bả lọc có độ ẩm tương đối cao 6.5 Quá trình phối trộn 6.5.1 Bản chất Là trình học pha trộn hay nhiều cấu tử khác để thu hổn hợp đồng đáp ứng yêu cầu định trước khuấy trộn thành phần hổn hợp để chúng phân bổ Phối trộn thông thường không mang tính chất bảo quản mà nâng cao chất lượng cảm quan thực phẩm 6.5.2 Lý thuyết Quá trình phối trộn chế biến thực nhằm mục đích sau: - Nâng cao chất lượng sản phẩm mặt cảm quan dinh dưỡng - Tạo sản phẩm mới: Phối trộn nhiều loại nguyên liệu loại khác nguồn gốc, tính chất, số lượng (thí dụ: làm thuốc, thức ăn, bột cho trẻ em) - Hổ trợ cho số trình công nghệ - Điều chỉnh thành phần có hổn hợp để đạt yêu cầu (điều chỉnh chất khô đồ hộp) - Phân bố đồng cấu tử hổn hợp - Tạo điều kiện cho trình hóa học sinh học tiến triển nhanh hơn, triệt để - Tăng cường khả trao đổi nhiệt - Chống tượng tạo nhiệt cục cách tạo xáo trộn đối lưu cưỡng để nhiệt độ đồng - Chống lắng cặn số thiết bị Nguyên liệu đưa vào trình phối trộn thường khác tính chất vật lý, hóa học, sinh học, cảm quan, loại nguyên liệu tương ứng với giá trị chất lượng định Phối trộn loại nguyên liệu với để bù trừ cho thành phần chất lượng Sản phẩm thu cân đối mặt chất lượng so với cấu tử nguyên liệu Trong thực tế, tỉ lệ phối trộn cấu tử tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể cho dạng công thức Quá trình phối trộn thực với loại nguyên liệu có pha khác pha với Trường hợp pha phối trộn chất lỏng với chất lỏng nước sirô đường, trộn thể rắn bột rời với sản xuất bánh mì, bánh kẹo, thức ăn gia súc, thuốc Các thành phần khác pha với trộn với trộn sirô đường với bột, acid, vitamin, đường dạng tinh thể trộn với nước Khi phối trộn thành phần dễ dàng hòa tan vào tạo thành hỗn hợp đồng dạng dung dịch đồng pha không vào nhau, sản phẩm phối trộn hỗn hợp cấu tử riêng lẻ Trong trường hợp này, để cấu tử phân bố hỗn hợp cần phải có tác động tích cực trình đảo trộn Trong trình phối trộn thành phần nguyên liệu tiếp xúc với xảy khả tạo liên kết hóa học hóa lý với Sự liên kết xảy toàn hệ cấu tử số thành phần cấu tử (ví dụ: liên kết tanin nước với dung dịch gelatin tạo thành kết tủa phối trộn dung dịch nước với mục đích làm Quá trình phối trộn làm thay đổi số tính chất thành phần tham gia vào trình: a Biến đổi vật lý Hổn hợp hợp thành từ cấu tử có khối lượng riêng xác định, khối lượng riêng hỗn hợp tính theo công thức: ρhh = Ghh/Vhh Trong đó: ρhh : Khối lượng riêng hỗn hợp, kg/m3 Ghh: Khối lượng hỗn hợp, kg Vhh: Thể tích hỗn hợp, m3 Ghh = G1+G2+…+Gn G1+G2+…+Gn khối lượng tương ứng cấu tử nguyên liệu Vhh= V1+V2+…+Vn V1+V2+…+Vn thể tích tương ứng cấu tử nguyên liệu b Biến đổi trạng thái sản phẩm Dưới tác dụng lực đảo trộn trạng thái hổn hợp hình thành tùy thuộc vào trạng thái ban đầu cấu tử Trạng thái cấu tử có tỉ lệ cao (có thể gọi cấu tử chính) thường định trạng thái hỗn hợp sau phối trộn (thí dụ nước sau phối trộn với đường, acid tồn dạng lỏng) Trường hợp phối trộn hai hay nhiều cấu tử khác pha với tỉ lệ pha không chênh lệch nhiều trạng thái hỗn hợp trạng thái trung gian pha (thí dụ: trộn nước với bột mì thu bột nhào có trạng thái chất rắn chất lỏng) Trong số trường hợp đặc biệt có xảy liên kết hóa học hay hóa lý, trạng thái hỗn hợp chuyển hẳn từ pha sang pha khác c Những biến đổi khác Trong trình phối trộn tác dụng học cánh khuấy, phần tử thành phần hỗn hợp tiếp xúc với nhiều làm tăng khả liên kết phần tử độ đồng sản phẩm cao Nếu phần tử có xảy phản ứng hóa học tốc độ phản ứng tăng lên nhiều có đảo trộn Đảo trộn làm tăng tốc độ trao đổi nhiệt thiết bị truyền nhiệt sản phẩm sản phẩm sản phẩm 6.5.3 Thiết bị Việc lựa chọn thiết bị phối trộn có kích thước, loại phù hợp tùy thuộc vào loại khồi lượng thực phẩm phối trộn tốc độ vận hành cần thiết đòi hỏi mức độ phối trộn với việc tiêu hao lượng tối thiểu Quá trình phối trộn thực thiết bị riêng biệt thiết bị không chuyên dùng Hình 6.1.Vít phối trộn Các thiết bị phối trộn phân loại phù hợp với tính chất nguyên liệu: Bột khô hay dạng hạt rắn Chất lỏng độ nhớt thấp vừa Chất lỏng độ nhớt cao bột nhão Bột phân tán chất lỏng Về yêu cầu giống thiết bị khác Vật liệu không gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm, không gây mùi vị lạ, không làm thay đổi màu không làm giảm thành phần dinh dưỡng Trong thực tế sản xuất thường dùng thép không gỉ (inox) để làm vật liệu chế tạo thiết bị CHƢƠNG VII CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN Ở NHIỆT ĐỘ CAO 7.1 Quá trình chần 7.1.1 Lý thuyết Quá trình chần trình phục vụ cho nhiều chức khác nhau, trong chức vô hoạt enzym rau Người ta thường áp dụng phương pháp để xử lý nguyên liệu trước đưa vào trình sản xuất (tiệt trùng, sấy, lạnh đông…Quá trình chần thường kết hợp với trình bóc vỏ và/hoặc rửa thực phẩm để tiết kiệm lượng tiêu thụ không gian chi phí thiết bị Để mang lại hiệu vô hoạt enzyme đầy đủ, nguyên liệu gia nhiệt nhanh chóng đến nhiệt độ định sẳn, giữ khoảng thời gian định sau làm nguội nhanh chóng đến nhiệt độ môi trường Những yếu tố ảnh hưởng đến thời gian chần: - Loại rau - Kích thước nguyên liệu - Nhiệt độ chần - Phương pháp gia nhiệt Trong số quy trình, nhiệt độ trình chế biến không đủ để vô hoạt enzyme (lạnh đông, sấy, sản xuất đồ hộp…) thực phẩm không qua trình chần, biến đổi không mong muốn lên tính chất dinh dưỡng tính chất cảm quan trình tồn trữ Vì vậy, trình chần nguyên liệu trước đưa vào chế biến thực cần thiết cho tồn trữ sản phẩm Nếu trình chần thực không gây tổn hại không sử dụng trình chần, lý nhiệt độ đủ làm phá hủy tế bào giải phóng enzyme không đủ để vô hoạt chúng, vô hoạt số enzyme, điều dẫn đến phân hủy nhanh chóng thực phẩm trộn lẫn enzyme chất hòa tan Tính chịu nhiệt enzyme biểu giá trị D z Hai enzyme chịu nhiệt tìm thấy phổ biến rau cải catalase peroxidase, nguyên nhân gây hư hỏng trình tồn trữ enzyme đặc trưng xác định phù hợp kết thúc trình chần Peroxidase enzyme chịu nhiệt cao nên thấy vắng mặt hoạt động enzyme cho biết enzyme chịu nhiệt thấp bị vô hoạt Quá trình chần làm giảm số lượng vi sinh vật bề mặt thực phẩm cải thiện trình bảo quản sau Ví dụ trình tiệt trùng, thời gian nhiệt độ trình để đạt mục đích giảm số lượng tế bào vi sinh vật, trình chần không đầy đủ, lượng lớn vi sinh vật diện lúc ban đầu gây hư hỏng nhanh chóng sản phẩm sau Đối với trình lạnh đông sấy, không qua trình chần để giảm số lượng vi sinh vật dẫn đến phát triển nhanh chóng chúng rã đông làm ẩm trở lại Quá trình chần làm mềm mại tế bào rau cải, dể dàng trình đóng hộp có tác dụng khí nâng cao tỷ trọng thực phẩm tạo khoảng chân không hộp 7.1.2 Thiết bị Hiện có hai phương pháp phổ biến thực trình chần đưa thực phẩm qua nước bảo hòa nhúng vào nước nóng Cả hai loại thiết bị có đặc điểm đơn giản rẻ tiền, dể vận hành a Thiết bị chần nước: Thiết bị gồm băng tải chuyền mang thực phẩm qua buồng phun nước bảo hòa Thời gian lưu thực phẩm điều khiển thông qua tốc độ băng chuyền chiều dài buồng chứa, thông thường buồng có kích thước 15x1-1.5m Ưu điểm thiết bị giảm thất thoát chất hòa tan thực phẩm, lượng chất thải dễ dàng vệ sinh Tuy nhiên thiết bị bị giới hạn tính chất rữa sản phẩm cần thiết trình không đồng thực phẩm chất cao băng chuyền b Thiết bị chần nước nóng: Có nhiều loại thiết bị thiết kế khác để thực trình tùy thuộc vào nhiệt độ trì sản phẩm từ 70-100oC, sau đưa vào hệ thống làm mát nước Ưu điểm phương pháp tổng giá thành rẻ tận dụng hiệu lượng phương pháp dùng Nhược điểm việc xử lý lượng lớn nước có nguy nhiểm khuẩn chịu nhiệt Hình 1.1.Hệ thống chần thực phẩm 7.2 Quá trình trùng 7.2.1 Lý thuyết Thanh trùng trình xử lý nhiệt ôn hòa (gia nhiệt thực phẩm 100 oC) Đối với thực phẩm acid thấp (pH>4.5, sữa), trình làm hạn chế mối nguy đến sức khỏe mức thấp từ vi sinh vật gây hại kéo dài thời gian sử dụng thực phẩm nhiều ngày Đối với thực phẩm acid (pH