Môn công nghệ bảo quản và chế biến thủy sản bảo quản thủy sản bằng công nghệ sấy lạnh

1.2 Giới thiệu phương pháp Phương pháp sấy khô thủy hải sản dựa trên nguyên tắc làm giảm hoạt độ nước trong nguyên liệu để từ đó ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật cũng như các enzyme

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN THIÊN

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÔN CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

BẢO QUẢN THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ SẤY

LẠNH

GVHD

TS HỒ THỊ NGÂN HÀ

LỚP DH22TP

AN GIANG, THÁNG 10-2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

BẢO QUẢN THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ SẤY

LẠNH

GVHD: TS HỒ THỊ NGÂN HÀ

LỚP DH22TP

AN GIANG, THÁNG 10-2024

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH HÌNH iii

CHƯƠNG 1 1

GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Giới thiệu phương pháp 1

Chương 2 3

CƠ CHẾ HƯ HỎNG CỦA CÁ TƯƠI 3

2.1 Hư hỏng do enzyme 3

2.2 Sự hư hỏng do vi sinh vật 4

2.3 Hư hỏng do oxy hóa 6

CHƯƠNG 3 7

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH 7

3.1 Hệ thống thiết bị sấy 7

3.1.1 Cấu tạo của thiết bị sấy lạnh 7

3.1.2 Nguyên lý của sấy lạnh là gì 8

3.1.3 Ứng dụng trong bảo quản thủy sản 9

CHƯƠNG 4 14

KẾT LUẬN VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH 14

4.1 Ưu nhược điểm 14

4.1.1 Ưu điểm 14

Màu sắc, mùi vị và dinh dưỡng hải sản được giữ nguyên 14

Chất lượng thành phẩm đồng đều 14

Vệ sinh an toàn thực phẩm trong quá trình sấy 14

Thời gian sấy nhanh, tiết kiệm cho người dùng 14

Tiết kiệm điện năng khi sử dụng máy sấy lạnh hải sản 14

4.1.2 Nhược điểm 15

4.1.3 Tiền năng phát triễn 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Máy sấy lạnh công nghiệp sẽ có đầy đủ các bộ phận cần thiết để cho ra nguồn

thành phẩm chất lượng 8

Hình 2: Nguyên lý sấy lạnh thực phẩm 9

Hình 3: Sơ đồ quy trình sấy lạnh 11

Hình 4: Mực tươi và mực khô sấy lạnh 12

Hình 5: Tôm sấy 13

Hình 6: Cá mai sấy 13

Hình 7: Cá bò sấy 13

Hình 8: Cá cơm sấy 13

DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học của một số loài cá (% phần ăn được) 2

Bảng 2: : Những thay đổi ở cá do các loại enzyme khác nhau có trong cá gây ra 3

Bảng 3: Hợp chất gây hư hỏng do vi sinh vật tạo ra trong quá trình bảo quản cá tươi 5

Bảng 4: Các biến đổi trong quá trình sấy thủy hải sản 12

iii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

Thủy hải sản là một trong những nguồn lợi thực phẩm từ thiên nhiên rất được người tiêu dùng ưa chuộng vì những giá trị dinh dưỡng mà chúng mang lại Các loài thủy hải sản này rất giàu hàm lượng protein, điển hình như protein động vật với những phẩm chất tuyệt vời và dễ dàng được hấp thụ vào cơ thể con người Nguồn thực phẩm này còn cung cấp những khoáng chất, carbohydrates, vitamin, và một số thành phần dinh dưỡng khác đóng góp to lớn cho sức khỏe Tuy nhiên, các sản phẩm thủy hải sản thường có độ ẩm dao động từ 75 đến 90% Vì vậy, chúng rất nhạy cảm với nhiệt và dễ

hư hỏng ngay cả khi không có tạp nhiễm từ bên ngoài trong vòng 24 giờ Có đến 50%

số cá sau thu hoạch bị hư hỏng ở các nước đang phát triển Ngoài ra, các sản phẩm thủy hải sản chính trên thị trường hiện nay hầu như là sản phẩm sơ cấp Các sản phẩm đông lạnh chiếm tới 60,3% thị phần trong khi đó các sản phẩm thủy hải sản khô chỉ chiếm 7% [1 -3] Vậy nên hầu hết thủy hải sản khô được sử dụng rất ít Vậy nên việc bảo quản và xử lý thủy hải sản sau thu hoạch đúng cách sẽ góp phần tăng thêm thu nhập đáng kể cho ngư dân, đồng thời đảm bảo được an ninh lương thực và thực phẩm cho thế giới

1.2 Giới thiệu phương pháp

Phương pháp sấy khô thủy hải sản dựa trên nguyên tắc làm giảm hoạt độ nước trong nguyên liệu để từ đó ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật cũng như các enzyme phân hủy không mong muốn Sản phẩm có khả năng lưu trữ ở nhiệt độ môi trường trong thời gian dài, tạo điều kiện tốt cho việc vận chuyển và tiêu thụ các sản phẩm Trong

đó, việc ứng dụng sấy lạnh và sấy chân không nhiệt độ thấp là hai phương pháp mang lại hiệu quả sử dụng năng lượng tối ưu và kiểm soát tốt những giá trị dinh dưỡng, cảm quan có trong sản phẩm thủy hải sản

Sấy lạnh hay được gọi là sấy bơm nhiệt với tác nhân sấy là không khí Tác nhân sấy từ ngoài trời vào qua thiết bị bay hơi có nhiệt độ thấp, dưới điểm đọng sương của nước trong không khí Khi đó, nước trong không khí ngưng tụ tách ra làm cho không khí khô, áp suất riêng phần trong không khí giảm dần về 0, sau đó chúng được đưa qua

thiết bị ngưng tụ hay gọi là calorifer để trao đổi nhiệt đốt nóng tác nhân sấy, làm nhiệt

độ của chúng tăng lên từ 35-450C hoặc cao hơn, sau đó được đưa vào buồng sấy để sấy vật liệu ẩm Do nhiệt độ môi trường sấy thấp nên chất lượng sản phẩm sau khi sấy tốt Sấy chân không nhiệt độ thấp dựa trên nguyên lý cơ bản là sự phụ thuộc nhiệt độ sôi của nước vào áp suất mặt thoáng Nếu làm giảm áp suất môi trường xuống đến một áp suất mà ở đó nước trong vật liệu cần sấy bắt đầu sôi, sẽ tạo ra một chênh lệch áp suất rất lớn trong lòng vật liệu sấy và qua đó hình thành dòng ẩm chuyển động từ trong lòng vật liệu sấy ra ngoài bề mặt Ở điều kiện áp suất này, nước trong vật liệu sẽ sôi Khi nước trong vật liệu sấy sôi, hóa hơi và làm tăng áp suất trong vật liệu, thúc đẩy quá trình di chuyển ẩm từ trong ra ngòai bề mặt vật liệu sấy.Phương pháp này được tiến hành trong mội trường áp suất thấp và nhiệt độ thấp, nên chất lượng sản phẩm gần giống với sấy thăng hoa, tuy nhiên chí phí năng lượng giảm rất nhiều tạo điều kiện cho việc bảo quản sản phẩm thủy hải sản sau thu hoạch

Tên cá Nước Protein Lipid Khoáng

v

Cá trê 70,4 16,5 11,9 1,2

Bảng 1: Thành phần hóa học của một số loài cá (% phần ăn được)

Chương 2

CƠ CHẾ HƯ HỎNG CỦA CÁ TƯƠI

Cá chứa nhiều protein dinh dưỡng và tiêu hóa quan trọng, các axit amin thiết yếu, vitamin tan trong lipid, các chất dinh dưỡng vi lượng và axit béo không bão hòa cao

Nó chứa nước (75–85%) và có hoạt độ nước cao (0,98–0,99) khiến nó dễ bị vi sinh vật phát triển

Sự hư hỏng của cá là quá trình làm giảm chất lượng của cá, làm thay đổi hình dạng, mùi và vị của cá Sự phân hủy các phân tử sinh học như protein, axit amin và chất béo trong cá là những yếu tố gây ra sự hư hỏng của cá

Có ba cơ chế làm hỏng cá: Oxy hóa, Enzym và Vi khuẩn

2.1 Hư hỏng do enzyme

Quá trình phân hủy của cá bắt đầu bằng sự hư hỏng do enzyme tự phân, những thay đổi về mặt hóa học và sinh học diễn ra ở cá chết ngay sau khi đánh bắt do sự phân hủy enzyme tự phân của các phân tử chính Các enzyme tự phân có tác động đáng kể đến

sự suy giảm kết cấu (làm mềm) và do đó đến dẫn sự hư hỏng; tuy nhiên, chúng không tạo ra mùi vị và mùi khó chịu đặc trưng của sự hư hỏng

Một số enzyme tiêu hóa đường tiêu hóa cũng như enzyme cơ nội sinh được tìm thấy trong nội tạng và cơ của cá sau khi đánh bắt Các enzyme này có thể thúc đẩy quá trình phân hủy sau khi chết ở cơ cá và các sản phẩm từ cá trong quá trình chế biến và bảo quản, có thể dẫn đến thay đổi liên quan đến cảm quan hoặc sản phẩm Mặt khác, quá trình tự phân hủy protein cơ cá cũng có thể dẫn đến hư hỏng thịt cá và sản xuất amin sinh học Mức độ tươi của cá phải được xác định trong giai đoạn tự phân hủy trước khi quá trình hư hỏng của cá bắt đầu

Bảng 2: : Những thay đổi ở cá do các loại enzyme khác nhau có trong cá gây ra

Enzyme đường phân Glycogen Sản xuất axit lactic dẫn đến giảm pH Enzyme phân hủy

nucleotide

ATP, ADP, AMP, IMP

Sản xuất dần dần Hypoxanthine

Chymotrypsin, trypsin,

cacboxypeptidaza

Protein, peptit Bụng vỡ

TMAO demethylase Trimethylamine

oxide (TMAO)

Sản xuất Formaldehyde ATP

2.2 Sự hư hỏng do vi sinh vật

Thịt cá bao gồm protein, chất béo, carbohydrate, nước và các hợp chất axit amin như trimethylamine oxide (TMAO), urê, taurine, creatine, axit amin tự do và glucose vết,

Sự tăng trưởng của vi sinh vật là cơ chế đầu tiên làm giảm chất lượng cá, là yếu tố hư hỏng ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng cá tươi hoặc cá đã qua bảo quản nhẹ Ban đầu, thịt cá ở trạng thái vô trùng, nhưng sau khi chết, chúng bị nhiễm bởi quần thể vi sinh vật có mặt trên lớp chất nhờn của da, bề mặt mang và ruột Hoạt độ nước cao, độ axit thấp (pH > 6) của cá dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của vi sinh vật, gây ra những thay đổi không mong muốn về ngoại hình, kết cấu, mùi vị và mùi, làm giảm chất lượng của cá Sự hư hỏng do vi sinh vật tạo ra các amin dễ bay hơi, amin sinh học, axit hữu cơ, sulfide, rượu, aldehyde và ketone, gây ra mùi vị khó chịu và không thể chấp nhận được

Ở nhiệt độ phòng, Bacillus, Clostridium, Escherichia, Micrococcus, Proteus, Sarcina

và Serratia có thể chiếm ưu thế

vii

Đối với cá không bảo quản, hư hỏng là do vi khuẩn lên men Gram âm (như Vibrionaceae), trong khi vi khuẩn Gram âm chịu lạnh (như Pseudomonas spp và Shewanella spp.) có xu hướng làm hỏng cá ướp lạnh

Sự hư hỏng của cá cũng do vi khuẩn Gram âm ưa lạnh, hiếu khí hoặc kỵ khí tùy ý gây

ra như Pseudomonas, Moraxella , Acinetobacter, Shewanella putrifaciens, Vibrio, Flavobacterium, Photobacterium, and Aeromonas

Các vi khuẩn Gram dương như Staphylococcus spp., Micrococcus, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Brochothric thermosphacta và Streptococcus được tìm thấy trong cá

Vi khuẩn axit lactic (LAB) có thể chiếm ưu thế trong quá trình bảo quản cá trong điều kiện chân không hoặc bảo quản bằng CO2

Một số ký sinh trùng cũng có thể lây truyền qua cá, bao gồm sán dây (Diphyllobothrium latum), giun tròn (Anisakis simplex và Capillaria philippinensis) và sán lá (Opisthorchis và Paragonimus)

Bảng 3: Hợp chất gây hư hỏng do vi sinh vật tạo ra trong quá trình bảo quản cá tươi

Vi khuẩn gây hư hỏng Hợp chất gây hư hỏng được sản xuất

Shewanella putrefaciens TMA, H 2 S, CH 3 SH, (CH 3 ) 2 S, Hypoxanthine

và axit

Vi khuẩn Pseudomonas spp CH 3, SH, (CH 3 ) 2 S, xeton, este, anđehit, NH 3 và

Hypoxanthine

Vi khuẩn quang hợp

phosphoreum

TMA và hypoxanthin

Họ vi khuẩn đường ruột TMA, H 2 S, xeton, este, anđehit, NH 3 ,

hypoxanthin và axit

Vi khuẩn axit lactic H 2 S, xeton, este, anđehit, NH 3 và axit

Vi khuẩn hiếu khí NH 3 , axit axetic, butyric và propionic

vi khuẩn kỵ khí Xeton, este, anđehit và NH3

Các amin sinh học, chẳng hạn như histamine, cadaverine, tyramine và putrescine, được sản sinh ra do quá trình khử carboxyl của các axit amin tự do đặc biệt bởi vi sinh vật trong quá trình bảo quản, và được sử dụng để theo dõi an toàn và chất lượng của cá Khả năng sản xuất histamine được biết đến ở các loài vi khuẩn khác nhau có histidine decarboxylase Do cực kỳ ổn định, histamine không thể dễ dàng bị loại bỏ hoặc phá hủy bằng cách nấu chín, đun sôi hoặc đông lạnh và trong số các amin, nó có liên quan đến độc tính, gây ngộ độc cá scombroid và không dung nạp thức ăn

2.3 Hư hỏng do oxy hóa

Thủy phân Lipid và Hư hỏng do Oxy hóa: Chất lượng cá cũng có thể bị ảnh hưởng trong quá trình bảo quản ở các nhiệt độ khác nhau do quá trình oxy hóa lipid, biểu hiện qua mùi hôi, sự hình thành peroxide lipid hoặc thay đổi về vị, kết cấu, độ đồng nhất và giá trị dinh dưỡng Các chất xúc tác chính cho quá trình oxy hóa phân tử oxy, trong đó oxy phản ứng với các liên kết đôi của axit béo, chủ yếu là các axit béo không no đa (PUFA), rất dễ bị oxy hóa Quá trình oxy hóa lipid có thể xảy ra theo con đường enzyme hoặc không enzyme trong thịt cá

Trong quá trình thủy phân enzyme (lipolysis), các glyceride bị phân cắt bởi các enzyme lipase, tạo ra các axit béo tự do gây ra mùi vị khó chịu (hôi ôi) và làm biến tính protein cơ tương và cơ sợi Các enzyme lipolytic chính bao gồm triacyl lipase, phospholipase A2 và phospholipase B, có thể có nguồn gốc nội sinh hoặc từ các vi sinh vật ưa lạnh Ngoài ra, sự hiện diện của các enzyme pro-oxy hóa như lipoxygenase

và peroxidase cũng thúc đẩy quá trình oxy hóa lipid

Quá trình oxy hóa không enzyme được kích hoạt bởi sự xúc tác của các hợp chất hematin như hemoglobin, myoglobin và cytochrome, tạo ra các hydroperoxide Các peroxide không ổn định và dễ bị thủy phân, tạo ra các hợp chất dễ bay hơi (như aldehyde, ketone và alcohol), gây ra mùi vị khó chịu

Sự oxy hóa lipid có tầm quan trọng đối với chất lượng cá, đặc biệt là ở các loại cá béo,

do sự hình thành mùi vị lạ Thông thường, mức độ oxy hóa lipid được xác định bằng giá trị axit thiobarbituric (TBA) đo hàm lượng malondialdehyde (MDA) được hình thành từ phản ứng với hydroperoxide (sản phẩm ban đầu của quá trình oxy hóa lipid) Giá trị TBA từ 2-4 mg MDA/kg nằm trong giới hạn chất lượng

ix

Tuy nhiên, giá trị này có thể không phản ánh chính xác tốc độ oxy hóa lipid thực tế, bởi vì MDA có thể tương tác với các thành phần khác của cơ thể cá và tạo ra các chất chuyển hóa thứ cấp bao gồm các phản ứng với carbohydrate, furan, alkenal, alkadienal

và các aldehyde và ketone khác

Vì vậy, ở cá, quá trình oxy hóa lipid bao gồm một chuỗi phản ứng phức tạp, với ba giai đoạn riêng biệt: sơ cấp (hình thành hydroperoxide), thứ cấp (ví dụ: hình thành hexanal

và malondialdehyde), và thứ cấp/tương tác hợp chất (các hợp chất mới được hình thành từ sự phân hủy của các sản phẩm oxy hóa thứ cấp hoặc thông qua phản ứng với các phân tử khác, chủ yếu là loại nucleophilic)

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH 3.1 Hệ thống thiết bị sấy

3.1.1 Cấu tạo của thiết bị sấy lạnh

Cấu tạo máy sấy lạnh gồm một số bộ phận cơ bản sau:

Đây là không gian đặt sản phẩm cần sấy khô Yêu cầu cho khu vực buồng sấy này thường phải đảm bảo có khả năng giữ nhiệt tốt Khi buồng sấy giữ nhiệt tốt máy sấy sẽ tiết kiệm điện năng

 Hệ thống quạt hút thổi:

Nhìn vào sơ đồ nguyên lý trên bạn sẽ thấy ngay việc có một hệ thống quạt hút thổi Hệ thống quạt có tác dụng giúp không khí bên trong buồng sấy chuyển động tuần hoàn từ buồng sấy qua hệ thống tách ẩm rồi lại trở lại buồng sấy

Hệ thống tách ẩm này thường sử dụng bộ tách ẩm có cấu tạo tương tự như điều hòa nhiệt độ cũng gồm dàn nóng, dàn lạnh, máy nén (block), van tiết lưu, … Khi không khí đi qua hệ thống tách ẩm này, hơi nước trong không khí sẽ bị giữ lại và theo đường ống chảy ra bên ngoài

 Thanh nhiệt điện trở:

Thanh nhiệt điện trở có vai trò cung cấp nhiệt lượng khi có dòng điện chạy qua giúp máy đạt được nhiệt độ theo đúng cài đặt

Tùy từng loại sản phẩm sấy mà khay sấy có thể thiết kế dạng lỗ, dạng lưới hay dạng liền

Bộ điều khiển này giúp người dùng dễ dàng điều chỉnh các thông số một cách trực quan

Nhìn chung, máy sấy lạnh công nghiệp sẽ có đầy đủ các bộ phận cần thiết để cho ra nguồn thành phẩm chất lượng Với các dòng máy chất lượng cao, đơn vị sản xuất sẽ lắp đặt thiết bị bằng nguyên vật liệu hiện đại, phù hợp với từng ngành sản xuất

Hình 1: Máy sấy lạnh công nghiệp sẽ có đầy đủ các bộ phận cần thiết để cho ra nguồn

thành phẩm chất lượng

3.1.2 Nguyên lý của sấy lạnh là gì

Quá trình sấy lạnh diễn ra liên tục và theo chu trình khép kín, được thực hiện theo các bước sau:

 Hút không khí độ ẩm cao: Không khí có độ ẩm cao từ buồng sấy được hút qua ống dẫn đến dàn lạnh ngưng tụ

 Làm lạnh không khí: Tại dàn lạnh ngưng tụ, không khí được làm lạnh đến nhiệt

độ ngưng tụ, đồng thời tách hơi nước từ không khí, biến nó thành một luồng không khí khô lạnh

xi

 Đốt nóng không khí: Luồng không khí khô lạnh này tiếp tục dẫn vào buồng nóng với nhiệt độ trong khoảng 35 – 60 độ C để đốt nóng Điều này làm cho không khí trở thành luồng khí nóng ẩm

 Sấy thực phẩm: Luồng khí nóng ẩm được dẫn vào buồng sấy chứa thực phẩm cần sấy Trong quá trình này, nhiệt độ và độ ẩm của khí được kiểm soát để thực hiện quá trình sấy thực phẩm theo các yêu cầu của nhà sản xuất

 Tuần hoàn: Sau khi đã sấy thực phẩm, luồng khí nóng ẩm trở thành luồng khí nóng khô và tiếp tục tuần hoàn qua các khay chứa thực phẩm để tiếp tục quá trình sấy Quá trình này tiếp tục liên tục, đảm bảo rằng thực phẩm được sấy đều và hiệu quả

Như vậy, quá trình sấy lạnh hoạt động theo một chu trình liên tục và khép kín, nơi không khí được làm lạnh, đốt nóng, và sử dụng để sấy thực phẩm, sau đó tuần hoàn để đảm bảo sự hiệu quả trong quá trình bảo quản thực phẩm

Hình 2: Nguyên lý sấy lạnh thực phẩm

3.1.3 Ứng dụng trong bảo quản thủy sản

3.1.3.1 Thuyết minh quy trình

Nguyên liệu được lựa chọn để thực hiện công nghệ sấy này phải là những nguyên liệu thủy hải sản tươi sống, được đánh bắt đúng quy trình và đảm bảo không bị dịch bệnh, tạp nhiễm Sau đó, tiến hành phân loại và cân đối nguyên liệu cho từng mẻ một cách đồng nhất để thuận tiện cho quá trình tiền xử lý tiếp theo

Các biện pháp tiền xử lý nguyên liệu