Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại IR chọn lọc là một trong những công nghệ mới, có nhiều ưu điểm như: Giảm thời gian sấy, nhiệt độ sấy thấp do đó sản phẩm sấy ít bị tổn thất và chất lượng
Trang 1MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết
Các mặt hàng thủy sản xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu là thủy sản đông lạnh và thủy sản khô Tuy nhiên về công nghệ chế biến thuỷ sản khô hiện nay của nước ta đặc biệt đối với mặt hàng cá cơm khô chủ yếu vẫn được làm khô bằng phương pháp phơi nắng, sấy bằng không khí nóng từ các lò than, gas nên sản phẩm có chất lượng không cao, tỷ lệ phế phụ phẩm lớn, chất lượng không ổn định làm giảm hiệu quả kinh tế
Do vậy việc tìm tòi, ứng dụng các công nghệ, phương pháp sấy mới vào việc sấy khô các sản phẩm thuỷ sản là điều hết sức cần thiết
và phù hợp với thực tiễn hiện nay khi chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm ngày càng được quan tâm chú ý nhiều hơn
Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại (IR) chọn lọc là một trong những công nghệ mới, có nhiều ưu điểm như: Giảm thời gian sấy, nhiệt độ sấy thấp do đó sản phẩm sấy ít bị tổn thất và chất lượng được đảm bảo; sản phẩm được thanh trùng bề mặt, kéo dài thời gian bảo quản; an toàn, vệ sinh cho thực phẩm cũng như cho người vận hành và môi trường,…
Xuất phát từ ý nghĩa và yêu cầu thực tiễn trên tôi đã tiến hành
nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi thành phần hoá học,
tính chất vật lý và đề xuất biện pháp nâng cao chất lượng cá cơm
săng (Spratelloides gracilis) sấy hồng ngoại xuất khẩu” nhằm hiện
đại hoá công nghệ sấy, tiết kiệm thời gian, năng lượng, nâng cao chất lượng và hiệu quả kinh tế của thuỷ sản khô
Trang 22 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Kết quả đề tài luận án sẽ đóng góp thêm cơ sở khoa học cho lĩnh vực chuyên ngành về sấy thủy sản, sẽ là nguồn tài liệu tham khảo và giảng dạy trong chuyên ngành chế biến thực phẩm Đưa ra được một phương pháp sấy mới cho các doanh nghiệp chế biến thủy sản khô của Việt Nam
3 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của luận án là nghiên cứu sự biến đổi một số tính chất vật lý, thành phần hóa học, tính chất cảm quan và vi sinh của cá cơm săng trong quá trình sấy IR chọn lọc, đề xuất được quy trình công nghệ sấy cá cơm bằng IR chọn lọc đảm bảo chất lượng, an toàn thực phẩm và hiệu quả kinh tế
4 Nội dung nghiên cứu
1) Xác định một số thành phần hóa học cơ bản, tính chất vật lý, vi
sinh vật của nguyên liệu cá cơm săng tươi;
2) Nghiên cứu sự biến đổi của một số thành phần hoá học, tính chất vật lý, các chỉ tiêu cảm quan và vi sinh của cá cơm trong quá trình sấy bằng IR chọn lọc;
3) Xác định chế độ sấy thích hợp và xây dựng quy trình công nghệ sấy cá cơm săng bằng IR chọn lọc;
4) So sánh chất lượng sản phẩm cá cơm săng sấy bằng IR chọn lọc với một số phương pháp khác (phơi nắng, sấy bằng không khí nóng);
Trang 35) Sơ bộ hạch toán giá thành cho 1kg cá cơm săng sấy bằng IR chọn lọc, đánh giá và phân tích tính khả thi của công nghệ;
6) Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm
cá cơm khô nói chung và cá cơm sấy bằng IR chọn lọc nói riêng
5 Tính mới của luận án
- Đưa ra được bộ số liệu đầy đủ nhất về thành phần hóa học, vật
lý, vi sinh vật của cá cơm săng khai thác tại vùng biển Khánh Hòa;
- Xác định được sự biến đổi các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm cá cơm săng trong quá trình sấy bức xạ IR chọn lọc;
- Đề xuất được quy trình công nghệ sấy cá cơm bằng bức xạ IR chọn lọc và so sánh chất lượng của sản phẩm với các phương pháp thông thường: phơi nắng, sấy bằng không khí nóng
6 Bố cục của luận án
Luận án bao gồm 151 trang, được chia làm 3 chương, 47 bảng số liệu, 43 hình và 138 tài liệu tham khảo (Tiếng Việt 33 tài liệu, Tiếng Anh 105 tài liệu)
Trang 4Chương I
TỔNG QUAN
Công nghiệp chế biến thủy sản của nước ta đã có những thành tựu đáng ghi nhận, số lượng các cơ sở chế biến tăng nhanh, năng lực sản xuất rất lớn, thị trường tiêu thụ rộng, kim ngạch xuất khẩu không ngừng tăng Để đạt mục tiêu tăng trưởng trong thời gian tới cần phải chú trọng nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tổn thất sau thu hoạch, đầu tư dây chuyền công nghệ chế biến sâu, chế biến các sản phẩm giá trị gia tăng, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh
Sản phẩm thủy sản xuất khẩu của nước ta hiện nay chủ yếu là các sản phẩm đông lạnh và hàng khô Trong cơ cấu sản phẩm thủy sản khô thì cá cơm khô là mặt hàng chiếm tỷ trọng cao nhất và có giá trị tương đối cao Tuy nhiên, công nghệ chế biến cá cơm khô hiện nay còn mang tính thủ công, chủ yếu được phơi nắng và một số được sấy bằng không khí nóng từ các lò than dẫn đến chất lượng chưa cao, tỷ
lệ hao hụt và sản phẩm bị hạ loại lớn, chưa thực sự đảm bảo vệ sinh
an toàn thực phẩm, gây ô nhiễm môi trường,
Công nghệ bức xạ IR đặc biệt là bức xạ IR chọn lọc đã được ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt trong lĩnh vực sấy, nướng, rán, thanh trùng, nông sản, thực phẩm bởi nó có nhiều
ưu điểm như: thời gian gia nhiệt nhanh, chất lượng và an toàn thực phẩm được đảm bảo, kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm, thiết
bị gọn nhẹ, an toàn, dễ điều khiển, ít ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người,
Trang 5Đối tượng nghiên cứu (cá cơm săng) có sản lượng, giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao, kích thước nhỏ, tương đối đồng đều nên rất thích hợp với công nghệ sấy bức xạ IR (sẽ hạn chế được nhược điểm của IR là khả năng xuyên thấu kém)
Việc ứng dụng IR đặc biệt là IR có chọn lọc để làm khô thủy sản trên thế giới và Việt Nam vẫn còn rất hạn chế Đa số các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc ứng dụng các nguồn pháp bức xạ IR thông thường (phổ rộng) như: bóng đèn hồng ngoại, dây điện trở,…trong việc làm khô nông sản là chủ yếu Hơn nữa các nghiên cứu mới chỉ nhằm tìm ra chế độ sấy tối ưu với việc thay đổi các thông số kỹ thuật như: nhiệt độ, vận tốc gió, khoảng cách từ nguồn phát IR đến vật sấy, chiều dày lớp vật sấy Cho đến nay chưa tìm thấy nghiên cứu nào đánh giá một cách đầy đủ và hệ thống sự ảnh hưởng của các yếu
tố này đến thành phần hóa học, tính chất vật lý, vi sinh vật và chất lượng cảm quan của sản phẩm cá cơm săng trong quá trình sấy IR chọn lọc
Chính vì vậy hướng nghiên cứu của luận án nhằm đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ, khoảng cách chiếu bức xạ và tốc độ gió trong quá trình sấy cá cơm bằng bức xạ IR có chọn lọc, từ đó xây dựng được quy trình công nghệ để sấy cá cơm tạo ra sản phẩm cá cơm khô có chất lượng cao, đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh, an toàn, bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế cho mặt hàng thủy sản khô nói chung và cá cơm khô nói riêng là một việc làm có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao
Trang 6Chương 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là cá cơm săng thuộc: Bộ
Clupeiformes; Họ Clupeidae; Giống Spratelloides; Loài S.gracilis
Cá cơm săng được đánh bắt tại vùng biển Khánh Hòa có chiều dài toàn thân từ 5 - 7cm, cá còn tươi, không bị dập nát
2.2 Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu là những phương pháp thường quy, các phương pháp hiện đại như: sấy bức xạ IR chọn lọc bước sóng, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký khí, kính hiển vi điện tử Đồng thời phương pháp toán học cũng được sử dụng như phương pháp quy hoạch thực nghiệm, ứng dụng phần mềm Modde 5.0, Design Expert 8.0 để thiết lập các mô hình toán học và tối ưu hóa các thông số trong quá trình sấy theo phương pháp Box-Wilson
2.3 Thiết bị, hóa chất phục vụ nghiên cứu
- Thiết bị sấy bức xạ IR sử dụng các thanh gốm có khả năng chọn lọc bước sóng; Máy sắc ký lỏng cao áp; Máy sắc ký khí; Thiết bị chưng cất đạm NH3; Kính hiển vi điện tử; Một số thiết bị đo cầm tay; Các dụng cụ thí nghiệm;
- Các loại hóa chất, phụ gia sử dụng trong nghiên cứu đều có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, độ tinh khiết cao, đảm bảo độ tin cậy
trong phân tích các chỉ tiêu đặt ra
Trang 7Chương 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả phân tích một số thành phần hóa học, tính chất vật
lý và vi sinh vật của nguyên liệu cá cơm săng
Kết quả phân tích cho thấy cá cơm săng có hàm lượng nước 74,7%, protein 20,05%, lipit 1,8%, tro 2,2%, NH3 4,65mg/100g và histamin là 3,5ppm Trong cá cơm săng có tới 30 loại axit béo trong
đó SFA chiếm 44,0%, PUFA chiếm 32,0% và MUFA chiếm 24,0%
Cá cơm săng có 18 loại axit amin, với 7 loại không thay thế và tổng hàm lượng lên đến 11,57% Cấu trúc cơ thịt của cá cơm tươi tương đối lỏng lẻo Các chỉ tiêu vi sinh vật đều đạt yêu cầu theo quy định hiện hành, với tổng số vi sinh vật hiếu khí là 5,4x105 cfu/g
3.2 Biến đổi một số thành phần hóa học, tính chất vật lý, cảm quan và vi sinh của cá cơm khi sấy IR chọn lọc
Cá cơm sau khi xử lý (rửa, luộc) được đưa vào thiết bị sấy IR chọn lọc, tiến hành sấy theo các thí nghiệm đã được quy hoạch với thông số kỹ thuật khác nhau (khoảng cách chiếu IR đến nguyên liệu:
5 – 25cm; nhiệt độ sấy: 40 – 700C; tốc độ gió: 1 – 3m/s) Kết quả phân tích sự biến đổi các chỉ tiêu: thời gian sấy, thành phần hóa học, tính chất vật lý, cảm quan và vi sinh vật của sản phẩm trong quá trình sấy được thể hiện ở những phần sau:
Trang 83.2.1 Biến đổi về thời gian sấy cá cơm bằng IR chọn lọc (Y 1 )
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi thời gian sấy (giờ) cá cơm bằng thiết bị sấy IR chọn lọc để đạt đến độ ẩm theo yêu cầu (20±2%) được thể hiện bằng phương trình hồi quy như sau:
Y 1 = 5,86 + 0,69x 1 - 0,94x 2 + 0,94x 3 + 0,3x 1 x 3 – 0,3x 2 x 3 (3.1)
Khi nhiệt độ (x2) tăng thì thời gian sấy được rút ngắn Tốc độ gió (x3) cao sẽ nhanh chóng làm hình thành lớp vỏ cứng trên bề mặt sản phẩm gây cản trở quá trình khuếch tán nội sẽ làm cho sản phẩm
bị ẩm cục bộ bên trong, thời gian sấy phải kéo dài hơn Và cuối cùng là khi khoảng cách chiếu IR (x1) càng xa thì thời gian sấy càng bị kéo dài
3.2.2 Biến đổi kết cấu cơ thịt (Y 2 )
Kết quả chụp cấu trúc cơ thịt bằng kính hiển vi điện tử cho thấy nhiệt độ sấy, tốc độ gió đã ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu, tổ chức cơ thịt, nhiệt độ và tốc độ gió càng cao thì kết cấu cơ thịt càng trở nên dai chắc, màu sắc bị sẫm lại, các sợi cơ phân bố không đồng đều, có chỗ bị co rút làm mật độ các sợ cơ tăng lên, hình thành các tổ chức bền chặt hơn
3.2.3 Biến đổi khả năng hút nước trở lại (Y 3 )
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi khả năng hút nước trở lại (%) của
cá cơm sấy IR chọn lọc được thể hiện bằng phương trình hồi quy như
sau: Y 3 = 63,98 – 5,37x 2 – 2,75x 3 + 1,85x 1 x 2 (3.2)
Trang 9Yếu tố khoảng cách hầu như không ảnh hưởng đến khả năng hút nước trở lại của sản phẩm Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn, khi nhiệt độ tăng cao, tỷ lệ protein bị biến tính càng nhiều, cấu trúc cơ thịt trở nên rắn chắc đã làm cho khả năng hút nước bị giảm đi rất nhiều Tương tự như vậy, vận tốc không khí là một tác nhân gây ra
sự mất nước cao độ tại bề mặt sản phẩm dẫn đến hình thành lớp vỏ cứng, protein biến tính làm chai bề mặt, các lỗ mao quản bị tắc nghẽn dẫn đến khả năng hút nước trở lại của sản phẩm cũng bị giảm đáng kể
3.2.4 Biến đổi hàm lượng protein tổng số (Y 4 )
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng protein tổng số (%) của cá cơm sấy IR chọn lọc được thể hiện bằng phương trình hồi quy như sau:
Y 4 = 61,13 + 0,175x 1 – 0,35x 2 - 0,175x 3 + 0,25x 1 x 2 (3.3)
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng lớn nhất đến hàm lượng protein tổng số, khi nhiệt độ tăng thì hàm lượng protein sẽ bị giảm, tiếp theo là yếu tố tốc độ gió và khoảng cách chiếu bức xạ IR cũng ảnh hưởng đến hàm lượng protein tổng số, khi giảm khoảng cách chiếu và tăng tốc độ gió
sẽ làm cho gia tăng quá trình khuếch tán ngoại, dẫn tới lớp thịt bề mặt
cá nhanh chóng bị mất nước mạnh mẽ làm cho protein bị biến tính và thúc đẩy các phản ứng tạo màu, tạo mùi sẽ làm tổn thất một lượng axit amin nhất định Tuy nhiên, xét về tổng thể thì hàm lượng protein tổng
số của cá cơm sấy bằng bức xạ IR chọn lọc bị biến đổi không nhiều theo các chế độ sấy đã chọn (chỉ từ 60,2 – 61,8%)
Trang 103.2.5 Biến đổi hàm lượng axit amin tổng số (Y 5 )
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng axit amin tổng số (%) của cá cơm sấy IR chọn lọc được thể hiện bằng phương trình hồi quy như sau:
Y 5 = 39,24 + 0,175x 1 - 0,35x 2 - 0,175x 3 + 0,25x 1 x 2 (3.4)
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng lớn nhất đến hàm lượng axit amin tổng
số, khi nhiệt độ tăng thì hàm lượng axit amin sẽ bị giảm, tiếp theo là yếu tố tốc độ gió và khoảng cách chiếu bức xạ IR cũng ảnh hưởng đến hàm lượng axit amin tổng số, khi giảm khoảng cách chiếu và tăng tốc độ gió sẽ làm cho gia tăng quá trình khuếch tán ngoại, dẫn tới lớp thịt bề mặt cá nhanh chóng bị mất nước mạnh mẽ làm cho protein bị biến tính và thúc đẩy các phản ứng tạo màu, tạo mùi sẽ làm tổn thất một lượng axit amin nhất định Tuy nhiên, xét về tổng thể thì hàm lượng axit amin tổng số của cá cơm sấy bằng bức xạ IR chọn lọc bị biến đổi không nhiều theo các chế độ sấy đã chọn (chỉ từ 38,28 – 39,88%)
3.2.6 Biến đổi hàm lượng lipit tổng số (Y 6 )
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng lipit tổng số (%) của
cá cơm sấy IR chọn lọc được thể hiện bằng phương trình hồi quy như sau:
Y 6 = 6,65 + 0,113x 1 – 0,238x 2 - 0,138x 3 (3.5)
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng lớn nhất đến hàm lượng lipit tổng số, khi nhiệt độ tăng thì hàm lượng lipit sẽ bị giảm, tiếp theo là yếu tố tốc độ gió và khoảng cách chiếu bức xạ IR cũng ảnh hưởng đến hàm lượng lipit tổng số, khi giảm khoảng cách chiếu và tăng tốc độ gió sẽ
Trang 11làm cho gia tăng quá trình khuếch tán ngoại, dẫn tới lớp thịt bề mặt
cá nhanh chóng bị mất nước mạnh mẽ làm cho lipit bị biến tính và thúc đẩy các phản ứng oxy hóa tạo màu, tạo mùi sẽ làm tổn thất một lượng axit béo nhất định Tuy nhiên, xét về tổng thể thì hàm lượng lipit tổng số của cá cơm sấy bằng bức xạ IR chọn lọc bị biến đổi không nhiều theo các chế độ sấy đã chọn (chỉ từ 6,1 – 7,1%)
3.2.7 Biến đổi hàm lượng axit béo không no bậc cao (PUFA) (Y 7 )
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng axit béo không no bậc cao (%) của cá cơm sấy IR chọn lọc được thể hiện bằng phương trình hồi quy như sau:
Y 7 = 29,04 + 0,31x 1 – 1,14x 2 – 0,51x 3 + 0,16x 1 x 2 (3.6)
Nhiệt độ là yếu số có ảnh hưởng lớn nhất đến hàm lượng PUFA, tiếp theo là tốc độ gió và khoảng cách chiếu IR Với các thí nghiệm được bố trí cho ta thấy hàm lượng PUFA chỉ thay đổi trong khoảng từ 26,6 – 30,7% Sự biến đổi này là không lớn do thời gian sấy ngắn, mặt khác khả năng làm bất hoạt vi sinh vật và enzyme của IR là đáng kể, nên nhìn chung ít ảnh hưởng đến hàm lượng PUFA
3.2.8 Biến đổi hàm lượng NH 3 (Y 8 )
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng NH3 (mg/100g) của cá cơm sấy IR chọn lọc được thể hiện bằng phương trình hồi quy như sau:
Y 8 = 11,26 + 0,675x 1 – 0,9x 2 + 0,8x 3 + 0,3x 1 x 3 – 0.275x 2 x 3 (3.7)
Sự biến đổi về hàm lượng NH3 trong quá trình sấy IR là không đáng kể do thời gian sấy ngắn, khả năng bất hoạt emzyme và vi sinh
Trang 12vật của tia hồng ngoại đã làm chậm quá trình hình thành NH3 Tuy nhiên nhiệt độ vẫn là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến sự hình thành NH3, khi nhiệt độ tăng cao, khả năng làm bất hoạt enzyme và vi sinh vật rất rõ rệt và thời gian sấy được rút ngắn đáng kể cho nên hàm lượng NH3 tăng lên rất ít, sự tăng lên này là tương đối, chủ yếu so sự giảm hàm lượng nước trong sản phẩm gây nên Yếu tố tốc độ gió là một tác nhân thúc đẩy quá trình ô xy hóa dẫn đến việc tăng hàm lượng NH3 khi tăng tốc độ gió trong buồng sấy Khi khoảng cách giảm thì thời gian sấy cũng được rút ngắn dẫn đến việc tăng hàm lượng NH3 ít hơn
3.2.9 Biến đổi hàm lượng histamin (Y 9 )
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng histamin (ppm) của cá cơm sấy IR chọn lọc được thể hiện bằng phương trình hồi quy như sau:
Y 9 = 7,31 + 0,85x 1 – 1,12x 2 + 1,03x 3 + 0,39x 1 x 3 – 0,41x 2 x 3 (3.8)
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng lớn nhất đến hàm lượng histamin, khi nhiệt độ tăng thì hàm lượng histamin sẽ bị giảm, khi giảm khoảng cách chiếu và giảm tốc độ gió sẽ làm cho thời gian sấy nhanh, các enzyme và vi sinh vật nhanh chóng bị bất hoạt hoặc giảm hoạt tính dẫn đến việc hình thành histamin một cách chậm chạp Hàm lượng histamin của cá cơm sấy bằng bức xạ IR chọn lọc bị biến đổi theo các chế độ sấy đã chọn từ 5,22 – 11,07ppm, hàm lượng này rất thấp
so với giới hạn dư lượng histamin cho phép trong sản phẩm thủy sản (100ppm – Quyết định 2670/QĐ-BNN-QLCL ngày 29/8/2008)
