Bài giảng lạnh đông thịt và thuỷ sản ngành công nghệ sinh học ứng dụng

Phương pháp mạ băng bằng cách phun sương Phương pháp mạ băng bằng cách phun là thích hợp, nhưng một lần nữa lại khó có được lớp băng đẹp, đồng đều Để lớp băng đẹp và đồng đều Tốc độ băng chuyền không đổi sẽ đảm bảo thời gian vừa đúng trong vùng mạ băng Phun từ trên xuống và từ dưới lên một lượng nước lạnh không đổi và mạ băng được cả phía trên lẫn phía dưới sản phẩm Sự sắp xếp băng chuyền đôi làm cho thuỷ sản đổi bề mặt tạo ra lớp băng đều đặn Các vách ngăn điều chỉnh có thể được dùng để sắp xếp lại các thuỷ sản chồng lên nhau trên băng truyền . Vì thế mỗi sản phẩm được lộ ra hoà toàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG CÀ MAU

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Tầm quan trọng của lạnh đông Vai trò của nhiệt độ thấp

• Thịt và thuỷ sản rất dễ hư hỏng sau thu hoạch

• Biến đổi hoá học, vật lý, vi sinh phức tạp

• Tổn thất dưỡng chất và tạo hợp chất không mong muốn

Nhiệt độ

• Yếu

tố quan trọng nhất

Làm lạnh

• Ngăn chặn tạm thời

• Bảo quản tối

đa 2-3 tuần

Ý nghĩa của lạnh đông

Làm lạnh

Sự tê cứng và co rút

Lạnh đông giúp

ổn định chất lượng sản phẩm duy trì trạng thái tươi

Tầm quan trọng của lạnh đông

Thuận lợi của lạnh đông

 Duy trì màu sắc, mùi vị tự nhiên và giá trị dinh dưỡng của thuỷ sản

 Đặc tính cấu trúc cơ thịt được giữ ổn định và gần với trạng thái tươi hơn các phương pháp bảo quản khác

 Thời gian và năng lượng sử dụng cho lạnh đông thường ít hơn sấy hay tiệt trùng (đóng hộp)

Nhược điểm của lạnh đông

Lạnh đông chỉ là biện pháp duy trì không cải thiện chất lượng thịt

và thuỷ sản

Đầu tư ban đầu về thiết bị lạnh đông khá đắt

Sản phẩm đóng hộp và sấy

- Bảo quản chủ yếu ở nhiệt độ phòng

Giới hạn về dung tích bảo quản và lạnh đôngphụ thuộc vào thể tích chứa của thiết bị

QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG VÀ NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA NƯỚC TRONG QUÁ

TRÌNH LẠNH ĐÔNG

Trạng thái của nước trong nguyên liệu

 Nước tự do là nước nằm trong những khoảng không gian giữa các

tế bào với nồng độ các chất tan thấp

 Nhiệt độ đóng băng của nước tự do ở trong khoãng từ 0.5 ÷

-3OC

 Nước liên kết là nước nằm trong tế bào và một phần nước nằm ngoài tề bào với nhiệt độ đóng băng thay đổi tuỳ theo mức độ liên kết của nước với các thành phần khác của nguyên liệu

Vùng tới hạn của đông lạnh 80-85% nước đá

từ -1 O C đến -5 O C (tôm) - 7 O C (thịt, cá)

Thời gian lạnh đông t 1

Quá trình lạnh đông

 Vùng tới hạn của đông lạnh thuỷ sản

 Sự thay đổi trạng thái của nước tự do

Lỏng-> rắn

 Không có sự biến đổi trạng thái của

protein, lipit và khoáng chất

 3 pha của lạnh đông

• Làm lạnh thuỷ sản, di chuyển nhiệt đến điểm đóng băng

• Sự chuyển pha của nước

• Nhiệt độ sản phẩm hạ xuống nhiệt độ mong muốn

Nhiệt độ đóng băng ≤ O 0 C

Chọn lựa cách thức lạnh đông phụ thuộc đặc tính nguyên liệu,

thời gian bảo quản, nhu cầu sử dụng

T o làm lạnh

Sự hình thành các mầm tinh thể đá

Sự hình

thành mầm

tinh thể

Trong nước có các tạp chất rắn lơ lửng

Khi nhiệt độ giảm các tạp chất rắn sẽ kết hợp với nhau và ngừng chuyển đông

Các tạp chất tạo thuận lợi cho các phân

tử nước liên kết với nhau tạo thành những mầm tinh thể đá

Sự lớn lên của các mầm tinh thể đá

 Các mầm tinh thể đá có khả năng hút các phân tử nước xung

quanh để tăng thể tích

 Sự kết hợp các phân tử nước với mầm tinh thể được thực hiện dễ

dàng hơn so với kết hợp chúng với nhau

 Xu hướng tăng thể tích của các mầm tinh thể đã hình thành luôn

chiếm ưu thế so với xu hướng tạo thêm mầm tinh thể mới

Sự quá lạnh của quá trình kết tinh nước

Quá lạnh là hiện tượng nước chưa đóng băng khi nhiệt độ của nó thấp hơn nhiệt độ đóng băng

Khi chưa tạo thành mầm tinh thể nước vẫn ở trạng thái đóng băngNhiệt độ để tạo thành mầm tinh thể thấp hơn so với nhiệt độ tại đó mầm tinh thể lớn lên

Các chất tan can trở sự kết hợp giữa các phân tử nước với nhau để kết tinh

Các chất tan cản trở sự kết hợp giữa các phân tử nước với nhau để kết dính

Những chất tan có khả năng liên kết với nước càng nhiều thì càng gây khó khăn cho sự kết dính của nước

Nhiệt độ quá lạnh của nước

Nhiệt độ quá lạnh của nước phụ thuộc vào nồng độ các chất tan trong nước và kích thước khoãng trống chứa nước

Nồng độ các chất tan trong nước

 Các chất tan cản trở sự kết hợp giữa các phân tử nước với nhau

Nhiệt độ quá lạnh của nước

Nhiệt độ đóng băng nước phụ thuộc vào

sự khuếch tán nước

Nhiệt độ đóng băng

oNhiệt độ đóng băng là nhiệt độ tại đó các mầm tinh thể tăng kích thước

oNước ở trạng thái liên kết sẽ có nhiệt độ đóng băng thấp

oKhi khuếch tán ra vị trí tự do nhiệt độ đóng băng của nước sẽ tăng lên

Kích thước hình dạng của tinh thể đá phụ thuộc

vào nhiệt độ quá lạnh của nước

Sự giản nở của các tinh thể nước đá

Sự giản nở tinh thể đá

o Khi nước kết dính, thể tích của nó tăng lên gần 10%

o Các tinh thể nước đá có cấu trúc mạng không gian Các phân tử nước cố định ở các nút mạng tạo ra khoãng trống bên trong → thể tích tăng

o Sự giản nở theo chiều ngang của các tinh thể nước đá sẽ làm hỏng cấu trúc tế bào của sản phẩm

Tỷ lệ đóng băng trong cá tuyết

Sự biến đổi khối lượng riêng của thịt cá

tuyết

CÁC BIẾN ĐỔI CHÍNH XẢY RA

TRONG QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG VÀ

TRỮ ĐÔNG THỊT- THUỶ SẢN

Một số biến đổi không mong muốn của

Cá mũi kiếm →hình thành lớp màu xanh dưới da

Tôm→ Sự biến đen (0 O C) nhưng biến mất ở - 18 O C sau 3 tuần

Cua → Sự biến xanh

Hiện tượng “shimi”

Xảy ra trong thịt cá lạnh đông khi tan giá

→Những đốm máu không mong muốn

→Nguyên nhân: Sự hiện diện của mạch máu trong cá trước khi lạnh đông phá vỡ khi tan giá

Một số biến đổi không mong muốn của thực

phẩm lạnh đông

Sự thay đổi màu sắc, hình dạng bên ngoài

Màu sắc Nguyên nhân chủ yếu

Sự oxy hoá lipit là chủ yếu

Sự oxy hoá Chất màu hoà tan trong lipid Myoglobin- Metmyoglobin Hình thành sulfur- Mb

Một số biến đổi không mong muốn của thực

phẩm lạnh đông

Sự thay đổi mùi vị

Xảy ra ở 3 pha riêng biệt khi trữ đông

Mất dần dần hương vị do tổn thất hoặc giảm nồng độ một số hợp chất hương

Việc tạo ra các mùi vị nhạt nhẽo hay vô vị

Sự phát triển của các mùi vị lạ do sự hiện của các hợp chất acid và hợp chất carbony hình thành từ oxi hoá chất béo

Một số biến đổi không mong muốn của

thực phẩm lạnh đông

Sự thay đổi mùi vị

Nguyên nhân chính

Sự oxy hoá lipit Sự biến đổi TMAO

→ ôi hoá → amoniac

ĐỐI VỚI CÁ

Một số biến đổi không mong muốn của thực

• Sản phẩm bị giảm khối lượng, hao dịch thể

• Làm giảm khả năng hút và giữ nước của sản phẩm

• Làm giảm mùi vị đặc trưng của sản phẩm

Sự hao hụt khối lượng của nguyên liệu trong

quá trình lạnh đông

Vật lý

 Do sự bay hơi nước, sự khuếch tán nước khi kết tinh và sự thăng

hoa nước đá

 Sự khuếch tán nước khi kết tinh không làm giảm khối lượng

ngay sau lạnh đông mà làm giảm khối lượng sản phẩm khi tan giá

 Sự khuếch tán nước khi kết tinh làm tăng sự biến tính protein và

rách màng tế bào sản phẩm Dẫn đến khi tan giá tăng mức hao phí dịch thể và bay hơi nước

Sự bay hơi nước của thuỷ sản khi lạnh đông

Nguyên nhân vật lý

1 Phụ thuộc vào áp suất hơi nước trong không khí

• Sự chênh lệnh áp suất hơi nước là động lực của sự chuyển động của hơi nước

• Áp suất hơi nước ở bề mặt nguyên liệu cao hơn ở môi trường lạnh với

độ ẩm và nhiệt độ của nó cao hơn

• Sự chênh lệnh độ ẩm trong không khí do nguyên liệu cung cấp hơi nước còn dàn lạnh lấy đi hơi nước của không khí

2 Phụ thuộc vào sự chuyển động của không khí

• Không khí chuyển động cung cấp động năng cho các phân tử nước ở bề mặt nguyên liệu

• Không khí chuyển động làm tăng sự thay đổi độ ẩm không khí

• Mức độ bay hơi nước tỷ lệ với vận tốc không khí

Tác hại sự bay hơi nước của nguyên liệu

Sự khuếch tán nước trong nguyên liệu do chênh

lệch nhiệt độ

Nguyên nhân vật lý

• Do trao đổi nhiệt từ ngoài vào trong nên nhiệt độ ở các lớp bên ngoài giảm xuống luôn thấp hơn so với các lớp bên trong nguyên liệu

• Khi nhiệt độ giảm, áp suất hơi nước sẽ giảm tạo ra động lực đẩy nước ở bên trong chuyển động ra ngoài

• Sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn, khếch tán nước càng nhiều

• Tốc độ trao đổi nhiệt ở bề mặt tăng và bề dầy nguyên liệu tăng

sẽ làm tăng sự chênh lệch nhiệt độ trong nguyên liệu

Sự khuếch tán nước trong nguyên liệu do chênh

ở bên trong tế bào

o Sự chênh lệch áp suất thẩm thấu sẽ đẩy nước trong tế bào chuyển động ra ngoài

Sự khuếch tán nước trong sản phẩm do tính

mao dẫn của cấu trúc

Nguyên nhân vật lý

o Tính mao dẫn là tính tự chuyển động của nước trong ống nhỏ

do chênh lệch hàm lượng nước

o Khi nước kết tinh ở các lớp bên ngoài sẽ làm giảm hàm lượng nước tại vị trí kết tinh

o Hàm lượng nước ở các lớp bên trong cao hơn sẽ là động lực để nước chuyển động trong khoảng trống nhỏ theo hướng từ trong

ra ngoài

Sự khếch tán nước trong nguyên liệu do sự kết

tinh nước

Nguyên nhân vật lý

o Khi các mầm tinh thể được hình thành có khả năng thu hút

nước ở xung quanh, tạo nên sự khuếch tán từ nơi chưa kết tinh đến nơi đang kết tinh

o Xu hướng khuếch tán nước để liên kết với những mầm tinh thể

có sẵn luôn chiếm ưu thế so với xu hướng tạo thêm mầm tinh thể mới

o Nước bị khuếch tán từ vị trí liên kết ra vị trí tự do

Tác hại của sự khuếch tán nước của nguyên liệu

Nguyên nhân vật lý

Làm giảm khối lượng của sản phẩm

Gây biến tính protein hoà tan

Làm tăng kích thước các tinh thể nước đá dẫn đến hư hỏng cấu trúc tế bào của sản phẩm

Sự thăng hoa của nước đá của thịt và thuỷ sản

khi lạnh đông

Nguyên nhân vật lý

•Bản chất của sự thăng hoa nước đá là quá trình chuyển

trạng thái từ rắn sang hơi không qua trạng thái lỏng của

nước

•Sự thăng hoa nước đá gây nên sự mất nước của sản phẩm

Biến tính protein của sản phẩm do nước

Tác hại của sự biến tính protein trong nguyên

liệu

Hoá học

• Làm giảm khả năng hút và giữ nước của sản phẩm

• Sản phẩm bị giảm khối lượng, hao dịch thể

• Làm giảm mùi vị đặc trưng của sản phẩm

Sự phá vỡ trimethylamine oxide (TMAO)

Hiện diện chủ yếu trong cá biển

Điều kiển áp suất thẩm thấu của cá và môi trường

Hoá học

TMAO

DMA (dimethyllamine)+ FA (amin tự do)

Thay đổi cấu

trúc và mùi vị

Sự vắng mặt của oxygen

Sự hiện diện của enzyme nội sinh TMAO ase

Biến đổi tiêu cực đến tính

chất protein

Sự oxy hoá chất béo của nguyên liệu

Xảy ra phổ biến

Phụ thuộc số lượng Hình thành mùi vị lạ

và loại acid béo trong cá Giảm thời gian bảo quản

• Liên kết ngang với các protein khác → tổ hợp protein – protein

• Liên kết với các lipit để hình thành tổ hợp protein - lipid

Hoá học

Sự oxy hoá chất

béo

Gây hư hỏng chính

Ảnh hưởng đến sự biến đổi protein

Gốc tự do không bền hình thành trong sự tự oxy hoá

Tác hại của sự biến tính protein trong nguyên

liệu

Lạnh đông và bảo quản tiếp theo sẽ giết một số vi sinh

vật hiện diện trong vật chất chưa lạnh đông Đây là quá trình chậm và biến đổi

Tuỳ thuộc vào bản chất thực phẩm

Vi sinh

Không thể dựa vào lạnh đông để làm giảm sự hiện diện

của vi khuẩn lây nhiễm trong thực phẩm

Tác hại của sự biến tính protein trong nguyên

- Enzym, độc tố sinh ra

trước lạnh đông

- VSV chụi lạnh -12OC→ giới hạn an toàn

VSV thực phẩm

tan giá

Sự ngưng tụ ẩm→ nguyên nhân thúc đẩy

sự phát triển vi sinh

vật

SỰ ỔN ĐỊNH CỦA THỰC PHẨM LẠNH

ĐÔNG

Khả năng bảo quản của thịt và thuỷ sản lạnh

đông

 Nhiệt độ bảo quản: nhiệt độ thấp

thời gian bảo quản kéo dài

 Sự dao động nhiệt độ bảo quản

→Sản phẩm dễ ôi→ Bảo quản dưới – 30OC

 Phụ gia thực phẩm

 Tác nhân chống VSV

 Tác nhân chống oxy hoá

Sự tăng hay giảm nhiệt độ bảo quản

→ gây mất nước và chất lượng sản phẩm

Không ăn được

Tốt

Tháng bảo quản Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản vào thời hạn sử dụng của sản

phẩm cá đông lạnh

Mạ băng thực phẩm lạnh đông

• Sản phẩm lạnh đông được bảo vệ để chống lại sự khô bề mặt

bằng cách mạ băng hoặc bằng việc bao phủ một lớp chống thấm Tất cả thuỷ sản lạnh đông không được bao bằng vật liệu cách ẩm cần phải được mạ băng trước khi cho vào kho

• Mạ băng có nghĩa là áo một lớp nước đá mỏng ở bề mặt ngoài của thuỷ sản lạnh đông bằng cách phun sương nước hoặc nhúng

nó vào nước trong vài giây

• Lớp nước đá hình thành sẽ bay hơi chậm khi bảo quản lanh đông thuỷ sản

• Vì vậy, kiểm tra cá thường xuyên là cần thiết để đảm bảo lớp

băng được thay mới yêu cầu

Mạ băng thực phẩm lạnh đông

Mạ băng là quá trình được các nhà sản xuất sử dụng rộng rãi nhất

để bảo vệ thuỷ sản chống lại sự cháy lạnh khi tồn trữ lâu dài

Mạ băng là kỹ thuật hiệu quả cho việc ngăn ngừa cả sự tách ẩm lẫn sự cháy lạnh

Như vậy, mục đích của mạ băng là bảo vệ sản phẩm lạnh đông khỏi ảnh hưởng của:

Làm khô ( mất nước) duy trì mức độ ẩm

Oxy hoá

- Ngăn cản oxygen tiếp xúc bề mặt

- Bảo vệ chất lượng cơ thịt

Sự đổi màu

Điều quan trọng cần nhớ: “ bán nước”

Mạ băng thực phẩm lạnh đông

Phương pháp mạ băng

o Thuỷ sản sau khi lạnh đông được chuyển từ tủ cấp đông và nhúng hoặc phun sương với nước ( được làm lạnh bằng nước đá), nước sẽ lạnh đông trên bề mặt của sản phẩm và hình thành một lớp băng mỏng

o Nhúng lặp lại và tái đông đến đến khi lớp băng đá dày 1/8 đến 1/4 inch (khoảng 3÷ 6 mm)

Mạ băng thực phẩm lạnh đông

Phương pháp mạ băng

o Trong quá trình mạ băng, bề mặt sản phẩm nhận thêm nhiệt vào và thuỷ sản cần được tái đông trong tủ cấp đông trước khi chuyển đến kho bảo quản

o Thuỷ sản đã mạ băng cần được bao gói bằng giấy nhôm nhằm bảo vệ thêm cho cả lớp băng và sản phẩm

o Để tạo lớp băng đẹp và đồng đều trên bề mặt của thuỷ sản, quá trình mạ băng đòi hỏi phải được kiểm soát một cách chặt chẽ

Không khuyết khích mạ băng bằng cách nhúng vào thù nước

Tại sao?

THIẾT BI MẠ BĂNG

Mạ băng thực phẩm lạnh đông

Mạ băng bằng cách nhúng vào thùng nước

• Nhiệt độ ban đầu của nước có thể tương đối cao so với nhiệt độ

bề mặt sản phẩm lạnh đông; nó được làm giảm xuống khi mạ băng tiếp diễn và vì thế chiều dày của lớp băng thay đổi

• Nước sẽ bẩn sau vài lần nhúng

Kiễm soát chiều dày lớp băng

Mạ băng thực phẩmPhương pháp mạ băng bằng cách phun sương

Phương pháp mạ băng bằng cách phun là thích hợp, nhưng một lần nữa lại khó có được lớp băng đẹp, đồng đều

Mạ băng thực phẩm

Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ mạ băng

o Thời gian mạ băng

o Nhiệt độ thuỷ sản

o Nhiệt độ nước mạ băng

o Kích thước sản phẩm

o Hình dạng sản phẩm

Tái đông thực phẩm lạnh đông

o Tái đông sau khi mạ băng có tác dụng bù đắp những hao phí

lạnh do quá trình mạ băng gây ra cho sản phẩm

o Tái đông áp dụng chủ yếu cho sản phẩm có kích thước hoặc

bề dày nhỏ