XÂY DỰNG và HOÀN THIỆN QUY TRÌNH CHẾ BIẾN KHÔ cá sặc rằn BẰNG lều sấy cải TIẾN

Nghiên cứu được tiến hành qua 3 thí nghiệm gồm: - Khảo sát sự tiêu hao khối lượng cá trong quá trình chế biến khô cá sặc rằn; - Xác định đường cong sấy và tốc độ sấy bằng của quá trình

NGUYỄN VĂN PHỤC MSSV 2030357

Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Xây dựng và hoàn thiện quy trình chế biến khô cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến” do sinh viên Nguyễn Văn Phục thực hiện và

báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua

Giáo viên hướng dẫn

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2008

Chủ tịch hội đồng

LỜI CẢM TẠ

Xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Mười và cô Trần Thanh Trúc đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để tôi có thể thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp này

Chân thành biết ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp

và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức bổ ích cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Thành thật biết ơn các cán bộ phòng thí nghiệm, các bạn sinh viên lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 29 và 30 đã nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp những ý kiến vô cùng bổ ích và tạo điều kiện tốt cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

TÓM TẮT

Đề tài được thực hiện với mục đích xây dựng và hoàn thiện quy trình chế biến khô cá

sặc rằn có thời gian bảo quản dài, đồng thời đảm bảo được giá trị cảm quan bằng việc áp dụng phương pháp sấy tự nhiên bằng lều sấy cải tiến

Nghiên cứu được tiến hành qua 3 thí nghiệm gồm:

- Khảo sát sự tiêu hao khối lượng cá trong quá trình chế biến khô cá sặc rằn;

- Xác định đường cong sấy và tốc độ sấy bằng của quá trình sấy cá sặc rằn bằng

lều sấy cải tiến ở 50 0 C;

- Tối ưu hóa quá trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến

Kết quả nghiên cứu cho thấy, định mức tiêu hao khi sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến là 2,63 kg nguyên liệu/kg sản phẩm Thiết lập được đường cong sấy đối với quá trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến, là phương trình tuân theo quy luật hàm số

mủ (exponential curve) Thiết lập được mối tương quan giữa độ ẩm (CBK) với thời gian sấy và khối lượng khác nhau của các mẻ sấy, mô hình hóa thành phương trình quan hệ giúp dự đoán quá trình sấy tốt hơn Tối ưu hóa quá trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến, đưa ra được khối lượng mẻ sấy thích hợp cho lều sấy cải tiến với thể

độ tác nhân sấy

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

DANH SÁCH HÌNH vi

DANH SÁCH BẢNG vii

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Tổng quan 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Tổng quan về cá sặc rằn 2

2.1.1 Đặc điểm 2

2.1.2 Thành phần hóa học 4

2.2 Quá trình sấy cá 5

2.2.1 Tổng quan 5

2.2.2 Động học của quá trình sấy 7

2.2.3 Các phương pháp sấy 9

2.3 Quá trình ướp muối và phụ gia (Sorbitol và rượu) 9

2.3.1 Ướp muối 9

2.3.2 Ướp rượu và sorbitol 10

2.4 Biến đổi của cá trong quá trình sấy và sau khi sấy 11

2.4.1 Biến đổi vật lý 11

2.4.2 Sự biến đổi về hoá học 12

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy cá 13

2.5.1 Nhiệt độ không khí 13

2.5.2 Sự di chuyển của không khí 13

2.5.3 Độ ẩm tương đối của không khí 13

2.5.4 Kích thước nguyên liệu và bản thân nguyên liệu 14

2.6 LỀU SẤY 14

2.7 SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 15

2.8 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 16

Chương 3 PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

3.1 Phương tiện thí nghiệm 17

3.1.1 Địa điểm, thời gian thí nghiệm 17

3.1.2 Dụng cụ, thiết bị 17

3.1.3 Hoá chất 17

3.1.4 Nguyên liệu 17

3.2 Phương pháp nghiên cứu 17

3.2.1 Phương pháp xử lý mẫu 17

3.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 18

3.2.3 Phương pháp xử lý kết quả 21

Chương 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 22

4.1 Thiết kế lều sấy cải tiến 22

4.2 Khảo sát hiệu suất thu hồi trong quá trình sấy cá sặc rằn 25

4.3 Xác định đường cong sấy, tốc độ sấy 29

4.4 Tối ưu hóa quá trình sấy 34

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 37

5.1 Kết luận 37

5.2 Đề nghị 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

PHỤ LỤC 1: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH viii

PHỤ LỤC 2: TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN ix

PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ THỐNG KÊ THÍ NGHIỆM xi

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Cá sặc rằn 2

Hình 2: Vùng phân bố chủ yếu cá sặc rằn trên thế giới 3

Hình 3: Mô hình đường đẳng nhiệt hấp thu của nước trong thực phẩm 7

Hình 4: Đường cong sấy tổng quát 7

Hình 5: Đường cong sấy của cá 8

Hình 6: CTCT rượu ethylic 10

Hình 7: CTCT sorbitol (E420) 11

Hình 9: Cấu tạo lều sấy đơn giản 14

Hình 10: Qui trình tổng quát chế biến khô cá 18

Hình 11: Lều sấy cải tiến 22

Hình 12: Chi tiết của lều sấy cải tiến 23

Hình 13: Sơ đồ quá trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến 24

Hình 15: Đồ thị biểu diễn sự hao hụt khối lượng ở các công đoạn khác nhau 27

Hình 17: Đồ thị biểu diễn đường cong sấy cá sặc rằn ở các khối lượng mẻ sấy khác nhau 32

Hình 18: Đồ thị đường cong sấy với khối lượng các mẻ sấy khác nhau 34

Hình 19: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ tâm cá sặc rằn và môi trường trong quá trình sấy đối với mẻ 5 kg 36

Hình 17: Các công đoạn cơ bản qui trình chế biến khô cá sặc rằn 38

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Phân loại cá nguyên liệu theo khối lượng 4

Bảng 2: Thành phần cơ bản của cá sặc rằn 4

Bảng 3: Thành phần của khô cá sặc rằn trên thị trường 5

Bảng 4: Hàm ẩm một số chất tại độ hoạt động của nước bằng 0,8 11

Bảng 5: Trạng thái của không khí trong quá trình sấy 24

Bảng 6: Kết quả hiệu suất thu hồi qua từng công đoạn và định mức sản phẩm khô cá sặc rằn 27

Bảng 7: Kết quả thời gian sấy và tốc độ sấy trung bình với các khối lượng mẻ khác nhau 30

Bảng 8: Nhiệt độ tâm sản phẩm và nhiệt độ không khí trong lều ở mẻ 5 kg 35

Bảng 9: Những tiêu chuẩn đánh giá chất lượng cá khô x

Bảng 10: Bảng số liệu quá trình sấy cá sặc rằn xi

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tổng quan

Cá sặc rằn là một trong những loài thủy sản đặc sản của nước ta Hiện nay nghề nuôi

cá sặc rằn rất phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long do kỹ thuật nuôi đơn giản cùng với điều kiện khí hậu thuận lợi Giá trị kinh tế mà cá sặc rằn mang lại ngày càng cao Bên cạnh các sản phẩm cá tươi sống thì khô cá sặc rằn rất được ưa chuộng trên thị trường do chất lượng sản phẩm tốt, khả năng bảo quản lâu

Tuy nhiên, đa số sản phẩm khô cá sặc rằn trên thị trường đều được sản xuất theo phương pháp thủ công, phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời Điều này không những làm cho chất lượng về mặt vi sinh của sản phẩm sụt giảm mà các thông số về mặt cảm quan như màu sắc, mùi vị không ổn định Việc phơi sấy trực tiếp ngoài trời là điều kiện cho ruồi nhặng và các vi sinh vật trong không khí tấn công, gây hư hỏng

Tổ chức lương thực – nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) đã có nhiều khuyến cáo

sử dụng hệ thống lều sấy trong quá trình chế biến các sản phẩm khô thủy sản, tuy nhiên việc áp dụng biện pháp này ở Việt Nam vẫn chưa được quan tâm đúng mức Hiệu quả của việc sử dụng lều sấy đến sự duy trì chất lượng và tăng hiệu suất chế biến vẫn chưa được nghiên cứu một cách cụ thể ở Việt Nam

Chính vì thế, việc nghiên cứu xây dựng hoàn chỉnh quy trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cần được tiến hành Tiến trình này cần được khảo sát một cách chặt chẽ ngay từ việc xác định hiệu suất, định mức thu hồi trong chế biến, đến việc dự đoán thời gian sấy, tốc độ và hiệu quả sấy cho từng khối lượng mẻ sấy khác nhau sẽ góp phần tạo cơ

sở ban đầu cho quá trình chế biến khô cá theo phương thức này ở quy mô sản xuất công nghiệp

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng hoàn chỉnh quy trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy năng lượng mặt trời cải tiến

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về cá sặc rằn

2.1.1 Đặc điểm

Tên khoa học: Trichogaster Pectorialis Regan, thuộc họ Cá rô (Anabantidae)

Tên địa phương: cá sặc rằn, cá bổi, cá lò tho

Tên tiếng Anh: Snake Skin Gouramy

Hình 1: Cá sặc rằn

Sự phân bố

Cá sặc rằn thích hợp ở những vùng có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, lượng mưa hằng năm nhiều Cá sặc rằn được tìm thấy tập trung tại Thái Lan, Campuchia, Việt Nam và được di giống sang các nước Mã Lai, Indonesia, Bangladesh Chúng phân bố rộng rãi trong nhiều thủy vực như kênh rạch, ruộng lúa, ao hồ

Ở nước ta cá sống thích hợp nhất ở vùng đồng băng Sông Cửu Long như Cần Thơ, An Giang, Cà Mau

Cá sặc rằn có thể sống được ở những nơi nước lợ, có hàm lượng chất hữu cơ cao, lượng oxy hòa tan thấp, pH thấp, chúng có thể sống bình thường ở nhiệt độ thấp 10 -

120C

Hình 2: Vùng phân bố chủ yếu cá sặc rằn trên thế giới

Nguồn:http://www.oceansatlas.org/world_fisheries_and_aquaculture/html/resources/capture/mainspec/species/ sp3321.htm, truy cập ngày 23 tháng 12 năm 2007

Điều kiện sinh trưởng

Cá sặc rằn sinh trưởng tốt ở nhiệt độ 24 ÷ 300C và pH nước trung tính Tuy nhiên, cá sặc rằn cũng có thể chịu đựng được nhiệt độ 11 ÷ 390C Cá cũng có khả năng chịu đựng được môi trường nước bẩn, hàm lượng hữu cơ cao cũng như môi trường có độ

pH thấp (pH dao động từ 4 ÷ 4,5)

(http://www.ctu.edu.vn/colleges/aquaculture/daotaotuxa/caroline-long/chuong2, truy cập ngày 23/12/2007)

Trong điều kiện ở ĐBSCL nhiệt độ thích hợp 25÷ 300C, cá đạt trọng lượng khoảng

140 gram/con sau 2 năm, quan sát cá đực và cá cái cùng tuổi thường cá đực có trọng lượng nhỏ hơn

Dinh dưỡng

Thức ăn ở thời kỳ đầu gồm nhiều loại như phiêu sinh động vật, phiêu sinh thực vật và thủy thực vật phân hủy Ở thời kỳ trưởng thành, cấu tạo bộ máy tiêu hóa của cá phù hợp với loài ăn tạp Những loại thức ăn thường xuyên bắt gặp và chiếm khối lượng lớn trong ruột cá gồm: mùn bã hữu cơ, thực vật phiêu sinh, động vật phiêu sinh, mầm non thực vật cũng như các loại thực vật thủy sinh mềm trong nước Cá cũng sử dụng tốt những loại thức ăn do người cung cấp như: bột ngũ cốc các loại, cám tấm, động vật

và khi thiếu thức ăn chúng ăn cả trứng của chúng

Sinh sản

Trong điều kiện tự nhiên, mùa hè cá đẻ là tháng 5 đến tháng 9, trong điều kiện nhân tạo, cá mẹ được chăm sóc tốt, có thể kích thích đẻ từ cuối tháng 2 Thông thường khoảng 1 năm, cá thành thục sinh sản lần đầu Trung bình mỗi cá mẹ đẻ khoảng 25.000 trứng/đợt

(Theo: http://sinh.hnue.edu.vn/mod.php?mod=publisher&op=viewarticle&artid=393, truy cập ngày:

20/12/2007)

Kích thước: Cá sặc rằn có kích thước nhỏ khoảng 100 ÷ 200 g/con Cá có chiều dài

tối đa 25 cm Cá sặc rằn chậm lớn, sau 2 năm nuôi, bằng thức ăn tự nhiên, cá đạt trọng lượng dao động từ 120 ÷ 140 gram/con Khi nuôi trong ao, ruộng cho ăn bổ sung thức

ăn như cám, phân động vật, bèo và các phụ phế phẩm khác, tăng trưởng của cá sẽ nhanh hơn Đối với hệ thống nuôi ao - chuồng kết hợp, sau một chu kỳ nuôi 6 tháng, trọng lượng cá có thể đạt 70 ÷ 100 gram/con

(http://www.ctu.edu.vn/colleges/aquaculture/daotaotuxa/caroline-long/chuong2)

Giá trị: Cá sặc rằn có thịt thơm ngon, tiêu thụ cả khô lẫn tươi Giá trị kinh tế của cá

phụ thuộc rất lớn vào kích thước hay khối lượng khi thu hoạch

Trên thị trường hiện nay có thể phân loại cá sặc rằn như sau:

Bảng 1: Phân loại cá nguyên liệu theo khối lượng

Bảng 3: Thành phần của khô cá sặc rằn trên thị trường

Dựa vào tính chất của sản phẩm có 3 loại khô: khô sống, khô chín và khô mặn

+ Khô sống: là sản phẩm chế biến bằng nguyên liệu tươi sống không qua xử lý bằng muối hay nấu chín;

+ Khô chín: là sản phẩm chế biến bằng nguyên liệu đã nấu chín;

+ Khô mặn: là sản phẩm chế biến từ nguyên liệu đã qua quá trình ướp muối

Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái của pha lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước mà người ta thường gọi là ẩm Như vậy trong thực tế có thể xem sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng nhiệt Vật liệu cần tách ẩm ra để có

độ khô theo yêu cầu gọi là vật liệu sấy Lưu thể cấp nhiệt cho vật liệu sấy và mang ẩm

từ vật liệu ra môi trường xung quanh gọi là tác nhân sấy Phương tiện để thực hiện quá trình làm khô vật liệu gọi là thiết bị sấy

Tác nhân sấy

Trong kỹ thuật sấy các loại vật liệu ẩm người ta thường dùng các môi chất sau để làm tác nhân sấy: không khí, khói lò, các loại khí trơ và hơi nước quá nhiệt Trong đó không khí ẩm là tác nhân sấy được sử dụng phổ biến nhất Không khí ẩm cung cấp nhiệt bốc hơi cần thiết và di chuyển lượng hơi nước tạo thành ra khỏi buồng sấy Trong suốt quá trình sấy, tính chất của không khí ẩm sẽ thay đổi

Khả năng di chuyển ẩm của không khí phụ thuộc chủ yếu vào độ ẩm và nhiệt độ của không khí Mối quan hệ giữa không khí và nước liên kết trong không khí được biểu hiện qua giãn đồ không khí ẩm

Vật liệu sấy (vật liệu ẩm)

Hàm lượng ẩm trong thực phẩm ảnh hưởng quyết định đến đặc tính của sản phẩm trong quá trình sấy, tác động đến quá trình cân bằng ẩm trong vật liệu

Nước trong thịt cá chiếm trung bình từ 55 đến 83% Nước đóng vai trò và chức năng quan trọng trong đời sống, chất lượng của cá Nước tham gia vào phản ứng sinh hoá, vào các quá trình khuếch tán trong cá, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, ngoài ra còn liên kết với các chất protein (Lê Văn Hoàng, 2004)

Trong hầu hết các loại nguyên liệu thực phẩm, nước có thể chía ra làm 3 loại: nước liên kết mạnh, nước liên kết yếu và nước tự do

- Nước liên kết mạnh: Chiếm khoảng 4 ÷ 5% tổng lượng nước, liên kết chắt chẻ với các thành phần khác trong thực phẩm nêm rất khó tách ra

- Nước liên kết yếu: Chiếm khoảng 60 ÷ 80% tổng lượng nước, được giữ lại bởi lực tĩnh điện, chiếm giữ những khoảng trống giữa các tế bào Nước này có thể tách được trong quá trình sấy

- Nước tự do (ngoại bào): chiếm từ 20 ÷ 40% tổng lượng nước, được giữ lại bởi lực mao dẫn giữa các tế bào Nước tự do cũng được xem như nước trong gian bào

Nước có thể tách ra khỏi thực phẩm có thể chia thành các loại:

- Nước liên kết bởi sự hút bám trên bề mặt;

Hình 3: Mô hình đường đẳng nhiệt hấp thu của nước trong thực phẩm

Nguồn: MuJica et al., 1987, trích dẫn bởi Josep, 1999

Đường cong sấy: Sự phụ thuộc giữa hàm ẩm của vật liệu và thời gian sấy được gọi là đường cong sấy

Hình 4: Đường cong sấy tổng quát

Hình 5: Đường cong sấy của cá

Nguồn: Earle, 1983

Tốc độ sấy: Tốc độ sấy được xác định bằng lượng ẩm (hơi nước, kg) bay hơi trên 1 m2

bề mặt vật liệu sấy trong 1 đơn vị thời gian (1 giờ) và được biểu thị ở dạng vi phân:

U = dx / Adt (kg/m2h) Trong đó: X: lượng ẩm bay hơi trong thời gian sấy, kg/h

A: diện tích bề mặt của vật liệu sấy, m2t: thời gian sấy, giờ

Cá được làm khô bằng cách cho nước khuếch tán ra khỏi cơ và da cá Trong quá trình làm khô, tốc độ làm khô không phải là một hằng số mà nó thay đổi theo nhiệt độ và thời gian làm khô Trước tiên, tốc độ làm khô bị chi phối bởi tốc độ bốc hơi nước ra khỏi bề mặt cá, sau một thời gian nó phụ thuộc vào cả tốc độ bốc hơi và tốc độ thoát

ẩm ra khỏi bề mặt, sau đó bề mặt trở nên khô và khi đó tốc độ phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán ẩm ra bề mặt (Earle, 1983) Điều này thể hiện qua đường cong sấy của cá Phân tích đường cong sấy, có thể thấy được diễn tiến của quá trình sấy gồm 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn đốt nóng vật liệu: Nếu ban đầu nhiệt độ của cá thấp hơn nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí, thì trong giai đoạn đốt nóng nhiệt độ của cá tăng lên Trong giai đoạn này hàm ẩm của cá thay đổi rất chậm và thời gian diễn tiến nhanh

+ Giai đoạn sấy đẳng tốc: sau giai đoạn đốt nóng, hàm ẩm của vật liệu giảm tuyến tính theo thời gian tức là tốc độ sấy trong giai đoạn này là hằng số Giai đoạn sấy đẳng tốc kéo dài cho đến khi hàm ẩm của cá đạt đến giá trị Wk nào đó (Wk – gọi là độ ẩm tới hạn của vật liệu) Giai đoạn sấy đẳng tốc thường rất ngắn, chỉ tồn tại khi bề mặt cá còn

ẩm

+ Giai đoạn sấy giảm tốc: khi độ ẩm của cá đạt giá trị tới hạn Wk thì tốc độ sấy bắt đầu giảm dần và đường cong sấy chuyển từ đường thẳng sang đường cong tiệm cận dần đến độ ẩm cân bằng của cá trong điều kiện của quá trình sấy

Sự thay đổi nhiệt độ vật liệu trong quá trình sấy: khi sấy, vật liệu nhận nhiệt lượng từ bên ngoài, trước hết lượng nhiệt được hấp thu trên bề mặt vật liệu, sau đó bằng dẫn nhiệt truyền vào bên trong vật liệu Vì lẽ đó mà nhiệt độ bề mặt tăng sớm hơn nhiệt độ

ở tâm vật liệu Trong giai đoạn đốt nóng nhiệt độ vật liệu tăng từ nhiệt độ ban đầu cho đến nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí môi trường xung quanh Suốt giai đoạn sấy đẳng tốc nhiệt độ vật liệu không đổi vẫn bằng nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí Điều đó chứng tỏ rằng trong giai đoạn sấy đẳng tốc chủ yếu tách ẩm tự do,

và áp suất hơi ẩm trong vật liệu bằng áp suất hơi bão hòa trên bề mặt thoáng, còn nhiệt

độ trên bề mặt vật liệu bằng nhiệt độ bầu ướt Nhiệt độ ở tâm vật liệu đạt nhiệt độ bầu ướt chậm hơn một ít Như vậy trong giai đoạn sấy đẳng tốc, nhiệt độ ở tâm vật liệu và nhiệt độ bề mặt có giá trị như nhau, gradien nhiệt độ trong vật liệu bằng không Khi chuyển sang giai đoạn sấy giảm tốc, nhiệt độ bề mặt vật liệu tăng theo thời gian và cuối quá trình sấy nhiệt độ đạt giá trị nhiệt độ môi trường Nhiệt độ của tâm vật liệu cũng tăng theo thời gian nhưng chậm hơn, do vậy trong vật liệu xuất hiện gradien nhiệt độ lớn hơn không Gradien nhiệt độ này giảm dần đến lúc độ ẩm vật liệu đạt trạng thái cân bằng thì bằng không (Earle, 1983)

Có 2 phương pháp sấy: sấy tự nhiên và sấy nhân tạo

+ Sấy tự nhiên: tiến hành ở ngoài trời, sử dụng tác nhân sấy là năng lượng ánh sáng mặt trời Thuận lợi của sấy tự nhiên sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời là đơn giản

dễ thực hiện, có thể sấy với khối lượng lớn Nhưng sấy tự nhiên có nhược điểm là phụ thuộc vào thời tiết, phải lựa chọn sân phơi thích hợp, chiếm diện tích mặt bằng và dễ

bị nhiễm bẫn, sự xâm nhập của côn trùng phá hoại

+ Sấy nhân tạo: sử dụng các thiết bị sấy như phòng sấy, hầm sấy, tủ sấy,….Tác nhân sấy được gia nhiệt để đạt nhiệt độ yêu cầu trước khi vào thiết bị sấy Thuận lợi của sấy nhân tạo là điều khiển được quá trình sấy nên chất lượng sản phẩm sau khi sấy ổn định, đồng đều về màu sắc cũng như độ ẩm

2.3 Quá trình ướp muối và phụ gia (Sorbitol và rượu)

thấu Trong quá trình ướp muối nguyên liệu dưới tác dụng của sự khuếch tán và thẩm thấu nước trong nguyên liệu sẽ đi ra ngoài và muối sẽ thấm vào cơ thể cá làm thay đổi chất lượng của nguyên liệu

Phân loại phương pháp ướp muối

- Dựa vào nhiệt độ ướp muối có thể phân ra 2 phương pháp là ướp muối ở nhiệt

độ bình thường với t = 10 ÷ 30ºCvà ướp muối ở nhiệt độ thấp với t < 5ºC

- Dựa vào phương thức sử dụng muối có thể phân ra 3 phương pháp là: ướp muối khô, ướp muối ướt và ướp muối hỗn hợp

- Dựa vào mức độ cơ giới hóa có thể phân ra 3 phương pháp là ướp muối thủ công, bán cơ giới và cơ giới

Việc ướp muối cá trước khi sấy rất quan trọng vì nó sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Nếu nồng độ muối quá cao thì sẽ tạo vị mặn làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm nhưng nếu nồng độ muối quá thấp thì thời gian bảo quản sản phẩm

sẽ ngắn do sự tấn công của các vi sinh vật, ngoài ra ướp muối còn ảnh hưởng đến sự biến đổi của các thành phần khác trong cá như nước, protit, … Do đó ta phải căn cứ vào yêu cầu sản phẩm để chọn phương pháp ướp muối cho thích hợp Lượng muối dùng để ướp phụ thuộc vào độ mặn của sản phẩm, nhiệt độ ướp và thành phần của nguyên liệu, trong đó quan trọng nhất là hàm lượng nước trong nguyên liệu

2.3.2 Ướp rượu và sorbitol

Do quá trình sấy cộng với việc ướp muối nguyên liệu làm cho sản phẩm có cấu trúc khô cứng và vị mặn Vấn đề đặt ra là làm sao để cấu trúc sản phẩm không quá khô cứng, vị không quá mặn mà vẫn đảm bảo khả năng bảo quản lâu dài của sản phẩm tức

là sản phẩm có aw thấp nhưng hàm lượng ẩm vẫn cao Chính vì thế việc thêm các phụ gia như rượu ethylic và sorbitol là hết sức cần thiết

Hình 6: CTCT rượu ethylic

CH OH

HHO

OHH

OHH

tụ protein, thay đổi đặc tính keo của nguyên sinh chất

Sorbitol đóng vai trò là chất làm ngọt, độ ngọt bằng 60% độ ngọt của sucrose Khi kết hợp sorbitol với các loại đường khác, có thể làm giảm sự kết tinh trong thực phẩm Thêm sorbitol vào syrup sucrose sẽ làm giảm sự kết tinh trong suốt quá trình tồn trữ Ngoài ra, sorbitol còn là chất làm ẩm, ổn định Trong sản phẩm thủy sản hun khói, sấy khô, lên men hoặc ướp muối giới hạn tối đa là: 35000 mg/kg sản phẩm (Cục quản lý chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm, 2001) Ngoài ra sorbitol còn cải thiện cấu trúc,

làm giảm sự quá khô cứng của sản phẩm mực sấy (Tamokazu Kubo el al.,2003)

Bảng 4: Hàm ẩm một số chất tại độ hoạt động của nước bằng 0,8

Nguồn.Belitz and Grosch,1982

2.4 Biến đổi của cá trong quá trình sấy và sau khi sấy

2.4.1 Biến đổi vật lý

(i) Sự biến đổi về khối lượng, thể tích và kết cấu thịt cá

Do sự mất nước trong quá trình sấy khối lượng cá giảm xuống, bên cạnh đó thể tích cũng giảm đi Tuy nhiên, thể tích cá giảm đi không bằng với thể tích nước mất đi mà nhỏ hơn một ít là do tổ chức thịt cá ở dạng keo xốp, nên khi mất nước chúng vẫn tồn tại các khoảng trống của mô cơ, hoặc chỉ co rút một phần Đặc biệt, khi sấy chân không hoặc sấy thăng hoa thì thể tích co rút rất ít

(ii) Sự biến đổi về màu sắc và mùi vị

Trong quá trình làm khô, màu sắc và mùi vị của sản phẩm cũng bị biến đổi Nguyên nhân là do nguyên liệu bị mất nước làm cho thể tích bị co rút, bị oxy hoá hoặc các sắc

tố bị khử,… nguyên nhân chủ yếu là do quá trình phát triển của vi sinh vật gây nên Một nguyên nhân khác như sự mất nước làm cho nồng độ các thành phần trong thịt cá tăng lên, do đó sản phẩm sẽ có màu sắc sậm hơn và có mùi đặc trưng Phương pháp làm khô càng thô sơ thì màu sắc và mùi vị của sản phẩm càng bị biến đổi nhiều

(iii) Sự biến đổi của tổ chức nguyên liệu

Trong quá trình làm khô do nước mất nên tổ chức nguyên liệu co rút lại chặt chẽ hơn nhưng sự biến đổi đó khác nhau theo phương pháp làm khô

Khi nguyên liệu được làm khô bằng không khí nóng, vì quá trình làm khô tương đối chậm nên tổ chức cơ thịt của chúng bị co rút nhiều, cấu trúc thịt cá tương đối chặt chẽ, khả năng hút nước phục hồi kém, khi ăn ta cảm giác khô cứng và dai

Khi nguyên liệu được làm khô bằng sấy chân không, quá trình khử nước nhanh chóng

do đó cấu trúc tương đối xốp, đặc biệt khi sấy chân không thăng hoa thì cấu trúc thịt

cá rất xốp, mức độ hút nước rất tốt và phục hồi gần như nguyên vẹn trạng thái ban đầu

Nguyên nhân gây nên sự thay đổi cấu trúc nguyên liệu là do kết cấu phân tử của các sợi cơ bị biến đổi, protein bị biến tính và thay đổi cấu trúc, do đó khả năng phục hồi sản phẩm khô khó đạt trạng thái ban đầu Sản phẩm khô dai hơn là do số lượng liên kết trong phân tử protein tăng lên, các liên kết đó bao gồm: liên kết hydro, liên kết muối, liên kết phân tử, liên kết cộng hoá trị và liên kết giữa các dẫn xuất protein biến tính,… do đó sản phẩm làm khô không thể trở lại trạng thái ban đầu được, chất lượng của sản phẩm khô bị giảm so với nguyên liệu

2.4.2 Sự biến đổi về hoá học

(i) Sự biến đổi lipid

Sự oxy hoá và thối rữa của lipid phụ thuộc vào phương pháp và thời gian làm khô Thời gian làm khô càng kéo dài thì biến đổi càng lớn vì men và vi sinh vật có thời gian hoạt động, đồng thời sự oxy hoá tăng lên làm cho sản phẩm có màu sắc và mùi vị không tốt Sự biến tính lipid chủ yếu là do sự thuỷ phân và sự oxy hoá

(ii) Sự biến tính protein

+ Sự đông đặc và biến tính của protein: sự đông đặc và biến tính của protein phụ

là myosin và myogen, chúng bị đông đặc ở 50 ÷ 600C, do đó khi làm khô ở điều kiện bình thường các protein này sẽ bị đông đặc dần và biến tính từ trạng thái có thể hoà tan thành trạng thái keo kết tủa, làm mất tính đàn hồi của cơ thịt

+ Sự tự chín của cá khô: Khi làm khô với nhiệt độ tương đối thấp, thịt cá không bị biến tính nhiệt, men ở tổ chức cơ thịt cá không bị phá huỷ và có tác dụng đến protein

và các chất béo của cá do đó sự tự chín xảy ra Dưới tác dụng của các enzyme thuỷ phân ở trong thịt cá, các phân tử lớn protein bị thuỷ phân Enzyme tham gia thuỷ phân protein trong cơ thịt cá là cathepsin có hoạt tính mạnh ở pH = 4 ÷ 5, trong môi trường trung tính nó hoạt động yếu, tạo thành đạm acid amin và đạm phi protein Khi làm sản phẩm khô cá mặn, nồng độ muối cao sẽ làm cho protein thịt cá cũng như enzyme bị đông đặc và biến tính mạnh, làm mất tác dụng của enzyme Để làm khô có chất lượng tốt cần ướp muối nhạt ở nơi khô ráo, mát để sự khử nước được tiến hành từ từ và protein cá lúc đó trương lên, các mạch polypeptid có khả năng đứt ra Sự đứt mạch của protein là giai đoạn phân giải đầu tiên và quan trọng trong quá trình tự chín của cá phơi khô Bên cạnh đó, enzyme lipase cũng gây ra sự thay đổi hoá lý sâu sắc Trong quá trình phơi khô, lipid của thịt chảy ra thành một lớp gần như trong suốt, lớp này bị oxy hoá tạo thành một lớp đàn hồi tương đối cứng Lipid trong thịt cá chứa nhiều acid béo không bão hoà nên dễ bị oxy hoá Nhiệt độ nâng cao đến mức thích hợp thì tác dụng của men và tác dụng hoá học thuận lợi nhất Khi có ánh sáng, lipid dễ bị biến đổi hơn ở tối, tia tử ngoại có tác dụng thúc đẩy sự oxy hoá mạnh nhất (Lê Văn Hoàng, 2004; Lê Ngọc Tú, 2003)

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy cá

2.5.1 Nhiệt độ không khí

Trong điều kiện độ ẩm không khí, tốc độ gió, … không đổi, nâng nhiệt độ sấy sẽ làm tăng tốc độ sấy Nhiệt độ sấy càng cao thì ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm như làm cho thịt cá bị sơ cứng, cản trở sự thoát ẩm Nhiệt độ sấy quá thấp thì sẽ kéo dài thời gian sấy

Tốc độ gió ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy cá Tốc độ gió quá lớn thì sẽ khó giữ được nhiều trên nguyên liệu, tốc độ gió quá nhỏ thì sẽ làm chậm quá trình sấy

Độ ẩm tương đối của không khí càng cao thì tốc độ sấy càng giảm thường đối với nguyên liệu thủy sản người ta làm khô với độ ẩm tương đối của không khí là 50 ÷ 60%, độ ẩm quá nhỏ cũng không làm tăng tốc độ sấy nhiều

2.5.4 Kích thước nguyên liệu và bản thân nguyên liệu

Nguyên liệu càng nhỏ, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh Tốc độ sấy tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt và tỉ lệ nghịch với bề dày nguyên liệu sấy

Nguyên liệu càng chứa nhiều chất béo thì quá trình làm khô càng chậm, sự khuếch tán

ẩm sẽ chậm đi khi lượng béo tăng lên

(Nguyễn Văn Lụa, 2003)

2.6 LỀU SẤY

Hình 9: Cấu tạo lều sấy đơn giản

Nguồn: http://www.fao.org/Wairdocs/X5434E/x5434e0f.htm, truy cập ngày 23 tháng 12 năm 2007

Việc sấy khô cá bằng năng lượng ánh sáng mặt trời đã được con người biết đến từ rất lâu vì nó đơn giản, dễ thực hiện Tuy nhiên, việc sấy tự nhiên bằng năng lượng mặt trời cũng gặp những bất lợi như điều kiện thời tiết, thời gian sấy lâu hoặc là những vùng có độ ẩm tương đối cao thì việc sấy cá gặp khó khăn, … Lều sấy là sự cải tiến cho phương thức sấy tự nhiên sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời

Lều sấy đơn giản chỉ gồm một khung được làm bàng tre, gỗ hoặc kim loại nhẹ như nhôm, khung được phủ bởi lớp nhựa Cạnh cho ánh sáng mặt trời đi qua và hai cạnh

khay Cạnh bên có thể mở ra được để đưa khay vào giá đỡ Nguyên lý hoạt động của lều sấy là khi không khí từ bên ngoài vào nó sẽ được nóng lên trong lều sấy và hút ẩm

từ vật liệu khi nó thổi qua vật liệu sau đó rời khỏi lều bằng các lỗ thoát khí ở phía trên + Ưu điểm của lều sấy là cấu tạo đơn giản, gọn, nhẹ, dễ tháo gỡ, giá thành rẻ, tránh được sự xâm nhiễm của chất bẩn và côn trùng do lều sấy tương đối kín

+ Nhược điểm của lều sấy là phụ thuộc vào điều kiện thời thiết (đặc biệt là thời tiết có gió lớn do khối lượng lều sấy nhỏ), công suất nhỏ

2.7 SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về cá sặc rằn từ đặc điểm hình thái đến chế biến

và bảo quản

Phân tích thành phần hóa học cho thấy: tỉ lệ protein là 17,3 ÷ 18,4/100g thịt cá, hàm lượng chất béo từ 2,9 ÷ 3,2% do đó cá rất dễ bị oxy hóa trong quá trình sấy và bảo quản (Võ Anh Dũng, Huỳnh Hồng Hạnh, Trương Thị Thu Năm, 2004)

Sau quá trình khảo sát và nghiên cứu thì tìm ra được nhiệt độ sấy thích hợp cho cá sặc rằn là 500C (Nguyễn Minh Đạt, Trương Thị Thu Năm, 2004)

Theo nghiên cứu, sản phẩm khô cá sặc rằn đạt độ ẩm 34% được chọn bảo quản là tốt nhất vì cho chỉ số peroxid thấp (Trương Thị Thu Năm, 2004)

Để đảm bảo an toàn cho khô trong quá trình bảo quản đồng thời sản phẩm đạt chất lượng cảm quan tốt thì cần phải ướp nguyên liệu với muối có nồng độ 22%, nồng độ đường glucose 1,5% và rượu 35ml/ kg nguyên liệu (Đòan Thị Kiều Tiên, 2006); hay muối có nồng độ 22%, nồng độ đường saccharose 2% và rượu 40ml/ kg nguyên liệu (Nguyễn Thị Mỹ Hạnh, 2006)

Những nghiên cứu về độ hoạt động của nước cho thấy, sấy là một phương pháp loại nước ra khỏi sản phẩm kết hợp với việc bổ sung các thành phần chất tan (ngâm muối, đường, rượu) là phương pháp hữu hiệu để làm giảm aw mà không cần giảm độ ẩm sản phẩm đến mức quá thấp Thêm vào đó, muối còn giúp ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật gây độc cho thực phẩm có giá trị dinh dưỡng như cá (Zdislaw, 1990)

Khi khảo sát về khả năng bảo quản sản phẩm, các nghiên cứu cũng cho thấy nguyên liệu được ngâm muối nồng độ cao ứng với giá trị aw thấp nhất và thời gian sấy được rút ngắn, độ ẩm của sản phẩm được giữ ở mức độ nhất định (MotarJemi, 1988 ÷ Tosep, 1990)

Phương pháp làm khô cũng có ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng bảo quản sản phẩm Giữa sản phẩm sấy và phơi nắng trực tiếp thì cùng một thời gian bảo quản, mẫu đem sấy có chỉ số peroxyde thấp, ít bị biến đổi trong quá trình bảo quản, trong khi đó

mẫu đem phơi thì có chỉ số peroxyde cao, khi đem đi bảo quản chỉ số này càng tăng,

kể cả khi bao gói Điều đó cho thấy, một khi sản phẩm làm ra đã bị oxy hóa nhiều thì khi bảo quản ở điều kiện bao gói sản phẩm vẫn bị oxy hóa mạnh vì phản ứng oxy hóa chất béo là phản ứng lan truyền

Do đó để tạo sản phẩm khô đạt chất lượng cao phải là sản phẩm khô có giá trị aw

nhưng vẫn duy trì được độ ẩm thích hợp, không quá mặn và có giá trị cảm quan cao

2.8 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Trên cơ sở những kết quả đã nghiên cứu về sấy cá sặc rằn cùng với mục tiêu đề ra nên nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:

- Khảo sát sự tiêu hao khối lượng nguyên liệu cá trong quá trình xử lý sơ bộ (bỏ nội tạng, mang, vảy), ngâm muối đến thành phẩm;

- Xác định đường cong sấy và tốc độ sấy trong lều sấy;

- Tối ưu hóa quá trình sấy cá sặc rằn trong lều sấy cải tiến

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương tiện thí nghiệm

3.1.1 Địa điểm, thời gian thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ trong 12 tuần, từ 04/01/2008 đến 20/3/2008

3.1.2 Dụng cụ, thiết bị

- Lều sấy năng lượng mặt trời cải tiến;

- Máy phân tích ẩm;

- Cân điện tử (DJ – 1000, Japan);

- Một số dụng cụ thuỷ tinh phòng thí nghiệm

Yêu cầu cho nguyên liệu: Cá sặc rằn, yêu cầu phải còn sống cho đến khi về đến phòng thí nghiệm, khối lượng 90g ÷ 110 g/con Sau khi vận chuyển cá đến phòng thí nghiệm, tiến hành xử lý sơ bộ, loại vảy, nội tạng trước khi thực hiện các nghiên cứu

3.2 Phương pháp nghiên cứu

Cá sặc rằn tươi sống (khối lượng 90 ÷ 110g) được cân để xác định khối lượng ban đầu của nguyên liệu, sau đó tiến hành làm sạch vảy, nắp mang và nội tạng Rửa sạch bằng nước và cân lại lần 2 nhằm xác định hiệu suất thu hồi Cá được xử lý đem ngâm qua đêm trong dung dịch muối có nồng độ 22% Sau đó, cá được vớt ra rửa lại bằng dung dịch muối 2% Mục đích của công đoạn này là tránh hiện tượng muối áo bên ngoài bề

mặt sản phẩm sau khi sấy Sau đó, cá được tiếp tục ướp phụ gia có khả năng làm giảm

aw (sorbitol – 8% nguyên liệu và rượu ÷ 30ml/kg cá), vớt cá ra để ráo để cân khối lượng trước khi sấy

Nguyên liệu

Cân

Xử lý

Ngâm muối NaCl

(nồng độ 22%, ngâm qua đêm)

Vớt ra, để ráo

Cân

Sấy sơ bộ

Ướp phụ gia

(sorbitol 8%, rượu ethylic 30ml/kg nguyên liệu)

Vớt ra, để ráo

Cân

Sấy bằng lều sấy cải tiến

Sản phẩm (34% ẩm)

Hình 10: Qui trình tổng quát chế biến khô cá

+ Xác định khả năng kết hợp của phụ gia làm giảm khả năng giữ nước

+ Hiệu suất thu hồi sản phẩm: được xác định dựa vào khối lượng sản phẩm cá khô so với khối lượng cá ban đầu

+ Tính định mức sản phẩm: xác định dựa vào khối lượng ban đầu và khối lượng sản phẩm cá khô ở các chế độ được lựa chọn

Trong đó H: Định mức sản phẩm (kg nguyên liệu / kg sản phẩm)

Khối lượng sau xử lý sơ bộ (g) Khối lượng nguyên liệu ban đầu (g) *100

A =

Khối lượng sau ướp muối NaCl (g) Khối lượng nguyên liệu ban đầu (g)

*100 B=

Khối lượng sản phẩm (g) Khối lượng nguyên liệu ban đầu (g)

Khối lượng sau khi ngâm rượu + sorbitol (g) Khối lượng nguyên liệu ban đầu (g)

*100 C=

(ii) Thí nghiệm 2: Xác định đường cong sấy và tốc độ sấy bằng lều sấy

• Mục đích

Thông qua việc theo dõi sự thay đổi khối lượng cá theo thời gian sấy và thời gian sấy cần thiết để sản phẩm cá đạt độ ẩm 34%, cũng như diễn tiến nhiệt độ trong lều sấy, nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời để xác định tốc độ sấy trong lều sấy

• Tiến hành thí nghiệm

Nguyên liệu cá sặc rằn với 6 khối lượng (A) khác nhau (A1, A2, A3, A4, A5, A6) sẽ được tiến hành xử lý như đã trình bày ở thí nghiệm 1 Sau đó, sẽ được đem sấy bằng lều sấy đến khi sản phẩm cá đạt được giá trị độ ẩm 34% thì ngừng quá trình sấy Với:

Thông qua các số liệu thực tế ghi nhận thu được tiến hành:

+ Thiết lập được đường cong sấy: xây dựng mối tương quan giữa thời gian sấy và hàm lượng ẩm trong vật liệu khi sấy bằng lều sấy;

+ Xác định tốc độ sấy trong lều sấy

(ii) Thí nghiệm 3: Tối ưu hóa quá trình sấy khô cá sặc rằn trong lều sấy

• Mục đích:

Thông qua việc theo dõi sự thay đổi nhiệt độ tác nhân sấy và nhiệt độ tâm sản phẩm