Đồ án thiết bị tách khuôn sản phẩm thủy sản dạng block 2kg với công suất 150 lítgiờ

Đồ án Tính toán, thiết kế thiết bị tách khuôn sản phẩm thủy sản đông lạnh dạng block 2kg với công suất 150 lítgiờ gồm tất cả những yêu cầu cần thiết. Có công thức tính toán đầy đủ và ý kiến kiến nghị.

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm qua thủy sản liên tục là ngành kinh tế mũinhọn của nước ta Trong đó chế biến thủy sản đóng vai trò quantrọng trong chiến lược phát triển thủy sản nước nhà Lượng hàngthủy sản xuất khẩu của Việt Nam ra thị trường ngày càng gia tăng

cả số lượng cũng như chất lượng Ngày nay mặt hàng thủy sảnđông lạnh Việt Nam đã có mặt tại 75 quốc gia và có tốc độ tăngtrưởng rất cao

Trong quá trình lạnh đông ở nhiều nhà máy sử dụng 2 dạnglạnh động là lạnh đông dạng block và lạnh đông IQF Trong đó,dạng block ta sử dụng khuôn nhiều lần nên sản phẩm thủy sản saukhi cấp đông sẽ được tách ra khỏi khuôn nhờ thiết bị tách khuôn

Vì thế để đáp ứng nhu cầutách khuôn đạt hiệu quả cao và chấtlượng sản phẩm tốt sau khi tách khuôn và đáp ứng được nhu cầubảo quản tốt, đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt được cao trongthời gian chờ và vận chuyển xuất khẩu sang các thị trường thếgiới, hạn chế ảnh hưởng chất lượng sản phẩm thủy sản khi đến tayngười tiêu dùng Xuất phát từ những nhu cầu thực tế em đã chọn

đề tài “Tính toán, thiết kế thiết bị tách khuôn sản phẩm thủy sản đông lạnh dạng block 2kg với công suất 150 lít/giờ”.

và xuất khẩu thủy sản hàng đầu khu vực, cùng với Indonesia vàThái Lan Xuất khẩu thủy sản trở thành một trong những lĩnh vựcquan trọng của nền kinh tế.

Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tụctrong 17 năm qua với mức tăng bình quân là 9,07%/năm Với chủtrương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồngthủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tụctăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng gópđáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước.Bên cạnh mảng khai thác đánh bắt, nuôi trồng thủy sản cũngngày càng gia tăng và chiếm tỷ trọng ngày càng lớn trong tổngsản lượng sản xuất thủy sản (9 tháng đầu năm 2016 sản lượngnuôi trồng đạt 2.6 triệu tấn, chiếm 52.8% trong tổng sản lượng sảnxuất thủy sản) So với thế giới, Việt Nam đứng thứ 3 về sản lượngnuôi trồng thủy sản sau Trung Quốc, Ấn Độ và đang giữ vai tròquan trọng cung cấp nguồn thủy sản nuôi trồng toàn cầu

Hình 1 Sản lượng thủy sản Việt Nam từ năm 2005 –

tháng 9/2016

b. Vùng sản xuất thủy sản chính

Hoạt động sản xuất, xuất khẩu thủy sản của Việt Nam nằm rải rác dọc đất nước với sự đa dạng về chủng loại thủy sản, nhưng có thể phân ra thành năm vùng xuất khẩu lớn:

Hình 2 Xuất khẩu thủy sản của các vùng.

 Vùng Bắc Trung Bộ, duyên hải miền Trung: nuôi trồng

thủy sản nước mặn lợ, đặc biệt phát huy thế mạnh nghề nuôi

ở biển, tập trung vào một số đối tượng chủ yếu như: tôm cácloại, sò huyết, bào ngư, cá hồng

 Vùng ven biển Nam Trung Bộ: nuôi trồng thủy sản trên các

loại mặt nước mặn lợ, với một số đối tượng chủ yếu như: cá rôphi, tôm các loại

 Vùng Đông Nam Bộ: chủ yếu nuôi các loài thủy sản nước

ngọt hồ chứa và thủy sản nước lợ như cá song, cá giò, cá rôphi, tôm các loại

 Vùng ven biển Đồng Bằng Sông Cửu Long: gồm các tỉnh

nằm ven biển của Đồng Bằng Sông Cửu Long như Tiền Giang,Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang… làkhu vực có hoạt động thủy sản sôi động nhất cả nước Hoạtđộng nuôi trồng thủy sản trên tất cả các loại mặt nước, đặc

biệt là nuôi tôm, cá tra - ba sa, sò huyết, nghêu và một số loài

cá biển

 Các tỉnh nội vùng: Bao gồm những tỉnh nằm sâu trong đất

liền nhưng có hệ thống sông rạch khá dày đặc như Hà Nội,Bình Dương, Cần Thơ, Hậu Giang, Đồng Tháp, An Giang, thuận

lợi cho nuôi trồng các loài thủy sản nước ngọt như: cá tra –basa, cá rô phi, cá chép…

Khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long, với điều kiện lý tưởng có hệthống kênh rạch chằng chịt và nhiều vùng giáp biển, đã trở thànhkhu vực nuôi trồng và xuất khẩu thủy sản chính của Việt Nam.Theo thống kê, cả nước có khoản 40 tỉnh có doanh nghiệp xuấtkhẩu thủy sản, trong đó các tỉnh có kim ngạch xuất khẩu thủy sảnlớn nhất lần lượt là Cà Mau (chủ yếu nhờ kim ngạch xuất khẩu lớncủa Minh Phú, Quốc Việt, TP.HCM, Cần Thơ, Đồng Tháp, KhánhHòa, Sóc Trăng…)

Hình 3 Vùng phân bố của thủy sản Việt Nam

c. Thời cơ và thuận lợi

- Thủy sản được xác định là ngành kinh tế mũi nhọn trong sựnghiệp phát triển đất nước Luôn nhận được sự quan tâm của Đảng

và Nhà nước, các cấp chính quyền trong mọi hoạt động phát triểnkinh tế thủy sản

- Điều kiện tự nhiên thuận lợi và tiềm năng nguồn lợi thủy sản đadạng phong phú là cơ sở cho phát triển nuôi trồng thủy sản

- Do dân số gia tăng, kinh tế phát triển nên thị trường thủy sảntrong nước và thế giới tiếp tục mở rộng, sản phẩm thủy sản ngàycàng chiếm lĩnh thị trường thực phẩm Mặc dù bị ảnh hưởng củasuy giảm kinh tế thế giới, nhưng thực phẩm thủy sản vẫn được ưachuộng, đặc biệt ở các nước công nghiệp phát triển; giá cả thủysản luôn ổn định ở mức cao.

- Công nghệ và kỹ thuật tiên tiến, đặc biệt là công nghệ sinh họcphát triển nhanh và mạnh, đã và đang tạo cơ hội cho việc áp dụngvào hoạt động nghiên cứu và nuôi trồng thủy sản

Hình 4 Dây chuyền sản xuất hiện đại của một công

ty tại Việt Nam

- Sản phẩm thủy sản của nước ta nhìn chung đã đáp ứng đượccác yêu cầu nghiêm ngặt về tiêu chuẩn chất lượng, vệ sinh và antoàn thực phẩm của các nước trong khu vực và trên thế giới

- Nguồn nhân lực dồi dào, có kinh nghiệm thuận lợi cho pháttriển nuôi trồng thủy sản trong tương lai

- Việt Nam đã gia nhập WTO, đây là cơ hội lớn để mở rộng thịtrường và cạnh tranh bình đẳng với các nước xuất khẩu cùng cácmặt hàng thủy sản

d. Khó khăn và thách thức

- Đến nay, tình hình sử dụng tiềm năng nguồn lợi thủy sản chưahiệu quả, thiếu bền vững do phát triển tự phát, thiếu hoặc khôngtuân thủ quy hoạch, làm nảy sinh nhiều mâu thuẫn lợi ích, thậmchí trong một khu vực địa lý.

- Môi trường bị biến đổi theo chiều hướng xấu vì ngày càng nhiềuchất thải không qua xử lý từ các lưu vực sông và vùng ven biển đổ

ra biển, một số khu biển ven bờ bị ô nhiễm, hiện tượng thủy triều

đỏ xuất hiện ngày càng nhiều với quy mô rộng,…Các hệ sinh tháibiển quan trọng (rạn san hô, rừng ngập mặn, thảm cỏ biển) bị suythoái, bị mất môi trường sống và bị thu hẹp diện tích (rừng ngậpmặn mất khoảng 15ha/năm) Khoảng 80% rạn san hô trong vùngbiển Việt Nam nằm trong tình trạng rủi ro, trong đó 50% ở mứccao Tình trạng trên cũng diễn ra tương tự với hệ sinh thái thảm cỏbiển Điều đó dẫn đến môi trường sống của các loài thủy sinh ởmột số khu vực bị xâm hại và chất lượng có xu hướng ngày càngsuy giảm

- Nước ta là một trong 5 nước chịu tác động mạnh mẽ nhất củabiến đổi khí hậu và dâng cao mực nước biển, trước hết là vùng venbiển và các đảo nhỏ Các hệ sinh thái ven biển, các giá trị dịch vụcủa chúng, người dân ven biển và trên các đảo là những đối tượng

dễ bị tổn thương và bị tác động mạnh mẽ nhất, nhưng đến nay cònthiếu những nghiên cứu cụ thể về vấn đề này, cũng như chưa cógiải pháp lồng ghép và mô hình thích ứng với biến đổi khí hậu vàdâng cao mực nước biển

- Diện tích mặt nước ngọt, lợ đưa vào nuôi trồng thủy sản đãtăng đến mức giới hạn; xuất hiện dấu hiệu thoái hóa, xuống cấp ởmột số vùng nuôi nước lợ; rủi ro trong nuôi trồng thủy sản ngàycàng tăng do ô nhiễm môi trường, dịch bệnh và thiên tai

- Tình trạng cạnh tranh thị trường, tranh chấp lãnh thổ và xungđột quốc gia diễn ra khá gay gắt Sự cạnh tranh trong xuất nhậpkhẩu thủy sản trên thị trường thế giới ngày càng khốc liệt, đặc biệt

về yêu cầu chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm, bảo vệ môitrường sinh thái, thương hiệu sản phẩm đòi hỏi ngày càng cao vàchặt chẽ hơn

Hình 5 Chế biến cá tra

- Trình độ công nghệ, kỹ thuật áp dụng trong hoạt động thủy sảncủa một số nước trong khu vực đã đạt được ở mức cao, do đóchúng ta sẽ gặp phải khó khăn trong việc cạnh tranh về giá và thịtrường tiêu thụ sản phẩm thủy sản Giá cả nguyên, nhiên vật liệuchính dùng trong sản xuất thủy sản đang có xu hướng gia tăng sẽgây khó khăn không nhỏ cho phát triển nuôi trồng thủy sản bềnvững

- Khi mặt bằng đời sống xã hội được nâng cao, quá trình đô thịhóa diễn ra mạnh mẽ, tạo nhiều cơ hội việc làm tốt hơn cho laođộng nông thôn thì việc thu hút lao động tham gia nuôi trồng thủy

tiến vào sản xuất để tăng năng suất, sản lượng và bảo vệ môitrường sinh thái.

- Hệ thống luật pháp, chính sách về biển, đảo còn thiếu đồng bộ,không ít điểm chồng chéo, hiệu lực thi hành yếu, tổ chức triển khaithiếu phối hợp liên ngành, công tác tổ chức hỗ trợ pháp lý chongười dân địa phương còn ít được chú ý Tính thống nhất trongquản lý nhà nước và yêu cầu thực hiện chủ trương phân cấp đangcòn nhiều lúng túng Lựa chọn các phương thức tổ chức quản lýnghề nuôi trồng thủy sản hiện nay đang là một thách thức

- Nhìn chung việc tiếp cận với thông tin về thị trường tiêu thụsản phẩm của người sản xuất và doanh nghiệp gặp rất nhiều khókhăn, gây tình trạng mất cân đối cung cầu trong sản xuất và tiêuthụ sản phẩm

- Đời sống của dân cư tham gia nuôi trồng thủy sản nhìn chungcòn nghèo, chịu nhiều rủi ro, mức độ an sinh thấp Sự tham gia củacộng đồng địa phương vào tiến trình quản lý còn rất thụ động,chưa làm rõ vấn đề sở hữu, sử dụng đất ven biển và mặt nước biểncho người dân

- Khu vực Biển Đông đang có tranh chấp gay gắt, nên việc hợptác và hội nhập quốc tế để phát triển nuôi trồng thủy sản ở khuvực này gặp không ít trở ngại và khó khăn

- Suy thoái, khủng hoảng kinh tế thế giới được dự báo sẽ diễn rathường xuyên và tần suất cao hơn, tác động tiêu cực đến hoạtđộng sản xuất của các ngành kinh tế, trong đó có lĩnh vực nuôitrồng thủy sản

Như vậy, việc tận dụng tốt cơ hội, thuận lợi và khắc phụcnhững khó khăn, thách thức trong giai đoạn tới đòi hỏi phải có giảipháp tổng thể, toàn diện để đưa để nghề nuôi trồng thủy sản ViệtNam tiếp tục đứng vững trong giai đoạn mới

Cơ cấu mặt hàng xuất khẩu

Trong những năm gần đây, các sản phẩm mặt hàng thủy sảncủa Việt Nam ngày càng được đa dạng hóa Các sản phẩm như

tôm, cá tra, cá ngừ, hàng khô, mực, bạch tuộc là đã tạo được chỗđứng trên thị trường các nước và chiếm tỉ trọng lớn nhất trongkim ngạch xuất khẩu thủy sản.

Hình 6 Thủy sản đã cán mốc kỷ lục trong năm 2016

Thủy sản đã cán mốc kỷ lục trong năm 2016 với giá trị kim

ngạch xuất khẩu 7,1 tỷ USD, tăng 8,1% so với năm 2015 Ngànhhàng tôm đã gánh phân nửa giá trị kim ngạch xuất khẩu, nguyênnhân là do tôm của Thái Lan bị dịch bệnh lan rộng nên các thịtrường như Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc, châu Âu và Úc buộcphải tăng nhập khẩu tôm từ Việt Nam Đây là điểm sáng duy nhấtcủa ngành thủy sản Việt trong năm 2016

Việt Nam hiện chiếm gần 53% tổng nhập khẩu tôm của HànQuốc Riêng trong năm 2016, xuất khẩu tôm của Việt Nam vàoHàn Quốc đạt hơn 285 triệu USD, tăng 14% so với năm 2015 Đángnói, theo VKFTA, 10.000 tấn tôm của Việt Nam vào thị trường này

đã được hưởng thuế suất 0% Trong khi đó, tôm của Thái Lan,Indonesia và Malaysia chỉ được cấp hạn ngạch 5.000 tấn Mặt hàng

cá tra, chiếm 33% giá trị xuất khẩu thủy sản trong năm 2016

Thị trường xuất khẩu chính

Đến nay, hàng thuỷ sản xuất khẩu của việt nam đã có mặt ở

64 nước trên thế giới Tuy nhiên, gần 80% trị giá xuất khẩu thuỷsản tập trung vào 4 thị trường chủ lực là Nhật Bản, Mỹ, EU, Trungquốc và Hồng Kông Nghiên cứu tình hình xuất khẩu hàng tuỷ sảncủa Việt nam có thể chia làm 3 nhóm

• Nhóm 1: Là nhóm thị trường lớn có mức nhập khẩu

thuỷ sản từ Việt nam có giá trị từ 10 triệu – 400 triệuUSD gồm 16 thị trường là Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc vàHồng Kông, Đài Loan, Hàn Quốc, Thái Lan, Hà Lan,Singapore, Canada, Bỉ, Úc, Italia, Anh, Malaysia

• Nhóm 2: Là nhóm thị trường có mức nhập khẩu thuỷ

sản của Việt nam từ 1- 9 triệu USD bao gồm: Thụy Sỹ,Pháp, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Campuchia vàIndônesia

• Nhóm 3: Gồm 42 nước còn lại nhập khẩu dưới 1 triệu

USD mỗi năm Sau đây chỉ tập trung nghiên cứu nhữngthị trường chủ yếu có mức tăng trưởng cao và có kimngạch nhập khẩu lớn

Hình 7 Các thị trường xuất khẩu thủy sản chính của

Việt Nam.

1. Thị trường Mỹ

- Mỹ đang là một thị trường có nhiều triển vọng Thị trường này cósức mua rất lớn và giá cả tương đối ổn định, tuy nhiên trong thờigian qua, hàng thuỷ sản Việt nam xuất khẩu sang thị trường Mỹvẫn còn rất khiêm tốn so với nhu cầu nhập khẩu mặt hàng này

Vì Mỹ là một thị trường có sức tiêu dùng rất cao, đặc biệt là hàngthuỷ sản

- Trong năm 2016 Mỹ là thị trường xuất khẩu lớn nhất của ViệtNam với kim ngạch tăng 15% so với năm trước, lên 38,5 tỷ USDtheo thống kê từ Tổng cục Hải quan

2. Thị trường Nhật Bản

− Nhật Bản là quốc gia nhập khẩu thủy sản lớn thứ hai trên thếgiới sau Hoa Kỳ và đứng đầu Châu Á và cũng là quốc gia có mứctiêu thụ thuỷ sản bình quân đầu người cao nhất thế giới Kim

ngạch nhập khẩu thủy sản của Nhật Bản năm 2016 đạt 13,59 tỷUSD, tăng 4,45% so với năm 2015 Nguồn cung của Nhật Bảnkhá đa dạng với các sản phẩm thủy sản nhập khẩu từ 123 quốcgia khác nhau

− Tôm, mực, cá ngừ hiện là ba mặt hàng xuất khẩu chính của ViệtNam sang Nhật Bản, chiếm tới 80% tổng giá trị xuất khẩu thuỷsản của nước ta sang thị trường này

3. Thị trường EU

− Theo nhận định của các chuyên gia kinh tế, hiện thị trường EUđang duy trì vị trí thứ 3 trong các thị trường nhập khẩu thủy sảnViệt Nam, chiếm 18% giá trị xuất khẩu thủy sản Trong năm

2015, xuất khẩu sang thị trường này đạt 1,2 tỷ USD, trong đótôm chiếm 46%, cá tra chiếm 25%, cá ngừ 8,8% Với mức tiêuthụ thuỷ sản trung bình khoảng 17kg/người/năm EU là mộttrong những thị trường nhập khẩu thuỷ sản lớn trên thế giới.Hàng năm nhập khẩu khoảng 1250 nghìn tấn, tương đương với

850 triệu USD

− Thủy sản là mặt hàng có giá trị quan trọng trong trao đổi lươngthực giữa Việt Nam và EU Xuất khẩu thủy sản chiếm tỷ lệ lớntrong tổng giá trị xuất khẩu từ Việt Nam sang thị trường cácnước thành viên EU, đặc biệt là Đức, Ý, Tây Ban Nha, Hà Lan,Anh, Pháp và Bỉ Hai sản phẩm chính là tôm và cá tra chiếm lầnlượt 45% và 25% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản

4. Thị trường Trung Quốc

− Trung Quốc được đánh giá là một trong những thị trường tiêu thụkhá tiềm năng của ngành thủy sản Việt Nam nói chung và ngành

cá tra nói riêng Trong 5 năm gần đây, tỷ trọng xuất khẩu cá traViệt Nam sang Trung Quốc tăng trưởng mạnh với mức trung bình21% đến 31%/năm

− Theo VASEP, Trung Quốc hiện là một trong những thị trườngnhập khẩu thủy sản chính của Việt Nam, đứng thứ 4 và chiếm8% tỷ trọng xuất khẩu trong năm 2014 Tỷ trọng xuất khẩu củatôm trong tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản sang Trung Quốctăng từ 13% vào năm 2003 và lên tới 70% trong năm 2014

5. Thị trường các nước châu Á khác

− Đây là thị trường truyền thống có sức tiêu thụ khá lớn Chủngloại mặt hàng đa dạng, phù hợp với cơ cấu nguồn lợi Biển Việtnam, trung bình chiếm tỷ trọng từ 17-25%

− Tuy nhiên, thị trường này chủ yếu nhập khẩu hàng tươi sống, sơchế hoặc nguyên liệu, đồng thời là khu vực cạnh tranh với ta vềxuất khẩu Mặt khác do ảnh hưởng của khủng hoảng kinh tế

của các nước Chấu Á trong những năm gần đây nên xuất khẩuthuỷ sản của Việt nam vào thị trường này suy giảm và không

ổn định

1.2 Tổng quan về công nghệ chế biến lạnh đông thủy sản

1.2.1 Định nghĩa và mục đích làm lạnh đông trong thủy sản

1.2.1.1 Định nghĩa

Làm lạnh đông hay ướp lạnh (freezing) thủy sản là quá trìnhlàm lạnh thủy sản do sự hút nhiệt của chất làm lạnh (băng môi) đểđưa nhiệt độ ban đầu của thủy sản xuống dưới điểm đóng băng vàtới -8÷ -10oC và có thể xuống thấp hơn nữa như: -18oC, -30oC hay-40oC

Như vậy ở phương pháp làm lạnh đông, nước trong thủy sảnđóng đông từng phần tùy theo mức hạ nhiệt Điểm eutectic(eutecticpoint) là nhiệt độ tối thiểu để toàn bộ nước trong thủy sảnđông đặc Nhiệt độ này là -55÷ -65oC và còn gọi là điểm đóngbăng tuyệt đối (absolutefreezing point) Trong công nghiệp chếbiến làm lạnh thủy sản, người ta không dùng đến mức độ nhiệt này

vì chi phí quá cao, hơn nữa về phương diện kỹ thuật, sản phẩmthủy sản ở điểm eutectic sẽ không đạt giá trị thẩm mỹ và độ bền

mà chỉ cần đến -40oC là đã đảm bảo chất lượng sản phẩm

1.2.1.2 Mục đích

Làm lạnh đông thủy sản là hạ thấp nhiệt độ, làm chậm sự hưhỏng của thủy sản, sao cho đến khi rã đông, ta không thể phânbiệt được thủy sản đông lạnh hay tươi sống

Nhu cầu làm lạnh đông và trữ đông ngày càng tăng khi mà việcbảo quản thủy sản bằng ướp nước đá chẳng hạn, không thích hợpvới thời gian tồn trữ lâu dài Bảo quản bằng ướp lạnh chỉ phù hợptrong vài ngày hoặc tối đa một hai tuần, trong khi ướp đông và trữđông cho phép bảo quản thủy sản nhiều tháng hay có thể kéo dàiđến một năm hay hơn nữa

Bảo quản thủy sản bằng ướp đông có một số ứng dụng Nếu nơiđánh bắt xa cảng cá và việc vận chuyển cá kéo dài nhiều ngày,nên áp dụng kỹ thuật lạnh đông trên tàu để đảm bảo chất lượngcủa mẽ cá Nếu từ cảng về chợ cách khoảng quá xa, cũng nên sửdụng làm lạnh đông để bảo đảm phẩm chất thủy sản qua giai đoạntồn trữ, vận chuyển và phân phối

Vì sản lượng đánh bắt không đồng đều, có những lúc thiếu hụtnên phải làm lạnh đông và trữ đông thủy sản lúc rộ mùa để kịpthời điều hòa và phân phối mọi nơi, mọi lúc các loại sản chất lượngcao gía cả ổn định Làm lạnh đông và chế biến thủy sản với mứcsản lượng vừa phải sẽ tốt hơn là làm với khối lượng lớn, không theo

kế hoạch, chương trình, do đó sẽ kkông sử dụng tốt nguồn lợi này.Nếu để xuất khẩu, thủy sản thường được bảo quản lạnh đông

và trữ đông Xuất khẩu thủy sản đông lạnh rất quan trọng đối vớicác quốc gia đang phát triển, vì những loại thủy sản có giá trị kinh

tế cao như tôm đông lạnh là nguồn ngoại tệ đáng kể Rõ ràng làlàm lạnh đông có ưu điểm về nhiều mặt Và chỉ đến bây giờ nhucầu lạnh đông mới trở nên bức bách ở các quốc gia đang phát triển

do việc mở rộng ngành thủy sản Phương pháp làm lạnh đông vàtrữ đông cho phép loại thực phẩm protein có giá trị này được phânphối đến nhiều thị trường trên thế giới

1.2.1.3 Cơ sở khoa học của việc làm lạnh đông thủy sản

1. Sự cần thiết làm lạnh đông thủy sản

 Nước trong thủy sản

Nước chiếm đa phần trong thủy sản đến khoảng 80% Tùy theomức độ lien kết của nước trong thủy sản, người ta phân biệt hai

Theo Heiss tỉ lệ các loại nước này (đối với cá) như sau: -Nước tựdo:71,7%, trong đó: nước bất động: 65,6%; nước tự do-cấu trúc:6,1%; nước liên kết: 7,5%

Nước tự do - cấu trúc chuyển động tự do qua các lỗ hốc củamạng cấu trúc, ta có thể tách được nước tự do cấu trúc ra đượcbằng máy hút thường (40kg/cm2) Khi hạ nhiệt đến điểm đóngbăng, lượng nước tự do cấu trúc đông đặc thành đá, còn nước bấtđộng vẫn chưa đông được

• Nước liên kết

Nước này không là dung môi mà là dạng liên kết xôn (sols) vớicác chất protit tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác (gọi là nướchấp thụ của xôn) và nó cũng liên kết với protit dạng gels tạo thànhcác khung cấu trúc của mô cơ (gọi là nước hấp thụ của gels).

Nước liên kết:

- Nước hấp thụ của xon (nước hydrat hóa) tạo nên dịch bào

- Nước hấp phụ của gen, tạo mạng cấu trúc tế bào

Dạng nước lien kết rất khó tách ra Để làm đông đặc, cần hạnhiệt độ xuống điẩm đóng băng thật nhiều

 Cơ chế đóng băng trong việc làm lạnh đông

Ta biết rằng nước nguyên chất đóng băng ở 0oC Nước tự dotrong tế bà thủy sản không giống hẳn như nước nguyên chất chonên điểm đóng băng của nó phải dưới 0oC Tùy theo nồng độ chấttan có trong nước mà ta có các điểm đóng băng khác nhau

• Điểm quá lạnh (supercold temperature)

Ở nhiệt độ dưới 0oC mà nước chưa kết tinh thành đá gọi là hiệntượng quá lạnh Hiện tượng quá lạnh phụ thuộc vào nồng độ chấttan, cấu tạo mạng tế bào và tốc độ hạ nhiệt của môi trường xungquanh

Môi trường lỏng luôn luôn có chuyển động nhiệt (chuyển độngbrao) và chuyển động tương hổ Ở nhiệt độ thấp, chuyển độngnhiệt giảm mà tăng chuyển động tương hỗ, làm tăng cường cáckhả năng kết hợp các phần tử với nhau để kết tinh thành đá Nướcnguyên chất ở 0oC, chuyển động nhiệt đã bé và lực tương tác đủ

để tạo thành cơ cấu tinh thể Đối với nước trong tế bào thủy sản,khi hạ nhiệt độ đến 0o vẫn chưa đóng băng vì các chất tan ở nhiệt

độ lớn hơn 0oC, cho nên phải hạ nhiệt độ xuống đến độ quá lạnh

để dung chất đạt 0oC hay thấp hơn thì mới sinh mầm tinh thểđược

Điểm quá lạnh là nhiệt độ quá lạnh thấp nhất để có kết tinh

đá Ở thủy sản điểm quá lạnh trung bình là tql = -5oC

Nếu: tql = -30÷ -80oC, tinh thể đá sẽ rất nhiều và nhuyễn Nếu: tql < -80oC: chất lỏng ở dạng thủy tinh thể

tql < -30oC, tinh thể có dạng sợi bọc lấy tế bào, bảo vệ tuyệt đối chất lượng sản phẩm Tuy nhiên thực tế không thực hiện được độ quá lạnh lon như vậy vì tql =24oC cũng đã gây kết tinh nước rồi, thậm chí kết tinh ở tql cao hơn ở lớp ngoài của thủy sản

• Cơ chế đóng băng thủy sản

Khi hạ nhiệt độ dưới 0oC, các dạng nước trong thủy sản đóngbăng dần dần tùy mức độ liên kết của chúng trong tế bào, liên kếtyếu thì nhiệt độ lạnh đông dâng cao, liên kết mạnh thì nhiệt độlạnh đông thấp hơn

Nước tự do cấu trúc: tql = -1÷ -1.5oC

Nước bất động: tql = -1.5÷ -20oC

Nước liên kết: tql = -20÷ -65oC

 Làm lạnh đông chậm và làm lạnh đông nhanh

Quá trình làm lạnh đông có 3 giai đoạn:

-Giai đoạn 1: làm lạnh tới điểm đóng băng

-Giai đoạn 2: đóng băng ở điểm đóng băng

-Giai đoạn 3: tiếp tục làm lạnh đông đến nhiệt độ bảo quảnlạnh đông

Làm lạnh đông chậm khi nhiệt đô quá lạnh tql ≥-5 ÷ -6oC, tốc

độ lạnh đông Vf = 0.5 cm/ h, thời gian lạnh đông Tf = 10 h

Làm lạnh đông nhanh, khi nhiệt độ quá lạnh tql ≥-7÷-30oC, tốc

Trường hợp làm lạnh đông cực nhanh, do thoát nhiệt đều vàrất nhanh cấp kỳ, tinh thể đá tạo thành đồng loạt ở mọi nơi trongsản phẩm, nên hạn chế tối đa sự di ẩm từ trong ra ngoài và sự tạolập tinh thể to ở gian bào Do đó nhiệt độ sản phẩm hạ thấp nhanhchóng lien tục, không bị xáo trộn thoái lùi ở điểm quá lạnh

Muốn thực hiện lạnh đông cực nhanh phải dung băng môi là khínitơ lỏng có nhiệt độ bay hơi ở áp suất thường là -196oC khí nitơlỏng gần như là khí trơ nên hạn chế quá trình oxy hóa sản phẩm vànhiệt độ quá thấp sẽ tiêu diệt hấu hết vi sinh vật

2. Thời gian làm lạnh đông

• Thời gian làm lạnh đông

Đây là thời gian cần thiết để hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độban đầu đến nhiệt độ mong muốn tại trung tâm sản phẩm Hầuhết các quy trình lạnh đông đều yêu cầu nhiệt độ trung bìnhhoặc cân bằng của thủy sản lạnh đông phải giảm xuống bằngnhiệt độ trữ dông Vì vậy ta cần chọn nhiệt độ cuối cùng ở tâmsản phẩm dể đảm bảo nhiệt độ trung bình của sản phẩm giảmxuống đến trị giá bảo quản đó Nhiệt độ trung tâm sản phẩmphải là -12o C mới kết thúc thời gian lạnh đông.

• Các yếu tố ảnh hưởng tới thời gian làm lạnh đông thủy sản

Loại máy đông

Loại máy đông ảnh hưởng rất lớn đến thời gian lạnh đông Ví

dụ, do có hệ số bề mặt truyền nhiệt tốt hơn, một sản phẩm sẽlạnh đông trong máy đông kiểu nhúng nhanh hơn trong máyđông thổi gió khi vận hành ở cùng một nhiệt độ

Khi đưa sản phẩm vào máy đông, phải vận hành trước chonhiệt độ tủ đông xuống thấp (t < 20oC) Nhiệt độ tủ đôngcàng thấp trước khi đưa sản phẩm vào thì càng mau đông

Tốc độ gió ở máy đông thổi không khí

Tương quan tổng quát giữa tốc độ gió và thời gian lạnh đôngcho thấy thời gian lạnh đông giảm khi tốc độ gió tăng

Nhiệt độ sản phẩm trước khi làm lạnh đông

Sản phẩm càng ấm, thời gian tốc độ lạnh đông càng dài Vìvậy thủy sản nên giữ lạnh trước khi làm lạnh đông để duy trìphẩm chất, đồng thời giảm được thời gian lạnh đông và yêucầu làm lạnh Ví dụ, cá thu có đường kính thân 150mm đôngtrong máy đông thổi gió phải cần đến 7h khi nhiệt độ ban đầu

là 35oC, nhưng chỉ cần 5h khi nhiệt độ ban đầu là 5o C Do đónên ấn định nhiệt độ ban đầu của sản phẩm khi tính toán thờigian lạnh đông

những lổ trống bên trong làm giảm mật độ sản phẩm ( hay độchặt của sản phẩm)

 Bao gói sản phẩm

Phương pháp bao gói, loại và bề dày vật liệu bao gói ảnhhưởng lớn đến thời gian lạnh đông của sản phẩm Không khíchèn giữa lớp bao bì và sản phẩm thường có ảnh hưởng đếnthời gian lạnh đông lớn hơn là lực cản của vật liệu bao gói Ví

dụ như cá xông khói chứa trong hộp gỗ có nắp đậy, chạy đôngđến 15 tiếng trong một máy đông thổ gió Cá xông khói cungloại đặt trong hộp nhôm cùng cỡ có nắp đậy chỉ chạy trong 12tiếng, nhưng nếu cá trong hộp gỗ mở nắp thi chạy trong 8tiếng vì không còn lớp không khí chèn

3. Các phương pháp lạnh đông

Khái quát, có thể làm lạnh đông thủy sản theo các phương phápsau:

Phương pháp này được thực hiện ở những nơi không có nhàmáy lạnh, dựa vào sự hòa tan của muối vào nước đá tạo nên mộthỗn hợp sinh hàn

Khả năng làm lạnh tùy theo lượng muối trộn vào

Bảng 1 Tỉ lệ cá muối và nhiệt độ hỗn hợp

Phương pháp có nhược điểm là mất trọng lượng nhiều và giảmphẩm chất bề mặt: mang cá màu hồng nhạt, da cá màu xám haytrắng

Tỷ lệ % muối so với lượng cá

Nhiệt độ hỗn hợp

Khả năng sinh

lạnh

6810

-3.5-4.9-6.1

77767512

1416

-7.5-9.0-10.5

747271

• Phương pháp làm lạnh đông bằng không khí (sharp freezing)

Người ta đặt ống lạnh trong chứa ammoniac lên trên những tấmgiá trong một căn phòng rồi bày sản phẩm lên trên Tác dụngtruyền nhiệt sẽ làm cho phần sản phẩm tiếp giáp với ống lạnh phảilạnh đông trong khi tác dụng đối lưu tự nhiên của không khí xungquanh ống lạnh cũng làm cho các phần khác lạnh đông

Nhiệt độ ướp đông có thể đạt -230C Thời gian lạnh đông khá dài,

từ 13:70 giờ nên phương pháp này được gọi là phương pháp đôngchâm

Phương pháp làm lạnh đông bằng quạt gió (air blast freezing)

Người ta dùng ống lạnh hạ nhiệt độ không khí xuống -23:-400C rồidùng máy quạt thổi hơi lạnh đó vào trong một đường hầm (tunnel)với tốc độ 2:15m/s Cá để trên dây chuyền hay trên xe rồi đượcđưa vào đường hầm

Không khí càng lạnh cá càng mau kết đông, cơ thể cá càng đỡ bịkiệt nước khi kết đông Chẳng hạn khi quạt hơi lạnh -230C vàođường hầm thì cơ thể cá bị toát đoạt mất một lượng nước nhiềugấp 5 lần khi thổi hơi lạnh -400C Hơi lạnh -280C quạt với tốc độ12m/s được xem như tốc độ đỡ tốn kém nhất

Bảng 2 Quan hệ giữa tốc độ gió với tốc độ lạnh đông như

Cỡ lớn thịt cá phi-lê

Tốc độ gió (m/giây)

7,2 giờ6,86,1

1012,516

3,3 giờ3,02,8

5,7 giờ5,24,9

Tủ gió cấp đông: Dùng để cấp đông bán thành phẩm dạng rời

• Ngâm trong nước muối

Cá được xếp vào giỏ lưới rồi nhúng vào bể nước muối đượclàm lạnh bởi giàn bốc hơi ammoniac Nước muối được lưuđộng bằng máy bơm, có độ lạnh -18oC Thời gian lạnh đông là

3 giờ

• Phun nước muối lạnh

Cá vận chuyển trên băng chuyền và được phun nước muốilạnh -250C Khi đã lạnh đông, cá được phun nước sạch 200C đểrửa muối bám lên cá, cuối cùng cá được phun nước 00C để mạbăng trước khi chuyển về kho bảo quản

Theo cách này, thời gian lạnh đông ngắn hơn mà hao hụt trọnglượng lại rất ít, lượng muối ngấm vào giảm thiểu nhiều Tuy nhiên

cá vẫn bị ngấm một phần nước muối nên để lâu màu sắc sẽ biếnđổi

• Phương pháp làm lạnh đông bằng tiếp xúc với tấm kim loại

Sản phẩm được kẹp giữa hai tấm kim loại (hay bản phẳng) cóchứa đường ống dẫn tác nhân lạnh bên trong Như vậy việc làm

lạnh xảy ra trực tiếp xuyên qua lớp kim loại nên thời gian làm lạnhđông ngắn (2:10 giờ) Nhiệt độ lạnh đông đến -400C

Tủ cấp đông tiếp xúc: Dùng để cấp đông bán thành phẩm

Cá được chuyển trên băng chuyền và khí nitơ lỏng được phun trựctiếp vào cá Khí nitơ lỏng bốc hơi phát sinh nhiệt độ thấp -1960Clàm lạnh đông sản phẩm trong 5:10 phút (bằng 1/60 thời gian làmlạnh đông nhanh) Hiện nay các nước phát triển ứng dụng phươngpháp lạnh đông cực nhanh cho 50% sản phẩm làm lạnh đông

4. Biến đổi của thủy sản trong quá trình làm lạnh đông

 Biến đổi vi sinh vật

Khi thủy sản hạ nhiệt xuống đén điểm đóng băng, VSV hoạtđộng chậm lại Xuống đến -100C vi trùng các loại không phát triểnđược nhưng men mốc chưa bị ức chế Phải xuống đến -150C sẽngăn chặn được vi trùng lẫn men mốc vì ở khoảng nhiệt độ này ẩm

độ thủy sản chỉ xấp xỉ trên dưới 10% Tuy nhiên, người ta thấy rằng

ở nhiệt độ -200C vẫn còn vài loại vi trùng sống được

 Biến đổi hóa học

 Biến đổi chất đạm

Ở -200oC chất đạm bị đông lại, sau sáu tháng bảo quản cóphân giải nhẹ

Ở khoảng nhiệt độ -1:-50C, protein bị biến tính, đặc biệt myosin

bị kết tủa Thời gian lạnh đông càng kéo dài (chậm) thì protein bịbiến tính Làm lạnh đông nhanh sẽ đỡ bị biến tính protein Dưới-20C thì hầu như protein không bị biến tính

 Biến đổi chất béo

Cá béo dễ bị oxy hóa chất béo Chất béo bị hóa chua (thủyphân) và hàm lượng axit béo ở thể tự do phụ thuộc vào nhiệt độ vàthời gian bảo quản Nếu nhiệt độ -120C sau 10 tuần lễ chỉ sốperoxit tăng lên rõ rệt; sau 30 tuần chỉ số này vượt quá quy định

về phẩm chất vệ sinh Tính chất hòa tan của vitamin A trong mỡcũng thay đổi, chất mỡ sẽ đặc lại và dẻo

 Biến đổi gluxit

Khi lạnh đông chậm, glycogen phân giải ra nhiều acid lactic ởnhiệt độ thấp hơn là ở trường hợp lạnh đông nhanh

 Biến đổi chất khoáng

Nhiệt độ lạnh không ảnh hưởng lên chất khoáng nhưng do sựbiến đổi cơ cấu sản phẩm khi làm lạnh đông khiến hao hụt mộtlượng lớn khoáng chất tan trong dịch tế bào chảy ra ngoài khi rãđông

 Biến đổi lý học

 Tăng thể tích

Nước trong thủy sản đóng băng làm tăng thể tích lên tới 10%

 Thay đổi màu sắc

Do mất nước, các sắc tố hemoglobin, mioglobin và hemoxyaninchuyển thành methmoglobin làm sắc, màu sậm lại Ngoài ra do tốc

độ lạnh đông chậm hay nhanh, tinh thể băng hình thành lớn haynhỏ mà có tiết xạ qung học khác nhau Tinh thể băng nhỏ thì thủysản đông lạnh có màu nhạt hơn thủy sản làm lạnh đông chậm cótinh thể băng to

 Giảm trọng lượng

Sản phẩm đông lạnh bị giảm trọng lượng do bốc hơi nước hoặc

do thiệt hại lý học trong quá trình làm lạnh đông

Thiệt hại lý học có thể do xáo động trong khi lạnh đông khiếncho nhiều mảnh nhỏ bị vỡ vụn; chẳng hản khi sản phẩm bị hóalỏng bởi luồng không khí mát Hình thức thiệt hại khác là thủy sảndán chặt vào mâm cấp đông hoặc đai chuyền, làm tróc mất một

phần trọng lượng khi tách khỏi mâm Nếu xịt nước dưới mặt đáy đểtách sẽ giảm được thiệt hại này.

Thiết hải lý học trong một máy đông không đáng kể và hơn 1%nếu thực hiện làm lạnh đông đúng cách

Riêng việc giảm trọng lượng do bốc hơi tùy vào các yếu tố nhưloại máy đông, thời gian lạnh đông, loại sản phẩm, cỡ dạng sảnphẩm, tốc độ không khí và điều kiện vận hành máy

Hao hụt do bốc hơi trong máy đông bản phẳng không nhiềubằng hao hụt do đông trong máy đông quạt gió, và máy dùng hơilạnh trực tiếp như hay cacbonic Tuy nhiên, việc giảm trọng lượngsản phẩm trong máy đông nito, cacbonic sẽ thấp do thời gian lạnhđông ngắn quá Hao hụt trọng lượng cá tuyết trong máy đôngcacbonic bằng phân nửa lượng hao hụt trong máy đông thổi gió.Quan hệ giửa tỷ lệ của tỷ suất hao hụt với thời gian lạnh đông

ta thấy ở thời gian đầu trọng lượng cá bị hao hụt tăng nhan hơn sovới thời gian sau

Mức giảm trọng lượng ở thủy sản nhỏ cao hơn ở thủy sản lớn

Tỷ suất hao hụt tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt, mà cá nhỏ lại cótổng diện tích bề mặt lớn hơn cá lớn Ngoài ra, cá đông từng conhao hụt nhiều hơn cá đông dạng bánh

Bao gói cá khi lạnh đông cũng làm giảm hao hụt rất nhiều;nhưng nếu bao gói không chặt, trọng lượng sẽ vẫn hao hụt do bốchơi bề mặt bên trong lớp bao gói Gói sản phẩm sẽ vẫn còn nguyêntrọng lượng nhưng bên trong lượng nước đã bị tách ra bớt

Bảng 3 Tỉ lệ hao hụt của sản phẩm thủy sản theo từng phương pháp cấp đông

Sản phẩm Phương

pháp

Hao hụt (%)

Sản phẩm

Phương pháp

Hao hụt (%)

2 ÷ 2.51.20.60.3 ÷

Cá filletBánh cáBánh cáHộp cá

Máy thổigióMáy thổigióMáy tiếp

1.00.500.5trong

Sản phẩm

IQF

icMáy nitolỏng

0.8

xúcMáy tiếpxúc

hộp

5. Xử lý thủy sản sau khi làm lạnh đông

Ngay sau khi lấy thủy sản đông lạnh ra khỏi máy đông, cầnphải mạ băng hoặc bao gói sản phẩm (trừ khi sản phẩm đã bao góitrước khi làm lạnh đông), và chuyển đến kho có nhiệt độ thấpngay Nếu biết trước là chỉ bảo quản ngắn hạn thì không cần mạbăng hoặc vô bao Ví dụ, loại cá mú nguyên con đông lạnh trênbiển thường được chuyển về kho trữ dưới dạng không có bao bìhay lớp áo bảo vệ Sau đó người ta sẽ tiến hành mạ băng, vô baotrước khi đem trữ đông trên bờ Tuy nhiên, có khi thủy sản không

có mạ băng, vô bao, được trữ đông ngắn hạn vẫn bị mất nước rấtnhiều nếu được chứa trong một kho trữ đông

1.2.2 Giới thiệu quá trình đông lạnh sản phẩm

thủy sản dạng block

1.2.2.1 Quy trình sản xuất cá tra fillet đông lạnh