I. VAI TROØ CUÛA NÖÔÙC : 1. Vai troø cuûa nöôùc trong cô theå : 1) Tham gia vaøo thaønh phaàn caáu truùc cuûa teá baøo: Nöôùc coù theå lieân keát vôùi caùc chaát keo (polime sinh hoïc) taïo daïng hydrat hoùa taïo neân dung dòch keo. Dòch keo laø thaønh phaàn chính cuûa teá baøo. 2) Dung moâi: Nöôùc laø dung moâi hoøa tan caùc chaát trong cô theå vì caùc chaát trong cô theå ñeàu deã hoøa tan vaøo nöôùc vaø laø moâi tröôøng ñeå xaûy ra caùc phaûn öùng hoùa hoïc. 3) Tham gia vaøo caùc phaûn öùng hoùa hoïc trong cô theå: Coù nhieàu phaûn öùng sinh hoïc caàn ñeán nöôùc nhö moät chaát tham gia phaûn öùng: phaûn öùng thuûy phaân, phaûn öùng hydrat hoùa, phaûn öùng oxy hoùa khöû sinh hoïc. 4) Vaän chuyeån: Nhôø tính chaát deã hoøa tan trong nöôùc cuûa caùc chaát, nöôùc ñoùng vai troø vaän chuyeån caùc chaát ñeán caùc cô quan caàn thieát. 5) OÅn ñònh nhieät: Nöôùc giöõ nhieäm vuï ñieàu hoøa thaân nhieät vaø oån ñònh nhieät cho cô theå. Thaân nhieät cuûa moãi loaøi sinh vaät coù khaùc nhau chuùt ít nhöng luùc naøo cuõng phaûi khoâng thay ñoåi. Thaân nhieät cuûa con ngöôøi laø 370C . Nhôø khaû naêng deã bay hôi neân nöôùc coù khaû naêng giaûm nhieät ñoä cho cô theå. 6) OÅn ñònh pH: Do tính ñieän ly yeáu, nöôùc giöõ vai troø cuûa moät chaát ñeäm oån ñònh pH ôû pH trung tính. 7) Baûo veä: + Baûo veä caùc teá baøo, moâ, caùc cô quan, khôùp xöông nhôø phaàn ñeäm nöôùc ôû caùc gian baøo, dòch baøo vaø giöõa caùc teá baøo coù taùc duïng traùnh caùc va chaïm cô hoïc + Qua söï trao ñoåi maø cô theå seõ ñaøo thaûi ñöôïc caùc chaát dö thöøa, caën baõ, chaát ñoäc vaø vi sinh vaät coù haïi ra khoûi cô theå. Moïi bieåu hieän ñaëc tröng cho söï soáng coù theå roái loaïn khi löôïng nöôùc trong teá baøo giaûm tôùi möùc nhaát ñònh, vaø coù theå daãn ñeán caùi cheát khi löôïng nöôùc maát hôn 12 % so vôí troïng löôïng cô theå. Ñaõ coù thí nghieäm cho thaáy raèng moät ngöôøi khoûe maïnh coù theå nhòn aên ñeán 40 ngaøy neáu vaãn ñöôïc uoáng nöôùc , nhöng neáu khoâng ñöôïc uoáng nöôùc thì chöa tôùi 10 ngaøy ñaõ cheát. Thieáu nöôùc seõ nguy hieåm ñeán tính maïng hôn thieáu aên . Söï trao ñoåi nöôùc : Trong cô theå ngöôøi nöôùc chieám 65 70 % khoái löôïng cô theå, töùc laø moät ngöôøi naëng 70 kg thì trong ñoù 50 kg laø nöôùc. Nöôùc toàn taïi chuû yeáu taïi baép thòt, da, gan. Löôïng nöôùc trong cô theå treû raát cao vaø coù xu theá giaûm daàn trong quaù trình tröôûng thaønh cuûa cô theå. Cô theå ngöôøi thöôøng xuyeân thöïc hieän quaù trình trao ñoåi nöôùc vôùi moâi tröôøng xung quanh. Moät maët nöôùc ñöôïc haáp thu töø moâi tröôøng ngoaøi, maët khaùc laïi baøi tieát töø cô theå ra moâi tröôøng xung quanh. Trong ñieàu kieän thöôøng, nhu caàu nöôùc cuûa moät ngöôøi laø 2,5 lít moãi ngaøy (35gkg theå troïng). Nhu caàu naøy coù theå thay ñoåi tuøy söï thay ñoåi cuûa moâi tröôøng, vaø söï trao ñoåi chaát cuûa cô theå. Thí duï khi phaûi vaän ñoäng nhieàu nhu caàu nöôùc leân ñeán 4 lítngaøy, hay nhieät ñoä khoâng khí taêng thì cô theå caàn 3.5 lítngaøy. Treû sô sinh coù theå caàn 140gkg theå troïng ( gaáp 4 laàn ngöôøi lôùn). Ñoäng vaät vaø con ngöôøi boå sung nöôùc töø thöùc uoáng vaø thöùc aên. Thí duï trong 2.5 lít nöôùc caàn moãi ngaøy thì 1 lít töø nöôùc uoáng, 1.2 lít töø thöùc aên vaø 0.3 lít trong caùc phaûn öùng noäi sinh töø cô theå. Qua tính toaùn, khi oxy hoùa 100g protein taïo 41ml nöôùc , 100g glucid taïo 55ml nöôùc , 100g lipid taïo 107ml nöôùc . Sau khi vaøo cô theå, nöôùc ñöôïc chuyeån nhanh tôùi töøng moâ teá baøo nhôø heä thoáng tuaàn hoaøn. Sau ñoù taïi caùc cô quan nöôùc ñoåi môùi vaø baøi xuaát ra ngoaøi. Trong ñieàu kieän thöôøng ngaøy, cô theå baøi xuaát 2.5 lít nöôùc trong ñoù 50% qua thaän (nöôùc tieåu), 13% qua phoåi(hoâ haáp), phaàn coøn laïi khoaûng 32% seõ baøi tieát qua da (moà hoâi). Tæ leä naøy thay ñoåi raát lôùn tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän beân ngoaøi. Thí duï: Khi laøm vieäc trong phaân xöôûng gia coâng noùng thì löôïng maát qua da laø chuû yeáu (6 – 10 lítngaøy) . Khi thôøi tieát laïnh, khoâng xuaát moà hoâi ñöôïc thì löôïng nöôùc baøi tieát qua thaän seõ chieám phaàn lôùn. Löôïng nöôùc caàn duøng ñöôïc ñieàu chænh bôûi heä thaàn kinh trung öông. Vieäc taêng aùp suaát thaåm thaáu cuûa maùu vaø baïch huyeát seõ gaây neân nhöõng kích thích phaûn xaï ôû ñaïi naõo vaø gaây ra caûm giaùc khaùt. Vieäc baøi tieát nöôùc cuõng ñöôïc kieåm tra bôûi heä thaàn kinh trung öông vaø caùc tuyeán noäi tieát. 2. Vai troø cuûa nöôùc trong saûn xuaát thöïc phaåm : Nöôùc coù maët ôû khaép nôi vaø tham gia vaøo taát caû caùc quaù trình. 1. Nöôùc laø thaønh phaàn chính cuûa haàu heát caùc nguyeân lieäu trong saûn xuaát thöïc phaåm.
Trang 1CHƯƠNG 4
NƯỚC
I VAI TRÒ CỦA NƯỚC :
1 Vai trò của nước trong cơ thể :
1) Tham gia vào thành phần cấu trúc của tế bào: Nước có thể liên kết với các chất keo (polime sinh học) tạo dạng hydrat hóa tạo nên dung dịch keo Dịch keo là thành phần chính của tế bào 2) Dung môi: Nước là dung môi hòa tan các chất trong cơ thể vì các chất trong cơ thể đều dễ hòa tan vào nước và là môi trường để xảy ra các phản ứng hóa học
3) Tham gia vào các phản ứng hóa học trong cơ thể: Có nhiều phản ứng sinh học cần đến nước như một chất tham gia phản ứng: phản ứng thủy phân, phản ứng hydrat hóa, phản ứng oxy hóa khử sinh học
4) Vận chuyển: Nhờ tính chất dễ hòa tan trong nước của các chất, nước đóng vai trò vận chuyển các chất đến các cơ quan cần thiết
5) Ổn định nhiệt: Nước giữ nhiệm vụ điều hòa thân nhiệt và ổn định nhiệt cho cơ thể Thân nhiệt của mỗi loài sinh vật có khác nhau chút ít nhưng lúc nào cũng phải không thay đổi Thân nhiệt của con người là 370C Nhờ khả năng dễ bay hơi nên nước có khả năng giảm nhiệt độ cho cơ thể
6) Ổn định pH: Do tính điện ly yếu, nước giữ vai trò của một chất đệm ổn định pH ở pH trung tính
7) Bảo vệ:
+ Bảo vệ các tế bào, mô, các cơ quan, khớp xương nhờ phần đệm nước ở các gian bào, dịch bào và giữa các tế bào có tác dụng tránh các va chạm cơ học
+ Qua sự trao đổi mà cơ thể sẽ đào thải được các chất dư thừa, cặn bã, chất độc và vi sinh vật có hại ra khỏi cơ thể Mọi biểu hiện đặc trưng cho sự sống có thể rối loạn khi lượng nước trong tế bào giảm tới mức nhất định, và có thể dẫn đến cái chết khi lượng nước mất hơn 12 % so vơí trọng lượng cơ thể Đã có thí nghiệm cho thấy rằng một người khỏe mạnh có thể nhịn ăn đến 40 ngày nếu vẫn được uống nước , nhưng nếu không được uống nước thì chưa tới 10 ngày đã chết Thiếu nước sẽ nguy hiểm đến tính mạng hơn thiếu ăn
Sự trao đổi nước :
− Trong cơ thể người nước chiếm 65 - 70 % khối lượng cơ thể, tức là một người nặng 70 kg thì trong đó 50 kg là nước Nước tồn tại chủ yếu tại bắp thịt, da, gan Lượng nước trong cơ thể trẻ rất cao và có xu thế giảm dần trong quá trình trưởng thành của cơ thể
Trang 2− Cơ thể người thường xuyên thực hiện quá trình trao đổi nước với môi trường xung quanh Một mặt nước được hấp thu từ môi trường ngoài, mặt khác lại bài tiết từ cơ thể ra môi trường xung quanh
− Trong điều kiện thường, nhu cầu nước của một người là 2,5 lít mỗi ngày (35g/kg thể trọng) Nhu cầu này có thể thay đổi tùy sự thay đổi của môi trường, và sự trao đổi chất của cơ thể Thí dụ khi phải vận động nhiều nhu cầu nước lên đến 4 lít/ngày, hay nhiệt độ không khí tăng thì cơ thể cần 3.5 lít/ngày Trẻ sơ sinh có thể cần 140g/kg thể trọng ( gấp 4 lần người lớn)
− Động vật và con người bổ sung nước từ thức uống và thức ăn Thí dụ trong 2.5 lít nước cần mỗi ngày thì 1 lít từ nước uống, 1.2 lít từ thức ăn và 0.3 lít trong các phản ứng nội sinh từ cơ thể Qua tính toán, khi oxy hóa 100g protein tạo 41ml nước , 100g glucid tạo 55ml nước , 100g lipid tạo 107ml nước
− Sau khi vào cơ thể, nước được chuyển nhanh tới từng mô tế bào nhờ hệ thống tuần hoàn Sau đó tại các cơ quan nước đổi mới và bài xuất ra ngoài Trong điều kiện thường ngày, cơ thể bài xuất 2.5 lít nước trong đó 50% qua thận (nước tiểu), 13% qua phổi(hô hấp), phần còn lại khoảng 32% sẽ bài tiết qua da (mồ hôi) Tỉ lệ này thay đổi rất lớn tùy thuộc vào điều kiện bên ngoài
Thí dụ: Khi làm việc trong phân xưởng gia công nóng thì lượng mất qua da là chủ yếu (6 – 10 lít/ngày) Khi thời tiết lạnh, không xuất mồ hôi được thì lượng nước bài tiết qua thận sẽ chiếm phần lớn
− Lượng nước cần dùng được điều chỉnh bởi hệ thần kinh trung ương Việc tăng áp suất thẩm thấu của máu và bạch huyết sẽ gây nên những kích thích phản xạ ở đại não và gây ra cảm giác khát Việc bài tiết nước cũng được kiểm tra bởi hệ thần kinh trung ương và các tuyến nội tiết
2 Vai trò của nước trong sản xuất thực phẩm :
Nước có mặt ở khắp nơi và tham gia vào tất cả các quá trình [1] Nước là thành phần chính của hầu hết các nguyên liệu trong sản xuất thực phẩm
Thành phần nước của các loại nguyên liệu khác nhau
Thịt, cá Thịt heo, nguyên liệu, phần nạc
Thịt bò, nguyên liệu, Thịt gà, các loại, không có da Cá, phần thịt
53 – 60
50 – 70 74
65 – 81 Trái cây Các loại quả mọng, anh đào, lê
Táo, đào, cam, bưởi 80 – 8590
Trang 3cải, rau diếp Lương thực Lúa
[2] Xử lý nguyên liệu : nhào rửa, làm sạch, vận chuyển
[3] Tạo sản phẩm, xử lý sản phẩm :
- Nước là nguyên liệu chính của sản phẩm : bia, nước giải khát,…
- Nước tham gia phản ứng tạo sản phẩm : phản ứng thuỷ phân,…
SO3 + H2O H2SO4
CH2 = CH2 + H2O C2H5OH
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
- Nước tăng cường quá trình sinh học : lên men, nẩy mầm,…
- Nước góp phần tăng chất lượng sản phẩm : độ bóng, độ dai, độ mịn,…
- Nước tham gia đốt nóng , làm lạnh các thiết bị, là chất tải nhiệt trong nồi 2 vỏ, nồi thanh trùng, nồi hấp
Thành phần nước của các loại sản phẩm khác nhau
Bia
Rượu
Sữa tiệt trùng
Sữa bột
Nước trái cây
Quả nước
đường
Mứt
Bơ, margarine
Dầu ăn
Kẹo cứng
Kẹo mềm
Kẹo dẻo
92 – 95
55 – 85
75 – 85 4
80 – 90
40 – 50
15 – 40
16 – 18 0
< 3
4 – 5
5 – 25
Đồ hộp thịt cá Xúc xích, thịt nguội
Lạp xưởng Bánh mì Bánh trung thu Biscuit
Mì sợi khô
Mì ăn liền Bún tươi Bột ngũ cốc Hạt cà phê rang Mật ong
60 – 70
20 – 25
15 – 20
25 – 35
15 – 25
5 – 6
5 – 7
3 – 4
20 – 30
12 -14 5 20
II CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
1 Dạng đơn phân
Công thức phân tử : H2O (M=18)
Các đám mây điện tử của O và H tạo thành dạng tứ diện, có độ phân cực mạnh
O và 2H tạo thành 1 tam giác cân đỉnh là O Góc tạo thành giữa O và 2H là 104.5o
Khoảng cách liên kết O – H là 0,96 Å
Trang 42 Liên kết Hydro
Liên kết hydro là liên kết yếu nhưng sự tồn tại với số lượng rất lớn của liên kết Hydro đã làm cho nó có vai trò quan trọng trong các quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm Năng lượng cắt đứt liên kết Hydro là 25 KJ/mol
Liên kết Hydro là liên kết của 2 phân tử bất kỳ qua nguyên tử H
A H+ -B
-Đường gạch liền ( _) là liên kết ion còn đường đứt quãng ( ) là liên kết hydro
X, B là các nguyên tử có độ âm điện cao như F, Cl, N,…
3 Liên hợp phân tử nước
Công thức: [H2O]n với n = 1,2,3,4,…
Tạo thành do liên kết hydro giữa các phân tử nước
[H2O]2 [H2O]3
[H2O]5 một phân tử nước có thể
gắn với tối đa 4 phân tử nước
khác tạo nên cấu trúc tứ diện
[H2O]n
Quá trình tạo liên kết nước: hydrat hóa nước
Quá trình tách liên kết nước: dehydrat hóa nước
Hai quá trình này luôn xảy ra đồng thời và tùy thuộc trạng thái của nước
4 Trạng thái tồn tại của nước
Lỏng: Trong khoảng nhiệt độ 0 – 100oC nước ở trạng thái lỏng (V mL)
Quá trình hydrat hóa dehydrat hóa cùng diễn ra Nhiệt độ càng thấp mức độ hydrat hóa càng cao, ngược lại
ở nhiệt độ cao thì quá trình dehydrat hóa chiếm ưu thế Ở
100oC nước sôi, các phân tử nước ở dạng đơn phân
Trang 5Dao động nhiệt giảm tối đa nên mức độ hydrat hóa cũng tối đa Mỗi phân tử H2O đều liên kết với 4 phân tử H2O khác tạo nên cấu trúc tinh thể của nước đá: tứ diện đều và cấu trúc rỗng
5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình liên hợp của nước
Quá trình liên hợp nước là do liên kết Hydro tạo thành, do đó yếu tố nào ành hưởng tới liên kết hydro sẽ ảnh hưởng tới quá trình liên hợp nước
- Nhiệt độ làm thay đổi tốc độ dao động của các phân tử nước, quá trình liên hợp thay đổi
- Các chất điện ly Na+, K+,Cl- có thể tạo liên kết Hydro với nước, quá trình liên hợp nước giảm
- Các chất không phân cực làm giảm chuyển dộng nhiệt của phân tử nước, làm tăng quá trình liên hợp nước
III TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC
1 Tính chất vật lý
Nước có tính chất đặc biệt hơn các chất khác vì có cấu trúc rỗng, tồn tại liên kết hydro giữa các phân tử và các dạng liên hợp nước tạo cấu trúc bậc cao
Nước là dung môi trơ về mặt hóa học, có độ nhớt thấp
Độ phân cực cao nên có thể hòa tan nhiều chất khác nhau
Trong khoảng nhiệt độ từ 0 – 4oC, tỷ trọng của nước biến đổi không giống các chất khác, tỷ trọng nước lỏng ở 0oC (0,9998g/mL) lớn hơn tỷ trọng nước đá ở 0oC (0,9168g/mL)
Tính chất vật lý của nước
Trang 6Khối lượng phân tử
Điểm nóng chảy (1atm)
Điểm sôi (1atm)
Nhiệt độ tới hạn
Aùp suất tới hạn
Cân bằng Eutecti
Năng lượng hoá lỏng
(0OC)
Năng lượng hoá hơi
(100OC)
Nội năng
18,0153 0,000 oC 100,000 oC 273,99 oC 218,6 atm 0,01 oC - 4,589 atm 6,012 KJ/mol 40,657 KJ/mol 50,91 KJ/
20OC 0OC
(Nước) 0
OC (đá) - 20OC
(đá) Tỷ trọng [g/mL]
Độ nhớt [Pa.s]
Sức căng bề mặt với kk
[N/m]
Aùp suất hơi [kPa]
Nhiệt dung riêng [J/g độK]
Độ dẫn nhiệt [W/m độK]
Nhiệt khuếch tán [m2 /s]
Hằng số điện môi
0.99821 1,002 10-3
72,75 10-3
2,3388 4,1818 0,5984 1,4 10-7
80,20
0.99984 1,793 10-3
75,64 10-3
0,6113 4,2176 0,5610 1,3 10-7
87,90
0.9168 -0,6113 2,1009 2,240 11,7 10-7
-90
0.9193 -0,103 1,9544 2,433 11,8 10-7
-98
2 Các kiểu liên kết của nước trong thực phẩm
Các loại vật liệu ẩm (chủ yếu là các sản phẩm thực phẩm) thường tồn tại ở một trong các thể sau :
(1) Thể keo: Cấu trúc cao su, có độ nhớt cao; Khi sấy khô bị co
thể tích , vẫn đàn hồi được có nghĩa là khi ngâm trở lại vào nước , nó sẽ hút nước và trở lại hình dạng ban đầu : gelatin, adao, agar, …
(2) Thể xốp: Cấu trúc thủy tinh, dòn, dễ vỡ; Nếu khử nước vẫn
giữ thể tích cũ, không biến dạng, nhưng nước thoát ra sẽ tạo lỗ trống làm vật liệu trở nên dòn, xốp, dễ nghiền : than , gỗ, …
(3) Thể keo xốp: Khi khử nước, nó có tính chất của cả hai thể
trên, tức là vừa đàn hồi vừa giữ hình dạng , đa số thực thể sinh học đều ở thể này như thịt, cá, rau, …
Tùy vào mức độ gắn kết của nước với các thành phần của thực phẩm, có thể phân biệt 3 kiểu liên kết: liên kết hóa học, liên kết hóa lý và liên kết vật lý
(1) Liên kết hóa học:
Liên kết ion : Ca(OH)2 = Ca2+ + 2 OH –
Glucid: hydratcacbon, trong phân tử có nhiều nhóm OH
Trang 7Liên kết phân tử: Do cấu trúc phân tử , tạo ra các liên kết
với các phân tử nước, thí dụ CuSO4.5 H2O, Na2HPO4.12H2O hay các loại protein, acid nucleic hydrat hóa
Nước trong liên kết hóa học bền và không mất đi trong quá trình xử lý, chiếm khoảng 4-6% lượng nước
(2) Liên kết hóa lý :
Nước hấp phụ: Do bản chất hóa học của các chất sống đa số
là polime, có trường lực phân tử lớn hơn nước nên dễ hấp phụ nước lên bề mặt phân tử của mình hình thành một lớp nước hydrat hóa Nước hấp phụ cũng khá bền vững , muốn tách cần phải có một năng lượng nào đó
Nước thẩm thấu kết cấu: Ở đây có khái niệm màng bán
thấm, do các chất sống gồm các đại phân tử polime sinh học và các tiểu phân tử (phân tử lượng nhỏ), các polime sẽ kết hợp với nhau hình thành cấu trúc mạng gel, giống như những mạng lưới, nước sẽ vào các lỗ hổng trên mạng, lấp đầy chúng, gọi là nước thẩm thấu là do nước vào mạng được vì sự chênh lệch áp suất thẩm thấu Nước thẩm thấu tạo ra dạng keo của vật liệu do dó dễ
bị khử hơn
Lượng nước liên kết hóa lý chiếm khoảng 10 - 25% tổng lượng nước trong vật liệu, tuy cần năng lượng để tách ra nhưng dễ tách hơn lượng nước liên kết hóa học
(3) Liên kết vật lý :
Lượng nước ở dạng liên kết này chiếm 70 - 80% tổng hàm lượng nước và rất dễ bị tách ra trong quá trình sấy Đó là nước ở dạng tự do
− Nước trong mao quản: Do chênh lệch áp suất thủy tĩnh nước tự
do bên ngoài sẽ bị hút vào các ống mao dẫn
− Nưóc thấm ướt bề mặt: Nước cơ học, là lượng nước dư bao phủ
toàn bộ bề mặt vật liệu, đây chính là dung môi của các dung dịch nước
IV HOẠT TÍNH NƯỚC (a w : water activity)
Mỗi chất lỏng đều có một áp suất hơi bão hòa, nước và dung dịch nước cũng vậy Tuy nhiên áp suất hơi của dung môi nguyên chất (nước) khác với áp suất hơi của dung dịch Do sự tương tác giữa các phân tử dung môi với các phân tử chất hòa tan nên khả năng bay hơi nước của dung dịch nước kém hơn dung môi nước nguyên chất
Trong thực phẩm, luôn có một lượng nước nhất định do đó sẽ có một áp suất hơi riêng phần của nước
Ta gọi P0 : áp suất hơi bão hòa của dung môi nước nguyên chất
P : áp suất hơi riêng phần của nước trong dung dịch, vật thể ẩm
n : số phân tử gam chất hòa tan
N : số phân tử gam dung môi Biểu thức Raoult để tính hoạt tính nước sẽ là :
Trang 8
n N
N P
P
a w
+
=
=
0
aw gọi là hoạt tính nước của vật thể ẩm Hoạt tính nước là tỉ số áp suất hơi của dung dịch và dung môi Trong thực tế P < P0 nên aw
< 1
Độ ẩm: (kí hiệu W) là hàm lượng nước tự do có trong thực phẩm.
Đơn vị tính : % nước tự do trong toàn bộ khối lượng sản phẩm thực phẩm (đo bằng phương pháp sấy tới khối lượng không đổi
Hoạt tính nước: kí hiệu là aw , không có đơn vị tính Hoạt tính nước liên hệ với độ ẩm tương đối ở trạng thái cân bằng (W%) theo
công thức sau:
(Câu hỏi) Giản đồ biểu diễn sự thay đổi vận tốc phản ứng của các quá trình gây
hư hỏng khi bảo quản thực phẩm tùy thuộc vào hoạt tính nước: phản ứng oxy hóa lipid, phản ứng hóa nâu không enzym, hoạt tính enzym, sự phát triển của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn
Hoạt tính nước càng thấp thì vận tốc các phản ứng gây hư hỏng thực phẩm càng thấp, do đó thực phẩm càng ít bị biến đổi Tùy mỗi loại thực phẩm, ta cần xác định được chỉ số aw tới hạn, là aw mà thực phẩm có thể bảo quản được Muốn bảo quản tốt loại thực phẩm đó , ta phải đưa aw xuống dưới chỉ số aw tới hạn
Các phương pháp giảm hoạt tính nước để bảo quản thực phẩm:
Cho dòng khí có độ ẩm tương đối xác định đi qua vật liệu cần điều chỉnh hoạt độ nước.
Sấy: đây là cách cổ điển, nâng nhiệt độ lên làm bay hơi
n N
n P
P
n N
n P
P
n N
n P
P P
P P
n N
n P P P
+
−
=
+
=
−
+
=
∆
=
×
=
−
1 1
0 0
0 0
0
0 0
1 100
%
<
=W
a w
Trang 9V ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
Giới thiệu
Đường đẳng nhiệt hấp phụ là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa hàm ẩm (lượng nước được giữ trong thực phẩm) và hoạt tính nước ở điều kiện cân bằng và ở một nhiệt độ nhất định
Đường cong ĐNHPï của vật liệu có độ ẩm cao
Đường cong ĐNHP của vật liệu có
I aw = 0 – 0.2; nước tồn tại ở dạng liên
kết, có độ hấp phụ mạnh và
nhóm tích điện như COO-, NH3+, OH-,…,
khả năng hòa tan các chất tan, và gần như là một phần của chất rắn Lượng nước này chiếm khoảng 3 – 10% khối lượng mẫu
II aw = 0.2 – 0.8; nước ở dạng hấp phụ, thẩm thấu, hydrat hóa
Độ bền liên kết không cao, các phân tử nước linh động hơn, dễ bị tách ra hơn
III aw > 0.8; bao gồm nước trong mao quản (aw = 0.9) và nước tự do
thấm ướt (aw > 0.9) Lượng ẩm có thể lên tới 50%
Hiện tượng trễ hấp phụ
Đường cong ĐNHPï và đường cong trễ hấp phụ
Đường cong trễ hấp phụ biểu diễn sự biến đổi của hàm ẩm trong quá trình khử nước vật liệu ẩm
Sự trễ hấp phụ chỉ xảy ra trong các vùng liên kết yếu Nguyên nhân do nước ở các mao quản khó bay hơi hơn
Các vật thể khác nhau thì có đường cong trễ hấp phụ khác nhau, do đường kính mao quản khác nhau
Sự thay đổi đường đẳng nhiệt hấp phụ theo nhiệt độ
Các đường cong ĐNHP của khoai tây tại những nhiệt độ khác nhau: 0 – 20 – 40 – 60 – 80 – 100 oC
Trang 10Nhiệt độ càng tăng thì đường cong ĐNHP càng thấp vì hàm ẩm của nguyên liệu càng thấp
Tác dụng đường cong ĐNHP
Đường ĐNHP của các loại nguyên liệu khác nhau
Đường cong ĐNHP cho biết trước sự biến đổi của sản phẩm đó trong quá trình xử lý chế biến hay bảo quản: tách ẩm khi sấy, hút ẩm khi bảo quản, tái làm ẩm, thay đổi nhiệt độ,… Ta có thể lường trước về mức độ hư hỏng