Quá trình lạnh đông rau quả

THỰC PHẨM 2.1.Định nghĩa: Lạnh đông tức là làm cho nhiệt độ của thực phẩm được hạ thấp hơn nhiệt độ đóng băng của các dung dịch nước trong thực phẩm, nước trong nguyên vật liệu kết tinh,

Mục lục

CHƯƠNG 4: LẠNH ĐÔNG RAU QUẢ 2

I LỊCH SỬ KĨ THUẬT LẠNH ĐÔNG 2

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA LÀM LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM 2

2.1.Định nghĩa: 2

2.2.Nguyên nhân gây ra hư hỏng của thực phẩm rau quả 2

2.3 Hoạt động của vi sinh vật ở nhiệt độ thấp: 3

2.4.Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với tế bào rau quả: 4

2.5 Mục đích ý nghĩa của lạnh đông rau quả 7

III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH ĐÔNG RAU QUẢ 7

3.1 Các sản phẩm rau quả lạnh đông 7

3.2 Yêu cầu tiêu chuẩn nguyên liệu và sản phẩm rau quả lạnh đông 8

3.3 Các phương pháp lạnh đông rau quả 8

3.4 Quy trình công nghệ lạnh đông rau quả 11

3.4.1 Sơ đồ quy trình 11

3.4.2.Thuyết minh quy trình công nghệ 12

a Xử lý nguyên liệu: 12

b Đóng gói: 13

c Làm lạnh đông: 13

d Bảo quản sản phẩm lạnh đông: 14

IV CÁC BIẾN ĐỔI XẢY RA KHI LÀM LẠNH ĐÔNG 14

CHƯƠNG 4: LẠNH ĐÔNG RAU QUẢ

Các ngành công nghiệp thực phẩm đông lạnh hiện đại được bắt đầu bởi Clarence Birdseye ở Mỹ năm 1925 Birdseye đã biết được tốc độ đông lạnh là rất quan trọng để giữ lại chất lượng và ông là người đầu tiên phát triển máy móc mà thực phẩm có thể đông lạnh nhanh chóng trên một quy mô công nghiệp Lạnh đông nhanh cho phép bảo quản các sản phẩm một thời gian dài và tiêu thụ quanh năm, thay thế cho các phương pháp như đóng hộp và sấy khô Mặc dù Birdseye có lẽ không biết lợi thế đặc biệt này, đông lạnh nhanh nếu kết hợp với phương pháp xử lý thích hợp trước khi đóng băng, cũng có khả năng bảo quản được dinh dưỡng tuyệt vời cho một loạt các loại thực phẩm Quá trình đông lạnh lần đầu tiên được áp dụng cho một phạm tương đối hẹp: cá, thịt, hoa quả và rau

và hiện nay đã được mở rộng Ở Mỹ và ở châu Âu khoảng 13 kg và 10 kg của thực phẩm đông lạnh được tiêu thụ bình quân đầu người / năm, ở châu Phi và châu Á số tiêu thụ chỉ 0,3 kg và 0,9 kg tương ứng Trong trong tương lai, người ta dự đoán rằng số lượng này sẽ tăng lên đáng kể Rau quả lạnh đông là sản phẩm chế biến được ưa thích, dùng trong đời sống hằng ngày như: táo, lê, dứa, chuối, đậu hạt, cà chua, khoai tây, bí…

THỰC PHẨM

2.1.Định nghĩa:

Lạnh đông tức là làm cho nhiệt độ của thực phẩm được hạ thấp hơn nhiệt độ đóng băng của các dung dịch nước trong thực phẩm, nước trong nguyên vật liệu kết tinh, làm khối vật liệu mềm chuyển sang cứng .Phần lớn nước trong thực phẩm bị đóng băng Màng tế bào của vi sinh vật bị nén mạnh

=> Các quá trình sống của vi sinh vật và hoạt động của các hệ thống men bị kiềm chế rõ rệt Nhiệt độ làm lạnh đông tốt nhất khi lượng nước còn lại trong thực phẩm bị đóng băng chiếm không quá l5%

2.2.Nguyên nhân gây ra hư hỏng của thực phẩm rau quả

Rau quả cũng như các thực phẩm và các sản phẩm chế biến từ rau quả bị hư hỏng

là do các nguyên nhân sau:

 Do các enzyme có trong thực phẩm rau quả vẫn hoạt động xúc tác cho các

 Do vi sinh vật từ môi trường xâm nhập vào gây ra thối mốc biến đổi chất trong sản phẩm

 Do độc tố có trong thực phẩm

Biện pháp để làm giảm sự hư hỏng của rau quả, thực phẩm ngoài sử dụng tác nhân nhiệt độ cao, các hóa chất, thanh trùng còn có thể sử dụng nhiệt độ thấp để ức chế hoạt tính của enzyme và hoạt động của visinh vật Hầu hết các phản ứng sinh hóa hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật đều bị ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ

2.3 Hoạt động của vi sinh vật ở nhiệt độ thấp:

Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp một số VSV bị hạn chế hoạt động hoặc chết bởi các nguyên nhân sau:

- Phần protein của VSV bị biến đổi hay bị phân huỷ do hệ thống keo sinh học (keo protein) cũng bị phá huỷ Sự giảm nhiệt độ kéo theo sự giảm năng lượng bề mặt của nước, giảm các lực kết hợp với các hệ keo, sự giảm kéo dài đến mức nào đó thì nước bắt đầu tách khỏi vỏ hydrat làm cho rrotein cuộn tròn lại Mặt khác sự giảm nhiệt độ làm cho lực đẩy giữa các phân tử giảm đi và đến mức nào đó thì bắt đầu đầu đông tụ protein

- Sự đông tụ protein do nhiệt độ là thuận nghịch, không biến đổi hoàn toàn tính chất protein, do vậy sau thời gian làm lạnh và lạnh đông khi tiến hành làm ấm hoặc tan giá VSV lại tiếp tục phát triển

- Sự phá huỷ cơ học ở tế bào VSV trong quá trình đóng băng tinh thể nước đá Các tinh thể nước đá có góc cạnh nên nó có thể chèn ép làm rách màng tế bào của VSV

- Sự chuyển nước thành đá khi nhiệt độ sản phẩm đạt -180C thì bên trong thực phẩm 80% nước đá đóng băng (đối với thịt cá) Còn đối với rau quả ở -80C đã đóng băng 72%

và ở -150C đóng băng 79% nước Do đó môi trường hoạt động của các enzim và các VSV hầu như không còn vì thiếu nước tự do Riêng nấm mốc có thể sống ở nơi khan nước nhưng lượng nước tối thiểu phải đạt 15%, chính vì vậy người ta mới quy định làm lạnh đông nhiệt độ tâm sản phẩm đạt -180C

- Sự thay đổi áp suất, pH, nồng độ chất tan và áp suất thẩm thấu Do nước bị đóng băng và tách ra ở dạng nguyên chất (dung môi kết tinh trước) nên nồng độ của dịch bào tăng lên, áp suất thẩm thấu tăng lên và pH giảm do đó VSV khó phát triển

- Nhìn chung nhóm VSV ưa nhiệt bị chết dễ dàng ở nhiệt độ thấp Tuy nhiên có một

số VSV ưa nóng (loại VSV ưa nóng điển hình) có thể chuyển sang dạng ưa lạnh Do vậy

người ta phải làm lạnh đông nhanh để chúng không kịp chuyển từ dạng này sang dạng khác

- Nhóm VSV ưa ấm có nhiều loại như: Salulonella, trực khuẩn đường ruột Staphiloccoccus, Botilium… Đặc biệt là Staphiloccus phát triển ở nhiệt độ 70C có khả năng chịu được nhiệt độ thấp chúng thường gây ra ngộ độc sữa, pho mát, kem sữa

- Nhóm VSV ưa lạnh thường gặp là:

 Pseudomonas làm cho thực phẩm có màu xanh hoặc màu sẫm tối

 Achromobacter

 Nấm mốc có nhiều loại phát triển được ở cả nhiệt độ thấp như Penecilliu, Mucor, hoạt động được ở nhiệt độ -150C Nấm mốc phát triển chủ yếu ở sản phẩm có

pH thấp như các loại quả, nước quả, sữa chua còn ở thịt, cá chúng ít phát triển hơn Nấm mốc thuộc loại vi sinh vật hiếu khí nên chủ yếu nó phát triển trên bề mặt thực phẩm, một số loài có thể ăn sâu vào nhưng vẫn đòi hỏi phải có không khí Nấm mốc không chịu được nhiệt độ cao khó bị tiêu diệt ở nhiệt độ 74 – 800C

 Nấm men ưa lạnh: loại này phát triển được ở nhiệt độ -2 đến 30C, môi trường thích hợp nhất của nó là sản phẩm chua Nhìn chung có thể phát triển được ở trong tất cả các sản phẩm bảo quản lạnh

Như vậy chúng ta muốn diệt trừ vi sinh vật bằng lạnh là rất khó khăn đòi hỏi phải hạ nhiệt độ thật nhanh đột ngột và nhiệt độ rất thấp Nhưng diệt một phần và hạn chế sự hoạt động, phát triển đồng thòi nhiệt độ thấp lại tác dụng rất lớn Bắt đầu từ nhiệt độ 6 đến

-80C thì hệ thống men bị diệt phần lớn nhưng một số nấm mốc vẫn còn hoạt động Đối với các loại độc tố thì nhiệt độ thấp không có tác dụng làm biến đổi Để hạn chế sự biến đổi của thực phẩm ở nhiệt độ thấp người ta thường kết hợp bảo quản ở nhiệt độ thấp với bảo quản bằng hoá chất hoặc kết hợp với diệt trùng bằng tia tử ngoại, tia phóng xạ

2.4.Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với tế bào rau quả:

Khi nhiệt độ rau quả xuống dưới 00C thì hoạt động sống của vi sinh vật, hoạt lực của enzim trong tế bào rau quả và vận tốc phản ứng oxi hóa giảm đi đáng kể, do vậy sự hư hỏng, biến chất của rau quả chậm và yếu đi Tùy theo nhiệt độ đạt được ở trung tâm rau quả mà phân biệt rau quả làm lạnh (0 ÷ 40C) hay rau quả lạnh đông (thấp hơn -60C)

Khi làm lạnh, yếu tố có tác dụng chủ yếu để bảo quản là nhiệt độ thấp Nhiệt độ thấp làm chậm các quá trình trao đổi chất, phá hủy tương quan bình thường về tốc độ của các quá trình này, dẫn đến sự sinh trưởng, sinh sản thực tế bị đình trệ và làm suy yếu các tác động làm hư hỏng rau quả Khi làm lạnh đông, ngoài nhiệt độ thấp còn có các yếu tố tác động nữa là sự thay đổi trạng thái của nước: nước ở môi trường xung quanh và ngay trong tế bào vi sinh vật bị kết tinh Khi ấy xuất hiện sự mất nước của chất nguyên sinh, protein của chất nguyên sinh bị biến tính, nồng độ chất hòa tan trong pha lỏng tăng lên, làm tăng sự chuyển chất ẩm ở bên trong mỗi tế bào và từ tế bào ra môi trường bên ngoài, tác động của các tinh thể nước đá lên màng tế bào Tất cả các yếu tố đó, cùng với nhiệt độ thấp, làm cho quá trình trao đổi chất và cấu trúc tế bào bị phá hủy, làm chết vi sinh vật Tác dụng diệt vi sinh vật của nhiệt độ thấp tùy thuộc vào các yếu tố sau đây:

2.4.1 Loại vi sinh vật và trạng thái của chúng

Sức đề kháng với nhiệt độ thấp thay đổi tùy thuộc theo loại vi sinh vật, giai đoạn sinh trưởng và trạng thái tế bào của chúng Nấm mốc và nấm men chịu đựng lạnh tốt hơn vi khuẩn,bào tử chịu lạnh tốt hơn tế bào, vi sinh vật ở thời kỳ sinh trưởng dễ bị tiêu diệt hơn

ở thời kỳ khác Phần lớn nấm mốc và nấm men ngừng phát triển ở nhiệt độ -70C Nấm

mốc Cladesporium, Sporotrichum phát triển ở -6,70C, Penicillium và Monilia , mọc ở

-40C, nấm men mọc ở -2 ÷ -40C Các vi khuẩn Pseudomnas, achromobacter, Alcaligence,

Micrococcus, Flavobacterium phát triển ở -4 ÷ -7,50C, nhưng phần lớn các giống ngừng phát triển ở -30C và nhiều giống bị tiêu diệt khi đông lạnh

Nếu đông lạnh ở -700C thì bào tử Bacillus megatherium va tế bào Staphylococus

aureus vẫn chưa bị tiêu diệt, nhưng 30% Escherichia coli và 20% Pseudomonas aeruginosa bị tiêu diệt.

2.4.2.Nhiệt độ cấp đông và trữ đông.

Khi môi trường ở trạng thái quá lạnh và ở thể lỏng thì vận tốc tiêu diệt vi khuẩn chậm hơn ở trạng thái đông cứng Ở khoảng nhiệt độ từ -50C ÷ -200C vì ở -180C và thấp hơn thì môi trường nhanh đống băng hơn ở -120C và cao hơn Các quá trình hóa sinh trong tế bào

vi sinh vật mau bị ngừng, xuất hiện trạng thái tìm sinh Thời gian trữ đông kéo dài thì lượng vi sinh vật giảm dần có một số vi sinh vật bị tiêu diệt gần như hoàn toàn ở khoảng -50C ÷ -80C trong thời gian 10- 14 tháng và sau đố dù ở trong điều kiện bình thường cũng không phát triển được hoặc có phát triển nhưng rất yếu Một số vi khuẩn (nhất là loại có

tế bào tử) chỉ bị ức chế trong điều kiện trên và lại phát triển ngay sau 5-6h ở điều kiện bình thường Một số vi khuẩn gây bệnh có thể chịu đựng được nhiều giờ ở nhiệt độ không khí lỏng (-1900C) Trong thực phẩm đông lạnh, lượng tạp trùng bị tiêu diệt tới 90-99%, nhưng không bị tiêu diệt hoàn toàn Do vậy, trong quá trình xử lí nguyên liệu trước cấp đông, cần bảo đảm vệ sinh công nghiệp cho tốt

2.4.3 Loại rau quả.

Trong phần hóa học của rau quả ảnh hưởng dến tốc độ tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình cấp đông Gluxit, muối, protein, lipit, các chất keo có tác dụng bảo vệ vi sinh vật Trái lại, pH thấp và nước lại làm cho vi sinh vật dễ bị tiêu diệt Khi làm lạnh đông rau quả, hoạt lực enzim giảm đi rất nhiều, nhưng không bị tiêu diệt Ngay ở -790C, enzim cungz không bị phá hủy Lipaza không mất hoạt lực ở -350C; peroxidaza và polyphenoloxidaza ở -200C vẫn xúc tác quá trình oxi hóa tamin của các sản phấm chuối, quá trình phân hủy glycogen vẫn xảy ra ở -300C đến -350C Vận tốc quá trình enzim ở nhiệt độ thấp thay đổi không giống nhau vì các quá trình tự phân trong rau quả đông lạnh vẫn giữ được hướng chung tồn tại trước khi lạnh đông, mà các hướng này có những đặc trưng riêng Trong thời gian trữ đông, vận tốc này tùy thuộc vào vận tốc cấp đông Nhưng hoạt lực enzim bị mất khi làm lạnh đông rồi rã đông xen kẽ nhiều lần

2.5 Mục đích ý nghĩa của lạnh đông rau quả

+ Giữ phẩm chất giá trị dinh dưỡng ban đầu của nguyên liệu thực phẩm trong thời gian bảo quản ( vì lạnh đông các hoạt động của enzyme, vi sinh vật, các phản ứng hóa

học hầu như không hoạt động nên các biến đổi xảy ra chậm nên sản phẩm có màu sắc, hương vị gần như rau quả tươi)

+Tăng khối lượng và thời gian dự trữ nguyên liệu cho chế biến, tăng khả năng điều hòa cung cấp thực phẩm tươi sống, kéo dài được thời gian vận chuyển tiêu thụ nguyên liệu và sản phẩm

+Làm ổn định hoạt tính sinh học của một số enzyme có ích trong tế bào rau quả + Bảo quản lạnh đông còn có tác dụng làm tăng chất lượng của sản phẩm thực phẩm như thịt chín hóa học sẽ tích tụ được nhiều acid amihn, các ester,acid lactic nên thịt

có chất lượng cao , vị thơm ngon khi chế biến

+ LẠnh đông còn là công đoạn chế biến, để tăng hiệu suất và chất lượng cao Như vậy công nghệ lạnh đông có ý nghĩa rất lớn về kinh tế và được ứng dụng nhiều trong công nghiệp chế biến đồ hôp rau quả

III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH ĐÔNG RAU QUẢ

3.1 Các sản phẩm rau quả lạnh đông

Sự làm lạnh đông hiên nay rất đa dạng và phong phú

Dựa vào quá trình làm lạnh đông, có 3 phương pháp:

 Làm lạnh đông chậm

 Làm lạnh đông nhanh

 Làm lạnh đông cực nhanh

Dựa vào môi trường tác nhân làm lạnh đông, có 3 tác nhân

 Lạnh đông trong môi trường không khí

 Lạnh đông trong chất tải nhiệt lỏng

 Tác nhân lạnh sôi

Tuỳ vào mức độ xử lý nguyên liệu, phương pháp phối chế có các sản phẩm lạnh đông

Rau quả tươi chế biến làm lạnh đông

 Quả tự nhiên lạnh đông

 Rau tự nhiên lạnh đông

Sản phẩm lạnh đông từ rau quả chế biến

 Quả nước đường lạnh đông

 Quả ướp đường lạnh đông

 Nước hoa quả lạnh đông

 Rau quả nghiền lạnh đông

 Rau rót nước muối lạnh đông

3.2 Yêu cầu tiêu chuẩn nguyên liệu và sản phẩm rau quả lạnh đông

Tiêu chuẩn chất lượng nguyên liệu

 Đạt độ tươi tốt về trạng thái, không héo úng

 Đạt độ đồng đều về màu sắc, độ chín và kích thước, có hình dạng theo kích thước yêu cầu

 Không bị sâu bệnh dập nát thối ủng lên men

 Thịt quả còn rắn chắc, hương thơm đặc trưng đối với từng loại quả, có màu sắc

tự nhiên và không có mùi vị lạ

 Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nguyên liệu đạt cao

 Không có vi sinh vật gây thối hỏng

 Không dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật dưới mức cho phép

Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm rau quả lạnh đông

 Chỉ tiêu về cảm quan

 Sản phẩm lạnh đông ở trạng thái rời không bị bẹp , không dính nát

 Sản phẩm nguyên vẹn không bị gẫy dập nát

 Sản phẩm phải giữ được màu sắc, hương vị đặc trưng của riêng từng loại nguyên liệu rau quả tươi

 Sản phẩm không bị biến màu thâm đen sau lạnh đông và bảo quản lạnh đông cũng như khi làm tan giá

 Kích thước, màu sắc, trạng thái của sản phẩm trong cùng một gói phải đồng đều

 Nhiệt độ của sản phẩm (tâm sản phẩm) sau bảo quản lạnh đông phải đạt

-18°C Sản phẩm lạnh đông phải cứng chắc và khi làm tan giá ở nhiệt độ rã đông từ -5°C đến 0°C , sản phẩm không được mềm nhũng chảy nước và không bị thâm đen

 Giá trị dinh dưỡng

 Hàm lượng chất khô hoà tan phải đạt được tiêu chuẩn yêu cầu đối với từng sản phẩm

 Sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao sự tổn thất chất khỏi hoà tan trong sản phẩm khi làm tan giá phải là ít nhất

 Nhiệt độ tâm sản phẩm lạnh đông khi bao gói phải đạt -18°C

 Chỉ tiêu vi sinh

 Phải đảm các chỉ tiêu về vệ sinh an toàn thực phẩm quy định

 Lượng tạp trùng (VKHK) không lớn hơn 5000 tb/ gram sản phẩm

 Lượng Coliforms không lớn hơn 10tb/ gram sản phẩm

 Không có vi khuẩn đường ruột E.coli

 Giữ được hoạt độ của các enzim sinh học trong sản phẩm rau quả lạnh đông sau bảo quản ở nhiệt độ -18°C

3.3 Các phương pháp lạnh đông rau quả

Lạnh đông chậm:.

Trong quá trình lạnh đông chậm, do nhiệt độ của không khí cao hơn -25oC và vận tốc đối lưu của không khí nhỏ hơn 1m/s nên thời gian lạnh đông thường kéo dài từ 15 giờ đến hơn 20 giờ tùy kích thước và chủng loại sản phẩm

Số tinh thể đá hình thanh trong gian bào và tế bào rất ít nên có kích thước lớn gây nên

cọ xát giữa các tinh thể trong và ngoài tế bào Sự cọ xát giữa những tinh thể đá lớn sẽ làm rách màng tế bào, phá hủy cấu trúc mô tế bào của sản phẩm, cho nên sau này khi đưa sản phẩm lạnh đông ra tan giá hay còn gọi là giả đông thì dịch bào trong sản phẩm bị chảy ra ngoài( do màng tế bào rách không giữ lại được) làm sản phẩm giảm giá trị dinh dưỡng,

dễ nhiễm trùng và có khi giảm đến 25% giá trị thương phẩm so với sản phẩm tươi sống

Vì vậy ngày nay người ta không dùng phương pháp lạnh đông chậm để kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm

Tuy nhiên, phương pháp lạnh đông chậm vẫn được ứng dụng trong bảo quản một số rau quả dự trữ cho chế biến nước rau quả sau này và ứng dụng cho làm trong các hỗn hợp thực phẩm ở dạng huyền phù

Quá trình đóng băng tinh thể ở làm lạnh đông chậm trong trường hợp này lại có lợi vì tác dụng phá hủy cấu trúc tế bào, cấu trúc hệ thống keo, nên khi ép nước rau quả sẽ cho năng suất và hiệu suất cao

Áp dụng phương pháp làm lạnh đông chậm chỉ đạt hiệu quả tốt trong trường hợp vừa cần bảo quản nguyên liệu hoặc bán thành phẩm với thời gian lâu để kéo dài được thời vụ chế biến, mà vừa tăng chất lượng cho một số sản phẩm chế biến sau này

Phương pháp lạnh đông nhanh (còn gọi là lạnh đông đột ngột):

Môi trường làm lạnh đông nhanh thường là không khí hoặc các chất lỏng Các chất lỏng thường là dung dịch hỗn hợp của nhiều muối để nhiệt độ đóng băng của dung dịch càng thấp càng tốt

Nhược điểm của môi trường lỏng là nước muối gây bẩn và gỉ hỏng thiết bị, nước muối thấm vào sản phẩm làm ảnh hưởng đến tính chất cũng như hình dáng bên ngoài của sản phẩm thực phẩm

Môi trường không khí tuy có hệ số truyền nhiệt bé và dễ làm cho sản phẩm bị oxy hóa cũng như dễ bị hao hụt khối lượng, nhưng tiện lợi nên được sử dụng phổ biến hơn

Thời gian làm lạnh đông nhanh thực phẩm thường từ 20 phút đến 3 giờ tùy thuộc vào chủng loại và kích thước của sản phẩm như tiêu xanh, ớt, sori lạnh đông ở máy băng chuyền chỉ khoảng 25 phút; còn dứa cắt rẽ quạt, chuối cắt khúc đóng trong túi PE với khối lượng khoảng 0,5 kg làm lạnh đông nhanh phải tới 2 giờ 30 phút

Sản phẩm lạnh đông nhanh do có nhiều tinh thể đá tạo thành ở tế bào và gian bào, với kích thước tinh thể rất bé nên không phá hủy nhiều về cấu trúc tế bào nên có thể giữ được trên 95% tínhchất ban đầu của sản phẩm

Phương pháp lạnh đông cực nhanh (siêu nhanh hay siêu đông)

Ngày nay, kỹ thuật lạnh tiên tiến cho phép lạnh đông cực nhanh các sản phẩm trong

CO2 lỏng, nitơ lỏng, các Freon lỏng và các khí hóa lỏng khác