TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH CHẠY CHO TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1500KG THỦY SẢN/MẺ

1.2 Cơ sở khoa học của kỹ thuật làm lạnh đông thủy hải sản 1.2.1 Định nghĩa Lạnh đông là quá trình làm giảm nhiệt độ của thực phẩm dưới nhiệt độ của điểmđóng băng để nước bên trong thực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH CHẠY CHO TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1500KG THỦY SẢN/MẺ

GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Lớp: 17116CL1B

Nhóm thực hiện:

TP HCM, tháng 10/2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

 Công nghệ và thiết bị lạnh đông

 Thiết lập chế độ và tính toán hệ thống lạnh chạy tủ cấp đông tiếp xúcthủy sản với năng suất 1500kg/mẻ

3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 5/10/2020

4 Ngày hoàn thành đồ án: 5/1/2020

5 Họ và tên người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng

Phần hướng dẫn: Toàn bộ đồ án

Ngày… tháng.… năm 2020

TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

3.3.1.1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Giảng viên phản biện (Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

MỤC LỤC iv

LỜI NÓI ĐẦU vii

MỞ ĐẦU viii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Nguyên liệu thủy sản 1

1.1.1 Cơ cấu thành phần của nguyên liệu thủy sản 1

1.1.2 Tính chất vật lý của thủy sản ảnh hưởng đến quá trình lạnh đông tiếp xúc 2

1.1.3 Thành phần hóa học, giá trị dinh dưỡng của cá và một số thủy sản 6

1.2 Cơ sở khoa học của kỹ thuật làm lạnh đông thủy hải sản 11

1.2.1 Định nghĩa 11

1.2.2 Nước trong thủy sản 11

1.2.3 Sự kết tinh nước đối với thủy sản 12

1.2.4 Những yếu tố ảnh hưởng tới sự kết tinh nước 13

1.2.5 Trạng thái chất lượng của thực phẩm 15

1.2.6 Những biến đổi của thủy sản khi làm đông 16

1.3 Tình hình nghiên cứu về cấp đông thủy hải sản 17

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 17

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về cấp đông thủy hải sản 19

1.4 Công nghệ về lạnh đông thủy hải sản 19

1.4.1 Quy trình công nghệ 20

1.4.2 Môi trường làm lạnh đông 22

1.4.3 Các phương pháp làm lạnh đông thủy sản 23

1.5 Hệ thống thiết bị lạnh đông thủy hải sản 28

1.5.1 Ưu điểm va nhược điểm 28

1.5.2 Thiết bị làm đông tiếp xúc (tủ đông tiếp xúc – Contact Freezer) 28

1.5.3 Nguyên lý hoạt động của tủ cấp đông NH3, cấp dịch từ bình chứa thấp áp 35 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN 37

2.1 Quy hoạch mặt bằng xây dựng nhà xưởng lắp đặt hệ thống lạnh chạy tủ cấp đông thủy sản 37

2.1.1 Lựa chọn địa điểm xây dựng 37

2.1.2 Quy hoạch mặt bằng nhà máy 39

2.2 Đối tượng nghiên cứu và tính toán 47

2.3 Sơ đồ nghiên cứu và tính toán 48

2.4 Phương pháp tính toán và thiết kế 48

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 49

3.1 Kết quả 50

3.1.1 Tính toán tủ cấp đông tiếp xúc 50

3.1.2 Tính toán thời gian lạnh đông của cá fillet 53

3.1.3 Xác định nhiệt tải của hệ thống lạnh 55

3.1.4 Tính toán cho máy nén lắp đặt cho hệ thống lạnh 65

3.1.5 Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ 69

3.1.6 Tính toán thiết kế thiết bị làm mát trung gian (bình trung gian) 74

3.1.7 Tính toán đường ống hút và đẩy ở hai cấp nén 77

3.1.8 Chọn bình tách lỏng 77

3.1.9 Chọn bình tách dầu 78

3.1.10 Tính toán chọn bình chứa thấp áp 78

3.1.11 Tính toán chọn bình chứa cao áp 79

3.1.12 Tính toán chọn van tiết lưu 79

3.2 Kết luận 80

CHƯƠNG 4: TÍNH KINH TẾ CỦA HỆ THỐNG 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

DANH MỤC

Hình 1.1 Quá trình hình thành điểm đóng băng 14

Hình 1.2 Giản đồ thời gian và nhiệt độ trong quá trình lạnh đông 15

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình công nghệ lạnh đông thủy sản 20

Hình 1.4 Cấu tạo bên ngoài của tủ cấp đông tiếp xúc 29

Hình 1.5 Cấu tạo tấm lắc 30

Hình 1.6 Cấu tạo bên trong tủ cấp đông tiếp xúc 31

Hình 1.7 Cấu tạo ben thủy lực 32

Hình 1.8 Tủ đông tiếp xúc CF-2000 34

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý tủ cấp đông NH3, cấp dịch từ bình chứa thấp áp 35

YHình 2.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy chế biến thuỷ sản với kho lạnh tủ đông kiểu tiếp xúc…. ………46

YHình 3 1 Sơ đồ thiết bị của chu trình hai cấp nén, hai lần tiết lưu, thiết bị làm mát trung gian có ống xoắn ruột gà………63

Hình 3.2 Đồ thị nhiệt động của chu trình hai cấp nén, hai lần tiết lưu, thiết bị làm mát trung gian có ống xoắn ruột gà 64

Hình 3.3 Sự biến thiên nhiệt độ theo diện tích trao đổi nhiệt 70

DANH MỤC Bảng 1.1 Cơ cấu thành phần trong cá 1

Bảng 1.2 Cơ cấu thành phần trong cá mực, % toàn thân 2

Bảng 1.3 Ẩn nhiệt của cá 5

Bảng 1.4: Thành phần hóa học của cá 6

Bảng 1.5 Thành phần hóa học và khả năng sinh nhiệt của một số loài trứng cá 7

Bảng 1.6 Hàm lượng vitamin A của một số loài cá 7

Bảng 1.7 Khả năng làm lạnh tùy theo lượng muối trộn vào 25

YBảng 3.1 Thông số trạng thái của NH3 tại các điểm của chu trình ………64

Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật của tháp giải nhiệt 74

Y Bảng 4.1 Bảng kinh phí dụ trù hệ thống 83

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam là quốc gia ven biển, có bờ biển dài trên 3.260km Việt Nam có trên50% dân số sống ở 28 tỉnh, thành phố ven biển; có nhiều tiềm năng lớn để phát triểnkinh tế biển, như: giao thông vận tải biển; du lịch biển; khai thác và chế biến khoángsản và đặc biệt là khai thác, nuôi trồng và chế biến hải sản Nguồn lợi hải sản trongvùng biển nước ta có độ phong phú cao Ngoài cá biển là nguồn lợi chính còn có nhiềuđặc sản khác có giá trị kinh tế, như: tôm, cua, mực, hải sâm, rong biển… Chỉ tính riêng

cá biển, có hơn 2.000 loài khác nhau đã được phát hiện, trong đó khoảng 100 loài cógiá trị kinh tế; có 15 bãi cá lớn, phân bố chủ yếu ở vùng ven bờ Ước 6 tháng đầu năm

2020, tổng sản lượng thủy sản cả nước đạt gần 3,8 triệu tấn, tăng 1,4% so với cùng kỳnăm 2019 Trong đó, sản lượng khai thác đạt gần 1,9 triệu tấn, tăng 1,7%; nuôi trồngtrên 1,9 triệu tấn, tăng 1,2% Tuy nhiên bên cạnh đó ngành khai thác và chế biến thủyhải sản còn gặp nhiều khó khăn thách thức về mặt bảo quản Vấn đề bảo quản khôngchỉ khiến sản phẩm không đạt các tiêu chuẩn nhập khẩu nghiêm ngặt của thị trườngquốc tế, mà còn nhiều lần khiến thủy hải sản Việt “mang tiếng” khi cập cảng nướcngoài trong thời gian qua Từ đó yêu cầu cần phải có các phương pháp bảo quản thủyhải sản phù hợp Trong đó kỹ thuật lạnh là một kỹ thuật quan trọng đã xâm nhập vàonhiều ngành kinh tế của nước ta trong đó có ngành chế biến thủy hải sản Kỹ thuậtlạnh có khả năng giữ nguyên tính chất ban đầu của nhiều nguyên liệu, phục vụ chonhiều mục đích như bảo quản, xuất khẩu, chế biến… giúp đảm bảo giá trị kinh tế củasản phẩm Có rất nhiều công nghệ và thiết bị trên thị trường hiện nay, tuy nhiên tủ cấpđông tiếp xúc được xem là phù hợp nhất để bảo quản thủy hải sản nhờ thời gian cấpđông nhanh, tiết kiệm điện năng, lắp ráp, vận hành, vệ sinh cũng như bảo trì bảodưỡng rất dễ dàng, đơn giản Từ những điều đó là sinh viên còn đang ngồi trên ghếnhà trường chúng em thấy việc được tiềm hiểu một đồ án về quá trình thiết bị lạnhđông thủy sản đặc biệt là thiết bị tủ đông tiếp xúc là vô cùng bổ ích và cần thiết nênchúng em lựa chọn đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH CHẠY CHO

TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1500KG THỦY SẢN/MẺ”

Trong quá trình tính toán và thiết kế chắc chắn còn nhiều sai sót Rất mongnhững ý kiến đóng góp, chỉ dạy của các thầy cô và các bạn

Qua đây chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS Nguyễn TấnDũng đã chỉ dạy, hướng dẫn và giúp đỡ tận tình để chúng em hoàn thành đồ án này.

MỞ ĐẦUĐẶT VẤN ĐỀ

Vùng biển Việt Nam là một phần của biển Đông rộng lớn với đường bờ biển dài

3260 km có hình cong như chữ S chạy dài từ Móng Cái (Quảng Ninh) ở phía bắc đến

Hà Tiên (Kiên Giang) ở phía tây nam Đường bờ biển chạy dài theo đất nước đã tạođiều kiện cho 28 trong 64 tỉnh và thành phố trực thuộc Trung ương ở Việt Nam cóđường bờ biển và có điều kiện khai thác những tiềm năng to lớn của Biển Đông Vớitiềm năng to lớn đó, ngành nuôi trồng thủy sản trong nhiều năm qua ở nước ta đã có sựphát triển vượt bậc Từ một nền sản xuất tự cung tự cấp là chính, đến nay Việt Nam đãtrở thành một trong những quốc gia xuất khẩu thủy hải sản hàng đầu trên thế giới.Theo Tổng cục Thống kê, năm 2019 GDP thủy sản tăng trưởng 6,3% so với năm 2018,bằng 0,89 lần so với tăng trưởng toàn quốc và tăng trưởng cao gấp 3,13 lần so với toànngành nông nghiệp Đạt được thành tựu này chủ yếu do nhờ tổng sản lượng thuỷ sảntăng 5,6% so với năm trước Trong đó, sản lượng thủy sản nuôi trồng tăng 6,5% so vớinăm 2018 (ước đạt 4.432,5 nghìn tấn) sản lượng thủy sản khai thác tăng 4,5% so vớicùng kỳ năm trước (ước tính đạt 3.768,3 nghìn tấn) Tuy nhiên nếu thủy hải sản khôngđược bảo quản đúng cách sẽ diễn ra sự biến đổi chất lượng Đây là một quá trình tựnhiên với hàng loạt các phản ứng sinh hóa, phân hủy và hoạt động của hệ vi sinh vậtxảy ra liên tục ngay từ lúc tôm cá mới được đánh bắt lên Biến đổi chất lượng sau thuhoạch là một quá trình không thuận nghịch, có nghĩa là khi tôm cá đã bị biến chất (ươnhỏng) thì không có cách gì để đưa chúng trở lại trạng thái tươi như ban đầu Hiện naytổn thất sau thu hoạch của các nghề khai thác hải sản còn ở mức cao, trung bình trongkhoảng 15 – 20% Từ đó, các công nghệ bảo quản thủy hải sản ra đời Trong đó, ngành

kỹ thuật lạnh là một trong những ngành kỹ thuật được ứng dụng rộng rãi nhất do đây

là biện pháp linh động nhanh chóng có thể xử lý ngay tại nơi đánh bắt Bên cạnh đó ởnhiệt độ thấp, vi sinh vật sẽ bị ức chế, các những biến đổi về hóa học, hóa sinh sẽ bịkiềm hảm và giúp tránh làm hư hỏng thủy hải sản Hiệu nay có rất nhiều công nghệ vàthiết bị trên thị trường hiện nay, tuy nhiên tủ cấp đông tiếp xúc được xem là phù hợpnhất để bảo quản thủy hải sản vì chi phí vận hành thấp, tốc độ truyền nhiệt cao, ítchiếm diện tích và hiệu quả kinh tế cao Vì tất cả những lý do trên, việc nghiên cứu,

tính toán và thiết kế một hệ thống lạnh chạy tủ cấp đông cho thủy hải sản là vấn đề cầnthiết.

Thảo luận và kết luận

GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỒ ÁN

Tìm hiểu cơ sở lý thuyết của quá trình đông lạnh và thiết bị cấp đông tiếp xúc.Xác định các thông số cơ bản ảnh hưởng đến quá trình cấp đông tiếp xúc

Tính toán số liệu, thiết kế hệ thống lạnh chạy tủ cấp đông tiếp xúc cho nguyênliệu là thủy hải sản

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN1.1 Nguyên liệu thủy sản.

1.1.1 Cơ cấu thành phần của nguyên liệu thủy sản.

Các loại thủy sản rất khác nhau tùy thuộc vào giống, tuổi, trạng thái dinh dưỡng,hoàn cảnh sinh sống và vụ mùa, nhưng nói chung sự thay đổi về cơ cấu thành phần củacác loài thủy sản không rõ rệt như ở sự thay đổi thành phần hóa học (chất béo, protit,

…)

Bảng 1.1 Cơ cấu thành phần trong cá

Nội tạng không gan

Thành

phần Khối lượng

Khối lượng trung bình

Thành phần Khối lượng

Khối lượng trung bình

Có thể chia thành 2 dạng cơ bản: cá thân tròn và cá thân dẹt

 Cá thân tròn như: cá ngừ, cá thu, cá nhám Chúng thường hoạt động bơilội

 Cá thân dẹt như: cá đuối, cá bơn thích ứng với đời sống ở đáy biển, và ítbơi lội

Vi sinh vật được tìm thấy trên bề mặt ngoài của cá sống và cá vừa mới đánh bắt.Nếu cá có tỉ lệ diện tích bề mặt so với khối lượng của nó (còn gọi là diện tích bề mặtriêng) càng lớn thì càng dễ bị hư hỏng do hoạt động của vi sinh vật ở bề mặt cá Vìvậy, trước khi xử lý và bảo quản, cần phải rửa sạch cá để loại bỏ lớp nhớt ở bề mặt cáchứa vi sinh vật

1.1.2.2 Kích thước

Thông số vật lý quan trọng của cá là kích thước gồm bề dài, bề ngang, bề cao vàchu vi thân của các loài cá Người ta quy ước bề dài của cá là 100, và các phần còn lạibiểu diễn bằng phần trăm của chiều dài kể trên như:

Cá tầm cao 14, ngang 12, chu vi thân 45

Cá trắng cao 17, ngang 10, chu vi thân 45

Đã có nhiều công trình chuyên nghiên cứu về kích thước cá để rút ra các thông sốtối ưu cho thiết kế, chế tạo các loại máy – thiết bị chế biến cá, thiết kế bao bì, tính toáncác quý trình trao đổi nhiệt trong chế biến lạnh…

1.1.2.3 Khối lượng riêng

Khối lượng riêng và đặc biệt là thể tích riêng của cá cho phép ta giải quyết nhiềuvần đề liên quan tới dung tích của các thiết bị kỹ thuật để xử lý và chế biến thủy sản.Khối lượng riêng các cơ cấu thành phần của cá rất khác nhau như thịt của cá măng ởphần lưng phía trước: 1,065; ở bụng phía sau: 1,049; ở da không vảy: 1,119; ở da cóvảy: 1,216…[ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

Khối lượng riêng của cá còn thay đổi theo nhiệt độ của thân cá Ví dụ: thân nhiệt

cá chép ở 15oC thì khối lượng riêng của nó là 0,987; ở 3,5oC là 0,944 và ở -8oC là0,924 [ CITATION Ngu99 \l 1033 ]

1.1.2.4 Điểm băng

Điểm đóng băng ban đầu hoặc điểm cân bằng là một trong những đặc tính tạokhối quan trọng nhất của thực phẩm Đây là nhiệt độ thấp nhất mà sản phẩm có thểđược làm lạnh và bảo quản ở trạng thái tươi và chưa đông lạnh Nó xác định các đặctính nhiệt lý của thực phẩm ở trạng thái đông lạnh[ CITATION Mil83 \l 1033 ] và do

đó là thời gian đông lạnh và rã đông của nó Điều quan trọng là có thể dự đoán thờigian đông lạnh và rã đông để thiết kế quy trình cho hiệu quả và chất lượng của sảnphẩm Tất cả các mô hình dự đoán thời gian đông lạnh và rã đông đều yêu cầu điểmđóng băng ban đầu của nguyên liệu thực phẩm

Đối với thủy sản là điểm ở đó nhiệt độ làm cho thủy sản bắt đầu đóng băng, nướctrong cơ thể thủy sản tồn tại ở dạng dung dịch do đó điểm băng tuân theo định luậtRaun Dung dịch càng loãng đóng băng càng nhanh, điểm đóng băng của cá gần điểmđóng băng của nước (0oC) Thông thường điểm băng của các loài cá từ -0,6oC đến -2,6oC Điểm băng của cá tỉ lệ nghịch với pH của dung dịch trong cơ thể cá Áp suấtthẩm thấu của động vật thủy sản nước ngọt thấp hơn nước mặn do đó điểm băng củathủy sản nước ngọt cao hơn nước mặn

1.1.2.5 Hệ số dẫn nhiệt

Phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mỡ, cá có hàm lượng mỡ càng lớn thì hệ

số dẫn nhiệt càng nhỏ Tuy nhiên hệ số dẫn nhiệt còn phụ thuộc vào nhiệt độ Thịt cáđông kết có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn cá chưa đông kết, nhiệt độ đông kết càng thấp hệ

số dẫn nhiệt càng cao

1.1.2.6 Nhiệt dung riêng

Tỷ nhiệt (nhiệt dung riêng) là lượng nhiệt thu vào (hoặc tỏa ra) dể làm cho mộtđơn vị vật thể tăng lên (hoặc giảm đi) 1oC với đơn vị là Kcal/kgoC hoặc KJ/kgoC.[ CITATION Ngu99 \l 1033 ]

Tỷ nhiệt C của cá cũng như của các thủy sản khác được xác định theo công thức:

G

Với C1: tỷ nhiệt của nước ở trong khoảng từ 0 – 30oC thì C1 = 1

W: khối lượng nước tính bằng gam

C2: tỷ nhiệt của mỡ, trong khoảng 0 – 30oC thì C2 = 0.5

C3: tỷ nhiệt của chất khô: C3 = 0.32

K: khối lượng của chất khô, chất không mỡ (protit và muối khoáng)

G: tổng khối lượng của loại thủy sản tính bằng gam

Tính tỷ nhiệt theo phương pháp trung bình cộng, như vậy ta có tủy nhiệt của cámăng C = 0,8658 Nhiệt độ tăng thì C cũng tăng theo Ví dụ như cá dãnh ở nhiệt độ từ

17oC thì tỷ nhiệt C từ 0,391 – 0,509 Khi nhiệt độ giảm xuống dưới điểm đóng băngcủa nước thì tỷ nhiệt C giảm theo vì tỷ nhiệt của nước đã nhỏ hơn tỷ nhiết của nước,…[ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

1.1.2.7 Ẩn nhiệt

Đó là nhiệt lượng cần thiết để thay đổi trạng thái hoặc điều kiện hoặc giai đoạn

mà trong đó một chất tồn tại mà không thay đổi nhiệt độ Ví dụ Một nhiệt lượng xácđịnh phải truyền cho nước đá ở 0oC để chuyển thành nước ở cùng nhiệt độ Lượngnhiệt xác định này được gọi là nhiệt ẩn của sự tổng hợp nước / băng

Nhiệt tiềm ẩn của sự hợp nhất nước đá / nước = 79,7 cal / g hoặc 80 cal / g

Nó cũng được thể hiện theo BTU/lb

1 BTU / lb = 0,5556 kcal / kg hoặc / k cal / kg = 1,80 BTU/lb

Có thể tính được nhiệt tiềm ẩn của quá trình tổng hợp bất kỳ thực phẩm nào nếubiết hàm lượng nước của nó

Nhiệt tiềm ẩn = 80 X % nước trong thực phẩm

Bảng 1.3 Ẩn nhiệt của cá

Hiệu suất khuếch tán nhiệt “α” đặc trưng cho tốc độ cân bằng nhiệt độ trong vậtliệu được nung nóng không đều Hiệu suất khuếch tán nhiệt có thể được định nghĩa là

sự gia tăng nhiệt độ theo đơn vị thời gian khi gradient nhiệt độ trên một đơn vị chiềudài bằng 1 đơn vị (ºC)

Sự khuếch tán nhiệt liên quan đến độ dẫn nhiệt, nhiệt dung và trọng lượng riêngcủa vật liệu bằng biểu thức sau:

α =Cv λ (m2/hr) Trong đó: λ = hệ số dẫn nhiệt k cal / m.hr º C

C = Nhiệt dung riêng tính bằng kcal / kg º C

ν = tỷ trọng kg / m3

Độ khuếch tán nhiệt của bất kỳ chất nào tỷ lệ thuận với độ dẫn nhiệt của nó và tỷ

lệ nghịch với nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của chất đó Nó tăng lên khi độ dẫnnhiệt tăng lên và mật độ và nhiệt dung riêng giảm dần Ngoài ra sự khuếch tán nhiệtcủa một chất cho biết tốc độ mà chất đó sẽ trải qua sự thay đổi nhiệt độ

Độ khuếch tán nhiệt “α” của một chất đặc trưng cho tốc độ thay đổi nhiệt độ khilàm lạnh hoặc nung nóng Hệ số này càng cao thì sự thay đổi nhiệt độ bên trong củachất càng nhanh

Đối với cá chưa đông lạnh, nó gần như không đổi trong quá trình làm lạnh (ở 30 º

C đến 0ºC) Tuy nhiên, nó thay đổi đáng kể trong quá trình cấp đông và giá trị rất cao

ở cá hoàn toàn đông lạnh Điều này rất quan trọng trong việc bảo quản đông lạnh cá vìbất kỳ sự thay đổi nào trong nhiệt độ kho lạnh đều dẫn đến sự thay đổi rõ rệt về nhiệt

độ của cá đông lạnh Hiệu suất khuếch tán nhiệt ở trạng thái không đông lạnh nằmtrong khoảng từ 0,000375 đến 0,000475 m2 / giờ Các giá trị đối với cá ở 0oC đến -3,8oC không được coi là chính xác do sự thay đổi mạnh mẽ về tính chất vật lý của thịt

cá trong phạm vi nhiệt độ này và các giá trị là nhỏ nhất trong phạm vi nhiệt độ này.Trong cá đông lạnh v alues nằm trong khoảng từ 3,75×10-4 đến 15×10-4

1.1.3 Thành phần hóa học, giá trị dinh dưỡng của cá và một số thủy sản.

Thành phần hóa học của cơ thịt động vật thủy sản gồm có: nước, protid, lipid,glucid, muối vô cơ, vitamin, men, hoocmon Những thành phần có lượng tương đốinhiều là: nước, protid, lipid và muối vô cơ, lượng glucid trong động vật thủy sảnthường rất ít và tồn tại dưới dạng glycogen

Thành phần hóa học của động vật thủy sản thường khác nhau theo giống loài.Trong cùng một loài nhưng hoàn cảnh sống khác nhau, thành phần hóa học cũng khácnhau Ngoài ra chúng còn phụ thuộc vào trạng thái sinh lý, mùa vụ, thời tiết, …

Sự khác nhau về thành phần hóa học của cá và sự biến đổi của chúng làm ảnhhưởng đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, đến việc bảo quan tươi nguyênliệu và quá trình chế biến, …

Bảng 1.4: Thành phần hóa học của cá (Theo tài liệu của viện nghiên cứu nghề cá Liên Xô)

Thành phần Trị số tối thiểu (%) Trị số tối đa (%)

85,124,454,05,6Tổng giá trị dinh dưỡng của thủy sản rất cao Trong thủy sản có nhiều vitaminnhư ở mực có vitamin B2, B12, và PP Trong mỡ gan cá chứa nhiều vitamin A và D.Đặc biệt ở các loài trứng cá, trứng ốc sên, tinh cá có đầy đủ các vitamin A, C,D1, B1, B2, B12, H Trong trứng cá protit chiếm từ 20 – 30%, lipid có từ 4 – 17%,muối vô cơ từ 1 - 2% và khả năng sinh nhiệt của loại thực phẩm cao cấp này rất lớn

Bảng 1.5 Thành phần hóa học và khả năng sinh nhiệt của một số loài trứng cá.

phần (%) Lipid (%)

Khả năng sinh nhiệt

Trứng cá tầm

Trứng cá dãnh

Trứng cá măng

51,4 – 56,664,8

66,1 – 75,2

23,0 – 27,327,7

15,1 – 17,1

11,2 – 17,44,5

6,6 – 11,0

220 – 270156

122 - 178Một số loài thủy sản còn có giá trị phòng chữa bệnh như trong 1kg thịt của cábiển có độ 5 – 10mg iod, tức nhiều hơn gấp 10 lần so với động vận trên cạn Nhờnguồn thực phầm giàu iot mà dẫn miền biển không bị bệnh bướu cổ như thường gặp ởdân miền núi

Chính vì thủy sản là nguồn thực phẩm dễ tiêu hóa, có giá trị dinh dưỡng cao và

có tính biệt dược nên phương pháp bảo quản duy nhất tối ưu là dùng lạnh để giữ đượcnguyên vẹn giá trị dinh dưỡng tươi sống và các hoạt tính vốn có ban đầu

Bảng 1.6 Hàm lượng vitamin A của một số loài cá

Loài cá

Khối lượng (% theo khối lượng cá)

Hàm lượng

mỡ (theo KL gan)

Vitamin A trong gan (mg (%))

Vitamin A (mg/100kg cá)

3,88,78,08,95,2

32,416,214,57,75,1

42124324712471Yếu tố ảnh hưởng rõ nhất đến thành phần hóa học của cá là thành phần thức ăn.Thông thường cá nuôi thường được cho ăn thức ăn chứa nhiều lipid để cá phát triểnnhanh Tuy nhiên, khi hàm lượng lipid cao dư để cung cấp năng lượng thì lipid dưthừa sẽ được tích lũy ở các mô làm cho cá có hàm lượng lipid rất cao Ngoài ảnhhưởng không tốt đến chất lượng nói chung, nó cũng có thể làm giảm năng suất chếbiến vì lipid dự trữ được xem như phế liệu, bị loại bỏ nội tạng sau khi moi ruột và philê

Cách thông thường để giảm hàm lượng lipid của cá nuôi trước khi thu hoạch làcho cá đói một thời gian Ngoài ra, cho cá đói còn có tác dụng giảm hoạt động củaenzym trong nội tạng, giúp làm chậm lại các biến đổi xảy ra sau khi cá chết.

Có thể chia protein của mô cơ cá ra thành 3 nhóm:

 Protein cấu trúc (Protein tơ cơ)

Gồm các sợi myosin, actin, actomyosin và tropomyosin, chiếm khoảng 65-75%tổng hàm lượng protein trong cá và khoảng 77-85% tổng hàm lượng protein trongmực Các protein cấu trúc này có chức năng co rút đảm nhận các hoạt động của cơ.Myosin và actin là các protein tham gia trực tiếp vào quá trình co duỗi cơ Protein cấutrúc có khả năng hòa tan trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion khá cao(>0,5M)

 Protein chất cơ (Protein tương cơ)

Gồm myoglobin, myoalbumin, globulin và các enzym, chiếm khoảng 25-30%hàm lượng protein trong cá và 12-20% trong mực Các protein này hòa tan trong nước,trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion thấp (<0,15M) Hầu hết protein chất

cơ bị đông tụ khi đun nóng trong nước ở nhiệt độ trên 50oC

Trong quá trình chế biến và bảo quản, myoglobin dễ bị oxy hóa thànhmetmyoglobin, ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm

 Protein mô liên kết:

Bao gồm các sợi collagen, elastin Hàm lượng colagen ở cơ thịt cá thấp hơn ởđộng vật có vú, thường khoảng 1-10% tổng lượng protein và 0,2-2,2% trọng lượng của

cơ thịt Chiếm khoảng 3% ở cá xương và khoảng 10% ở cá sụn (so với 17% trong cácloài động vật có vú Có trong mạng lưới ngoại bào, không tan trong nước, dung dịchkiềm hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao

Điểm đẳng điện pI của protein cá vào khoảng pH 4,5-5,5 Tại giá trị pH này,protein có độ hòa tan thấp nhất

Cấu trúc hình thái của protein ở cá dễ bị biến đổi do môi trường vật lý thay đổi.Tính tan của protein trong sợi cơ thay đổi sau khi đông khô Việc xử lý với nồng độmuối cao hoặc xử lý bằng nhiệt có thể dẫn đến sự biến tính, sau đó cấu trúc protein bịthay đổi không hồi phục được.

Khi protein bị biến tính dưới những điều kiện được kiểm soát, có thể sử dụngcác đặc tính của chúng cho mục đích công nghệ Ví dụ trong sản xuất các sản phẩm từsurimi, người ta đã lợi dụng khả năng tạo gel của protein trong sợi cơ Protein từ cơthịt cá sau khi xay nhỏ, rửa sạch rồi cho thêm muối và phụ gia để tạo tính ổn định, tiếpđến quá trình xử lý nhiệt và làm nguội có kiểm soát giúp protein tạo gel rất mạnh

Các protein tương cơ cản trở quá trình tạo gel, chúng được xem là nguyên nhânlàm giảm độ bền gel của sản phẩm Vì vậy, trong công nghệ sản xuất surimi việc rửathịt cá trong nước nhằm nhiều mục đích, một trong những mục đích là loại bỏ proteinhòa tan trong nước, gây cản trở quá trình tạo gel

Protein tương cơ có khả năng hòa tan cao trong nước, là nguyên nhân làm mấtgiá trị dinh dưỡng do một lượng protein đáng kể thoát ra khi rửa, ướp muối, tan giá, …

Vì vậy cần chú ý để duy trì giá trị dinh dưỡng và mùi vị của sản phẩm

Protein mô liên kết ở da cá, bong bóng cá, vách cơ khác nhau Tương tự như sợicollagen trong động vật có vú, các sợi collagen ở các mô của cá cũng tạo nên cấu trúcmạng lưới mỏng với mức độ phức tạp khác nhau Tuy nhiên, collagen ở cá kém bềnnhiệt hơn nhiều và ít có các liên kết chéo hơn nhưng nhạy cảm hơn collagen ở độngvật máu nóng có xương sống

1.1.3.2 Thành phần trích ly chứa Nitơ Phi Protein (Non Protein Nitrogen)

Chất phi protein là thành phần hòa tan trong nước, có khối lượng phân tử thấp

và chiếm khoảng 9-18% tổng hàm lượng protein ở cá xương, khoảng 33-38% ở cácloài cá sụn Thành phần chính của hợp chất này bao gồm các chất bay hơi (amoniac,amine, trimethylamin, dimethylamin), trimethylamineoxid (TMAO),dimethylamineoxid (DMAO), creatin, các acid amin tự do, nucleotide, urê (có nhiềutrong cá sụn),

1.1.3.3 Enzyme

Enzyme là protein, chúng hoạt động xúc tác cho các phản ứng hoá học ở trongnội tạng và trong cơ thịt Enzyme tham gia vào quá trình trao đổi chất ở tế bào, quátrình tiêu hoá thức ăn và tham gia vào quá trình tê cứng Sau khi cá chết enzyme vẫncòn hoạt động, vì thế gây nên quá trình tự phân giải của cá, làm ảnh hưởng đến mùi vị,

trạng thái cấu trúc, và hình dạng bề ngoài của chúng Sản phẩm của quá trình phân giải

do enzyme là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật, làm tăng nhanh tốc độ ươn hỏng

Trong nguyên liệu có nhiều enzyme khác nhau Các nhóm enzym chính ảnhhưởng đến chất lượng nguyên liệu là: enzyme thuỷ phân và enzyme oxy hoá khử

Nhiều loại protease được tách chiết từ cơ thịt cá và có tác dụng phân giải làmmềm mô cơ Sự mềm hoá của mô cơ gây khó khăn cho chế biến Các enzyme thuỷphân protein quan trọng trong nguyên liệu gồm: Cathepsin, protease kiềm tính,collagenase, pepsin, trypsin, chimotrypsin

Các emzyme thuỷ phân lipid quan trọng trong cá gồm có: Lipase,phospholipase Chúng thường có trong các cơ quan nội tạng và trong cơ thịt Enzymethuỷ phân lipid rất quan trọng đối với cá đông lạnh, ở các loài cá này lipid có thể bịthuỷ phân khi độ hoạt động của nước thấp Trong quá trình bảo quản lạnh đông cácaxit béo tự do được sinh ra từ phospholipid và triglyxeride, có ảnh hưởng xấu đến chấtlượng của cá Acid béo tự do gây ra mùi vị xấu, ảnh hưởng đến cấu trúc và khả nănggiữ nước của protein cơ thịt

Các enzyme oxy hoá khử bao gồm: Phenoloxidase, lipoxygenase, peroxidase.Polyphenoloxidase đặc biệt quan trọng trong tôm vì chúng là nguyên nhân gây nênđốm đen cho nguyên liệu sau thu hoạch

 Cá gầy (<1% chất béo) như cá tuyết, cá tuyết sọc đen

 Cá béo vừa (<10% chất béo) như cá bơn lưỡi ngựa, cá nhồng, cá mập

 Cá béo (>10% chất béo) như cá hồi, cá trích, cá thu,

1.1.3.5 Glucid

Hàm lượng glucid trong cơ thịt cá rất thấp, thường dưới 0,5%, tồn tại dưới dạngnăng lượng dự trữ glycogen Tuy nhiên, hàm lượng glycogen ở các loài nhuyễn thểchiếm khoảng 3% Cá vừa đẻ trứng lượng gluxit dự trữ rất thấp Sau khi chết,glycogen cơ thịt chuyển thành acid lactic, làm giảm pH của cơ thịt, mất khả năng giữ

nước của cơ thịt Sự biến đổi của pH ở cơ thịt sau khi cá chết có ý nghĩa công nghệ rấtlớn.

1.1.3.6 Các loại Vitamin và chất khoáng

Cá là nguồn cung cấp chính vitamin nhóm B (thiamin, riboflavin và B12),vitanin A và D có chủ yếu trong các loài cá béo Vitamin A và D tích lũy chủ yếutrong gan, vitamin nhóm B có chủ yếu trong cơ thịt cá

Vitamin rất nhạy cảm với oxy, ánh sáng, nhiệt độ Ngoài ra, trong quá trình chếbiến (sản xuất đồ hộp, tan giá, ướp muối, ) ảnh hưởng lớn đến thành phần vitamin

Vì vậy, cần phải chú ý tránh để tổn thất vitamin trong quá trình chế biến

Chất khoáng của cá phân bố chủ yếu trong mô xương, đặc biệt trong xươngsống Canxi và phospho là 2 nguyên tố chiếm nhiều nhất trong xương cá Thịt cá lànguồn giàu sắt, đồng, lưu huỳnh và íôt Ngoài ra còn có niken, coban, chì, asen, kẽm

Hàm lượng chất sắt trong thịt cá nhiều hơn động vật trên cạn, cá biển nhiều hơn

cá nước ngọt, cơ thịt cá màu sẫm nhiều hơn thịt cá màu trắng

Sunfua (S) có phổ biến trong thịt các loài hải sản, chiếm khoảng 1% chất khôcủa thịt Sunfua trong thịt cá phần lớn tồn tại ở dạng hợp chất hữu cơ sunfua hòa tan.Hàm lượng sunfua nhiều hay ít có ảnh hưởng lớn đến màu sắc của sản phẩm

Hàm lượng đồng trong cá ít hơn so với động vật thủy sản không xương sống.Hàm lượng iod trong thịt cá ít hơn so với động vật hải sản không xương sống

Cá biển có hàm lượng iod cao hơn cá nước ngọt Hàm lượng iod của động vật hải sảnnói chung nhiều gấp 10 - 50 lần so với động vật trên cạn Thịt cá có nhiều mỡ thì hàmlượng iod có xu hướng tăng lên

1.2 Cơ sở khoa học của kỹ thuật làm lạnh đông thủy hải sản

1.2.1 Định nghĩa

Lạnh đông là quá trình làm giảm nhiệt độ của thực phẩm dưới nhiệt độ của điểmđóng băng để nước bên trong thực phẩm chuyển pha từ thể lỏng sang thể rắn, làm mấtmôi trường sống của vi sinh vật, làm mất môi trường nước thể lỏng, ngưng các quátrình sinh hóa, ngừng quá trình trao đổi chất (nếu có), kéo dài thời gian sử dụng, phục

vụ cho thương mại, xuất khẩu và tiêu dùng

1.2.2 Nước trong thủy sản

Nước chiếm đa phần trong cơ thể thủy sản đến khoảng 80% Tùy mức độ liênkết của nước trong thủy sản, người ta phân chia làm hai loại:

Nước tự do: là các phân tử nước có ở trong cấu trúc của các mô thủy sản và cócác tính chất cấu trúc giống như nước thường Loại nước này rất linh động, dễ dịchchuyển đến các vùng khác nhau

Nước liên kết: là nước được duy trì trong tổ chức các mô và các tế bào bằng lựcliên kết vững chắc với các chất tan vô cơ và hữu cơ Năng lượng để hình thành liên kếtrất lớn nó khó tách ra khỏi các mô và tế bào, nó bền vững cho nên điểm đóng băng rấtthấp [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

1.2.3 Sự kết tinh nước đối với thủy sản

Sự kết tinh nước là hiện tượng cơ bản làm thay đổi các tính chất của thực phẩmtừtrạng thái lỏng sang trạng thái rắn Môi trường lỏng là môi trường có lợi cho sự pháttriển của vi sinh vật và các enzyme phân giải có trong thủy hải sản Quá trình kết tinhnước sẽ làm vô hoạt môi trường sống của vi sinh vật giúp kéo dài thời gian bảo quản,giữ được các thành phần dinh dưỡng tốt có trong nguyên liệu Sự giảm mức nănglượng do kết tinh của nước rất lớn so với các quá trình giảm nhiệt độ, đây là nhữngyếu tố chủ yếu dẫn đến sự tiêu diệt hoặc kiềm chế hoạt động sống của vi sinh vật, hạnchế tác động của enzyme [ CITATION Ngu13 \l 1033 ] Chính điều này giúp hạn chếrất nhiều những biến đổi hoá học của thực phẩm Bên cạnh đó thì nước đá giúp bảo vệhạn chế tác động của môi trường lên cấu trúc của thực phẩm trong suốt quá trình vậnchuyển và bảo quản Vì vậy bảo quản thực phẩm bằng phương pháp lạnh đông là kỹthuật quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm Kỹ thuật này có khả năng giữnguyên tính chất ban đầu của nhiều nguyên liệu, phục vụ cho nhiều mục đích như bảoquản, xuất khẩu, chế biến… giúp đảm bảo giá trị kinh tế của sản phẩm

Khi nước kết tinh sẽ dãn nở thể tích, thường làm rách vỡ cấu trúc bên trong củathực phẩm, dẫn đến làm thay đổi một số tính chất của nó Quá trình kết tinh nước làmtăng tốc độ mất nước, đồng thời có thể gây biến tính những chất dinh dưỡng có liênkết tốt với nước, dẫn đến làm giảm mùi vị, khả năng hút nước và giữ nước của thựcphẩm, ngoài ra nó còn làm thay đổi màu sắc của thực phẩm

Quá trình kết tinh của nước là quá trình tạo thành các mầm tinh thể và tăng kíchthước của chúng, quá trình giảm nhiệt độ tức là quá trình giảm mức năng lượng, dẫnđến sự chuyển động tự do về nhiệt của các phân tử chất lỏng, đến một mức độ nào đólực liên kết giữa các phân tử có thể cố định chúng tại tại những vị trí xác định, tạo

thành tinh thể nước đá Ở trong nước thường có những phân tử chất với kích thướcnhỏ, ở nhiệt độ gần 00C, những phân tử chất rắn này sẽ ngừng chuyển động nhiệt, lựckết hợp giữa chúng với các phân tử nước xung quanh lớn hơn lực kết hợp giữa cácphân tử nước với nhau Vì vậy, các phân tử nước liên kết với các phân tử chất rắn ở

00C để tạo thành những mầm tinh thể Xu hướng chủ yếu là các mầm tinh thể hút cácphân tử nước để tăng kích thước tinh thể và ít có xu hướng tăng thêm số lượng mầmtinh thể

Trong cấu trúc thực phẩm, nước chịu nhiều tác động bởi các chất tan và khôngtan, ở những vị trí khác nhau trạng thái của chúng khác nhau, vì vậy nhiệt độ kết tinhcủa nước trong thực phẩm khác nhau là khác nhau

Khi tốc độ lạnh đông càng nhanh, lượng mầm tinh thể tạo thành càng nhiều.Khi đó, số lượng các tinh thể tạo thành sẽ càng nhiều, kích thước của các tinh thể càngnhỏ Tuy nhiên, cùng một tốc độ làm lạnh, kích thước của tinh thể đá lại phụ thuộc vàotừng loại thực phẩm cũng như các quá trình xử lý trước khi lạnh đông

Ở giai đoạn cuối của quá trình lạnh đông, tốc độ quá trình chuyển khối của cáccấu tử nước (từ môi trường xung quanh đến tinh thể để phát triển tinh thể) và các cấu

tử chất hòa tan trong nước (từ bề mặt tinh thể ra môi trường xung quanh) sẽ ảnh hưởngđến tốc độ tăng kích thước của tinh thể do nồng độ của các cấu tử hòa tan trong nước

sẽ tăng lên [ CITATION LêV11 \l 1033 ]

1.2.4 Những yếu tố ảnh hưởng tới sự kết tinh nước

1.2.4.1 Nồng độ chất ban đầu

Khi tăng nồng độ các chất tan thì nhiệt độ kết tinh của nước giảm, bởi vì cácchất hòa tan sẽ kéo các phân tử nước và ngăn cản chúng kết hợp với nhau, khi tăngnồng độ các chất tan lên 1 phân tử gam thì nhiệt độ kết tinh của nước giảm xuống1,84oC Như vậy, độ giảm nhiệt độ của nước kết tinh phụ thuộc vào nồng độ chất tan ởtrong đó

∆ t=−1.84 n

Với n: số phân tử gam chất tan

∆ t : độ giảm nhiệt độ kết tinhKhi nhiệt độ kết tinh của nước trong thực phẩm càng giảm thì các tinh thể nước

đá tạo thành có kích thước nhỏ, dài, mức độ ảnh hưởng đến cấu trúc thực phẩm cànggiảm Ở nhiệt độ khoảng từ -20 đến -100C các tinh thể đá tạo thành có kích thước lớn

không đều, ở nhiệt độ -22 đến -200C các tinh thể đá tạo thành có kích thước nhỏ đều.Nếu nhiệt độ thấp hơn nữa thì tinh thể đá tạo thành có kích thước rất nhỏ so với sốlượng tinh thể rất lớn.

Hình 1.1 Quá trình hình thành điểm đóng băng

Hiện tượng nhiệt độ dưới 00C mà nước chưa kết tinh thành đá gọi là hiện tượngquá lanh Hiện tượng quá lạnh phụ thuộc vào nồng độ chất tan, cấu trúc màng tế bào

và tốc độ hạ nhiệt độ của môi trường xung quanh Nhiệt độ điểm quá lạnh và nhiệt độđiểm đóng băng hoàn toàn khác nhau

Các tinh thể đá xuất hiện ở điểm quá lạnh, tỏa ra ẩn nhiệt đóng băng làm tăngnhiệt độ thực phẩm Bởi vì, tốc độ thải nhiệt không kịp với tốc độ sinh nhiệt do tạomầm tinh thể đá Ở điểm này, chủ yếu nước tự do cấu trúc bị tách ra và kết tinh Nhiệt

độ thực phẩm tăng lên đến mức cao nhất và dừng ở đó một lúc để hoàn thành quá trìnhđóng băng nước, (nước tự do – cấu trúc) đây là điểm đóng băng, sau đó tiếp tục giảmnhiệt độ

1.2.4.2 Tốc độ làm đông

Tốc độ làm đông có thể đo bằng tốc độ chuyển dịch của vạch phân cách giữamiền nước đang kết tinh và miền nước chưa kết tinh Thông trường quá trình làm đôngđược phân biệt với tốc độ chậm, nhanh và rất nhanh Đối với nhiều loại thực phẩm,giới hạn giữa làm đông chậm và làm đông nhanh có thể là 3cm/h, nhưng nói chung tốc

độ làm đông sẽ ảnh hưởng đến tinh thể nước đá và chất lượng thực phẩm

Hình 1.2 Giản đồ thời gian và nhiệt độ trong quá trình lạnh đông[ CITATION

SB: Nhiệt độ tăng đến điểm lạnh đông, hình thành tinh thể đá

BC: Điểm lạnh đông giảm xuống do nồng độ chất tan trong phần chất lỏng chưađông tăng Phần lớn tinh thể đá được tạo thành

CD: Phần chất lỏng chưa đông dần quá bão hòa và kết tinh Nhiệt độ tăng dầnđến điểm Etecti Điểm Etecti là nhiệt độ tối thiểu để toàn bộ nước trong tế bào thủysản đông đặc [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

DE: Kết tinh nước và các chất hòa tan Quá trình kết tinh kết thúc tại điểm EEF: Nhiệt độ giảm đến nhiệt độ của thiết bị lạnh đông Xác định được lượngnước không đông trong sản phẩm

1.2.5 Trạng thái chất lượng của thực phẩm

Trạng thái chất lượng của thực phẩm thường gắn liền với trạng thái của nướctrong thực phẩm Nước trong thực phẩm tồn tại ở hai dạng, nước tự do không tham giavào cấu trúc thực phẩm và nước liên kết có tham gia liên kết với các thành phần chấttan và chất rắn trong cấu trúc thực phẩm Khi chất lượngthuực phẩam gảm sẽ dẫn đến

tỷ lệ nước tự do tăng, nước liên kết giảm Đặc biệt trong quá trình biến đổi tự nhiên

với giai đoạn co cứng (tê cứng) của động vật làm những trung tâm giữ nước trong cấutrúc thực phẩm giảm, dẫn đén khi kết tinh thì khả năng di chuyển của nước tăng, cáctinh thể nước đá có kích thước tăng, khối lượng thực phẩm giảm và gây ảnh hưởng xấuđến chất lượng thực phẩm.

1.2.6 Những biến đổi của thủy sản khi làm đông

1.2.6.1 Những biến đổi về vật lý

a Tăng thể tích

Nước trong thủy sản đóng băng làm tăng thể tích lên 10% [ CITATION Trầ04 \

l 1033 ]

b Thay đổi màu sắc

Do mất nước, các sắc tố hemoglobin, mioglobin và hemoxyanin chuyển thànhmethemoglobin, motmioglobin và methemoxyanin làm màu sắc sậm lại Ngoài ra dotốc độ lạnh đông chậm hay nhanh, tinh thể băng hinh thành lớn hay nhỏ mà có tiết xạquang học khác nhau Tinh thể băng nhỏ thì thủy sản đông lạnh có màu nhạt hơn thủysản làm lạnh đông chậm có tinh thể băng to [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

1.2.6.2 Những biến đổi về hóa học

a Biến đổi chất đạm

Ở -20oC chất đạm bị đông lại, sau 6 tháng bảo quản có phân giải nhẹ Ở khoảngnhiệt độ từ -1 tới -5oC protein bị biến tính Thời gian lạnh đông càng kéo dài thìprotein càng bị biến tính [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

b Biến đổi chất béo

Cá béo dễ bị oxy hóa chất béo Chất béo bị hóa chua (thủy phân) và hàm lượngacid béo ở thể tự do phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian bảo quản Nếu nhiệt độ -12oC

sau 10 tuần chỉ số peroxit tăng lên rõ rệt, sau 30 tuần chỉ số này vượt quá quy định vềphẩm chất vệ sinh Tính chất hòa tan của vitamin A trong mỡ cũng thay đổi, chất mỡ

sẽ đặc lại và dẻo

c Biến đổi Glucid

Khi lạnh đông chậm, glycogen phân giải ra nhiều acid lactic ở nhiệt độ thấp hơn

ở trường hợp lạnh đông nhanh [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

d Biến đổi vitamin

Vitamin ít bị mất trong giai đoạn lạnh đông, đa số bị mất trong lúc chế biến,rửa Ở nhiệt độ lanh, vitamin A khá bền vững Vitamin B2, PP mất một ít.Vitamin Cmất nhiều khi sản phẩm mất nước Vitamin E bị hao hụt hoàn toàn Tôm làm lạnhđông không còn vitamin E nữa [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

e Biến đổi khoáng

Nhiệt độ lạnh không ảnh hưởng lên chất khoáng nhưng do sự biến đổi cơ cấusản phẩm khi làm lạnh đông khiến hao hụt một lượng lớn khoáng chất tan trong dịch tếbào chảy ra ngoài khi rã đông [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

1.2.6.3 Những biến đổi về vi sinh vật

Với công nghệ lạnh đông dùng để bảo quản yêu cầu ẩm trong tôm sú kết tinhtrên 86%, khi đó làm mất môi trường sống của vi sinh vật, đồng thời ẩm trong vi sinhvật cũng bị kết tinh, khi nước kết tinh thì thể tích của nó tăng lên khoảng (5-10) %, thểtích nước đá tăng làm phá vỡ cấu trúc vi sinh vật, làm vi sinh vật bị giết chết Vì thế,sản phẩm lạnh đông sẽ kéo dài được thời gian bảo quản [ CITATION Ngu13 \l 1033 ]

Khi thủy sản hạ nhiệt xuống đến điểm đóng băng, vi sinh vật hoạt động chậmlại Xuống đến -100C các loại vi sinh vật không phát triển được Xuống đến -150C nấmmen, nấm mốc ngừng phát triển Ở khoảng nhiệt độ này, độ ẩm thủ sản chỉ xấp xỉ trêndưới 10% Tuy nhiên, người ta thấy rằng ở nhiệt độ -200C vẫn còn vài loại vi sinh vậtsống được [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

1.3 Tình hình nghiên cứu về cấp đông thủy hải sản

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Về công nghệ bảo quản sản phẩm khai thác

Thiết bị làm chết nhanh và sơ chế cá ngừ: Bộ thiết bị làm chết nhanh, sơ chế cángừ đang được áp dụng có hiệu quả trên tàu câu cá ngừ đại dương ở Nhật Bản được

nhập khẩu vào tỉnh Bình Định Sử dụng các thiết bị này để làm chết nhanh cá, hạn chếvận động mạnh làm cho thịt cá có chất lượng tốt hơn; các thiết bị sơ chế khác: dao,cưa, móc, chuyên dụng cho việc mổ cá, lấy mang, lấy nội tạng, …đảm bảo sạch sẽ,triệt để.

Bể hạ nhiệt nhanh: Thiết bị làm lạnh nhanh nước biển được ứng dụng trên cáctàu câu cá ngừ ở các tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa Thiết bị này giúp thânnhiệt cá giảm về nhiệt độ thấp (khoảng ±10oC) trong thời gian ngắn (khoảng 1,0 giờđối với cá ngừ đại dương nguyên con) để giữ chất lượng thịt cá trước khi đưa vào bảoquản bằng nước đá Sản phẩm từ các tàu sử dụng thiết bị này có chất lượng tốt hơnhẳn, giá bán cao hơn các tàu không sử dụng

Hệ thống làm lạnh thấm: Hệ thống này được lắp trên tàu cá để làm lạnh khôngkhí trong các hầm bảo quản sản phẩm bằng nước đá để hạn chế sự tan chảy của nước

đá giúp kéo dài thời gian bảo quản bằng nước đá và giảm tổn thất chất lượng của sảnphẩm Hệ thống này đang được áp dụng trên tàu lưới kéo ở Kiên Giang, Bà Rịa-Vũngtàu, tàu câu cá ngừ ở Bình Định,

Hầm bảo quản sản phẩm: Hầm bảo quản sản phẩm trên tàu sử dụng vật liệuPolyurethane (PU) có khả năng giữ nhiệt tốt đã được sử dụng khá phổ biến trên tàu cácủa các tỉnh ven biển Hầm này có khả năng giữ nhiệt tốt, làm cho đá lâu tan hơn vì thế

có thể bảo quản sản phẩm được dài ngày hơn so với hầm bảo quản truyền thống

Hệ thống bảo quản bằng nước biển lạnh: Một số tàu câu cá ngừ vỏ thép vàcomposite ở Khánh Hòa, Bình Định, đã sử dụng hệ thống làm lạnh nước biển(khoảng 00C) để bảo quản cá ngừ đại dương Hệ thống này giúp bảo quản cá ngừ dàingày hơn và có chất lượng tốt hơn so với cá ngừ bảo quản bằng nước đá Hệ thống nàycũng được áp dụng thử nghiệm trên tàu lưới kéo ở Bình Thuận

Bên cạnh đó mới đây, tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu đã Ứng dụng công nghệ bảo quảnthủy sản đánh bắt xa bờ bằng đá tuyết Dự án được Phân viện nghiên cứu hải sản phíaNam nghiên cứu và thực hiện, với mục đích lắp đặt và xây dựng quy trình vận hành hệthống thiết bị sản xuất đá tuyết trên tàu lưới rê xa bờ Theo đó, thay vì sử dụng côngnghệ bảo quản truyền thống với đá nguyên khối được mang từ đất liền dự trữ trên tàu,

sẽ được thay thế bằng việc lắp đặt hệ thống làm đá tuyết được sản xuất trực tiếp trêntàu trong quá trình đánh bắt, thời gian và chất lượng của loại đá tuyết đạt công suất 3-5tấn/24 giờ, nhiệt độ đá tuyết từ < -20C Từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm sau thuhoạch trên tàu lưới rê xa bờ, đồng thời giảm đáng kể tổn thất sau đánh bắt các loại thủy

hải sản, góp phần thúc đẩy năng lực vươn khơi khai thác dài ngày hơn, bám trụ ngưtrường tốt hơn của đội ngũ tàu lưới rê.

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về cấp đông thủy hải sản

Công nghệ bảo quản sản phẩm trên tàu cá: Nhật, Hàn Quốc, Đài Loan, sử dụngcác thiết bị làm chết nhanh cá ngừ đại dương và hệ thống hạ nhiệt nhanh để hạn chếcác quá trình làm giảm chất lượng thịt cá Thiết bị làm chết nhanh cá thường được ápdụng trên tàu câu cá ngừ đại dương của Nhật, Hàn Quốc, Đài Loan, làm cho cá chếtnhanh, tránh vận động mạnh để giảm tổn thất chất lượng thịt cá Bể làm lạnh nhanhđược sử dụng để giảm nhanh thân nhiệt của cá sau khi chết, hạn chế quá trình phânhủy protein của thịt cá trước khi đưa vào hầm bảo quản Hệ thống thiết bị này có thể

sử dụng trên tàu tàu câu cá ngừ đại dương để giảm tổn thất chất lượng cá ngừ sau khiđánh bắt

Nhiều nước trên thế giới như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, Ấn Độ đã sử dụngmáy làm đá vẩy từ nước biển để bảo quản cá ngừ đại dương Tàu cá lắp đặt máy này

để sản xuất đá vẩy ngay trên tàu, nên sản phẩm có thể luôn được bảo quản ở nhiệt độnhư mong muốn, tàu không phải cần không gian để lưu giữ đá, nên làm giảm tổnthất chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất Nước biển cũng có thể được làmlạnh ở nhiệt độ nhất định (-3oC đến -20oC) tạo thành dung dịch sệt hoặc ở dạng đátuyết để bảo quản cá ngừ trên tàu lưới vây, câu cá ngừ, lưới rê, lưới chụp Thiết bịlàm lạnh nước biển được sử dụng trên tàu cá của các nước như: Nhật Bản, Nga, HànQuốc, Đài Loan, Hàn Quốc

Hệ thống thiết bị cấp đông (-20oC đến -60oC) được sử dụng phổ biến trên tàu cácông nghiệp vỏ sắt hoặc vỏ vật liệu mới ở các nước có nghề cá phát triển như: Mỹ,Nhật, Pháp, Na Uy, Úc, Can-na-đa, Đài Loan, Chúng cũng được lắp đặt trên tàu câu

cá ngừ vỏ gỗ của các nước như: Trung Quốc, Đài Loan,

Công nghệ bảo quản sản phẩm bằng Ni-tơ lỏng đang được áp dụng ở một sốnước trên thế giới như: Nhật Bản, Mỹ, Israel, Một số chuỗi liên kết cá ngừ của Nhật

đã sử dụng công nghệ này ở Nhật và một số quốc giá khác Tàu câu cá thường sử dụng

hệ thống này để bảo quản cá ngừ Mỗi con cá ngừ nguyên con được bảo quản trongmột hộp Ni tơ lỏng trong suốt quá trình bảo quản trên tàu và vân chuyển đến nơi tiêuthụ Cá ngừ được bao quản bằng công nghệ này có chất lượng tốt, giá bán cao ở thịtrường: Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, Công nghệ này có thể áp dụng trên tàu câu cángừ đại dương ở nước ta hiện nay

1.4 Công nghệ về lạnh đông thủy hải sản

a Tiếp nhận nguyên liệu.

Nguyên liệu thủy sản tiếp nhận phải tươi, đồng đều về kích thước, khối lượng

và màu sắc, mùi đặc trưng, nguyên vẹn không bị tổn thương

Nguyên liệu phải được kiểm tra các chỉ tiêu kháng sinh, dư lượng các chất độchại, giấy cam kết về việc kiểm soát chất lượng thủy sản trong quá trình khi nuôi không

sử dụng kháng sinh cấm, kháng sinh bị hạn chế, thức ăn bị kiểm soát …

b Rửa 1

Mục đích: Loại bỏ tạp chất (cát, bụi), vi khuẩn, các chất hóa học và sinh họcSau khi rửa nguyên liệu phải sạch tạp chất thô, nhớt, giảm bớt một phần vi sinhvật trên bề mặt, thao tác và kỹ thuật rửa phải nhanh để tránh làm dập nát nguyên liệuthủy sản

Thủy sản sẽ được cấp đông bằng tủ đông tiếp xúc

- Kiểu cấp đông: tiếp xúc trực tiếp

- Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: 20 – 25oC

- Nhiệt độ trung bình sản phẩm sau cấp đông: -16oC

- Thời gian cấp đông: khoảng 4h

g Cân

Sản phẩm trước khi bao gói phải được cân để xác định trọng lượng Tùy theokích cỡ thủy sản và yêu cầu của đơn hàng mà có trọng lượng khác nhau.

h Dò kim loại

Mục đích: phát hiện và loại bỏ mảnh kim loại có thể bị lẫn vào sản phẩm

i Bao gói và bảo quản

Sản phẩm sau khi được bao gói sẽ được đưa vào kho để bảo quản

1.4.2 Môi trường làm lạnh đông

Môi trường làm đông thực phẩm thường đi kèm thiết bị làm đông thực phẩm,trong thực tế các thiết bị làm đông thực phẩm gồm có:

Môi trường làm đông bằng khí hoá lỏng thường có hai loại thiết bị, thiết bị kín

và thiết bị hở Thông thường dùng khí nitơ hoá lỏng để làm lạnh Phương pháp làmđông bằng khí hoá lỏng, là thiết bị làm đông nhanh, cực nhanh (gọi là thiết bị làmđông siêu tốc

Các môi trường làm đông trên hiện nay được sử dụng rất nhiều, đặc biệt hệthống các tủ cấp đông tiếp xúc, các tủ cấp đông gió được sử dụng rất rộng rãi trong cácnhà máy chế biến thủy hải sản, hệ thống cấp đông nhanh, cấp đông siêu tốc (IQF) cũngđược sử dụng rất nhiều

Mỗi môi trường, thiết bị lạnh đông có ưu nhược điểm khác nhau:

Dễ mất nước, thực phẩm

dễ bị tác động oxy không khí, khả năng trao đổi nhiệt chậm

Làm lạnh đông bằng tủ

đông tiếp xúc trực tiếp

Thực phẩm ít bị tác dộng môi trường không khí, chất lượng thực phẩm được đảm bảo, thiết bị có

độ tin cậy cao, có khả năng diều chỉnh được

Thực phẩm phải chờ đợi trước khi cấp đông, việc

tổ chức sản xuất khó khăn

năng suất lạnhLàm lạnh đông bằng môi

trường khí hóa lỏng nitơ

(N2), nhiệt độ sôi ở điều

kiện áp suất khí quyển là

có cấu trúc đơn giản, an toàn dễ vận chuyển

Không phù hợp với các loại thực phẩm có kích thước lớn do cường độ trao dổi nhiệt rất lớn gây nên những hư hỏng về cấutrúc thực phẩm và sự chênh lệch nhiệt độ ở các lớp bên trong và bên ngoài của thực phẩm rất lớn có nhiều lúc lớp bên ngoài đóng băng hoàn toàn mà bên trong chưa đóng băng, giá thành cao

1.4.3 Các phương pháp làm lạnh đông thủy sản

1.4.3.1 Căn cứ vào thời gian lạnh đông

Phương pháp làm lạnh đông chậm thường tiến hành trong môi trường có nhiệt

độ không khí lớn hơn -250C và vận tốc đối lưu không khí nhỏ hơn 1m/s, nên thời gianlạnh đông lâu từ 15-20h tuỳ kích thước và loại sản phẩm [ CITATION Ngu06 \l 1033 ]

Do sự giảm nhiệt độ diễn ra chậm, quá trình kết tinh nước đá có điều kiện để hútcác phân tử nước xung quanh dẫn đến số lượng tinh thể ít, thể tích và kích thước tinhthể nước đá lớn Do đó, khi làm đông chậm nó tác động nhiều đến câu trúc thực phẩm[ CITATION Ngu13 \l 1033 ]

Phương pháp lạnh đông nhanh thường được áp dụng trong môi trường không

khí hoặc lỏng Môi trường lỏng thưởng dùng là các dung dịch muối (hoặc hỗn hợpmuối) để nhiệt độ đóng băng của dung dịch càng thấp càng tốt Tuy nhiên phươngpháp này gây bẩn cho sản phẩm và làm hư hỏng thiết bị [ CITATION Ngu06 \l 1033 ]Môi trường không khí tuy có hệ số truyền nhiệt nhỏ và sản phẩm dể bị oxy hoá,hao hụt khối lượng nhưng tiện lợi nên được dùng khá phổ biến Không khí lạnh cónhiệt độ (-350C), vận tốc đối lưu 3-4m/s (cho phòng nhỏ và hầm đông lạnh) và nhiệt

độ (-400C), vận tốc 5m/s (cho thiết bị lạnh đông nhanh) [ CITATION Ngu06 \l 1033 ]

Do sự trao đổi nhiệt lớn, nhiệt độ thực phẩm giảm nhanh, mức độ di chuyển củanước trong quá trình kết tinh ít, nên các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, số lượngtinh thể nhiều Vì vậy, khi làm đông nhanh nó ít ảnh hưởng đến câu trúc, chất lượngthực phẩm [ CITATION Ngu13 \l 1033 ]

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

Kỹ thuật lạnh đông cực nhanh được tiến hành trong môi trưởng lỏng, nitơ lỏng,freon lỏng hoặc một số khí lỏng khác Thời gian làm lạnh đông cực nhanh chỉ trong 5-10p (chỉ bằng khoảng 1/6 thời gian lạnh đông nhanh), do rút ngắn thời gian nênphương pháp này giảm hao hụt khối lượng 3 – 4 lần, tăng năng suất từ 40-50 lần, đảmbảo nguyên vẹn chất lượng sản phẩm tươi sống [ CITATION Ngu06 \l 1033 ]

Chuyển nước về trạng thái rắn ở ngay vị trí tồn tại ban đầu của chúng, với nhiệt

độ kết tinh thấp Các tinh thể nước đá có kích thước rất nhỏ, ở dạng sợi nhỏ, một sốtrường hợp các tinh thể nước đá ở dạng vô định hình Như vậy, khi làm đông cựcnhanh thì hầu như không ảnh hưởng đến câu trúc, chất lượng của thực phẩm.[ CITATION Ngu13 \l 1033 ]

Khi lạnh đông chậm, tinh thể đá tạo thành chủ yếu ở dịch gian bào Nồng độ dịchgian bào thấp hơn nồng độ dịch trong tế bào Do đó điểm đóng băng của gian bào caohơn dịch tế bào Phần gian bào đóng băng, thì nước trong tế bào phải ra gian bào đểcân bằng nồng độ Điểm đóng băng ở gian bào vẫn cao hơn điểm đóng băng trong tếbào và dẫn đến gia tăng độ lớn của tinh thể đá ở gian bào

Sự lớn lên của tinh thể đá ở gian bào dẫn đến việc phá vỡ thành tế bào, và sự tăngnồng độ dịch mô kèm theo hiện tượng biến tính một phần protein, vì thế khả năng giữ

ẩm của nó thấp Khi tan giá để sử dụng thì thành phần dinh dưỡng ở dịch bảo bị lôicuốn theo nước đá tan chảy, chảy ra ngoài làm giảm chất lượng sản phẩm Khi nước

đá thăng hoa chuyển pha từ rắn sang hơi lôi cuốn theo thành phần dinh dưỡng trongdịch bào dễ bay hơi theo, làm chất lượng sản phẩm giảm Bên cạnh đó cấu trúc protein(do nước tách ra để kết tinh) của sản phẩm, dẫn đến biến tính protein Như vậy, nó sẽảnh hưởng đến khả năng hút nước và giữ nước sau này của protein làm thay đổi một sốtính chất sinh hóa quan trọng của sản phẩm, làm giảm chất lượng của sản phẩm

Khi làm lạnh nhanh, sẽ không tạo ra những tinh thể đá to ở gian bào Tinh thể đáxuất hiện ở gian bào và cả trong tế bào, nên không có sự di chuyển ẩm từ trong rangoài và không mất cân đối lượng tinh thể đá trong gian bào và trong tế bào Ẩm trongsản phẩm sẽ kết tinh đồng loạt tại chỗ (dạng vô định hình), các tinh thể nước đá tạo

thành có kích thước nhỏ và rất nhỏ, không làm phá vỡ tế bào, không làm rách màng tếbào, không phá vỡ cấu trúc protein, làm cấu trúc sản phẩm ổn định, các tính chất sinhhóa của sản phẩm được bảo toàn Khi tan giá để sử dụng các dịch bào không bị lôicuốn theo nước đá tan chảy ra ngoài, vì thế chất lượng sản phẩm được bảo toàn Khi

sử dụng để sấy thăng hoa khả năng thoát ẩm chậm, có thể kéo dài thời gian sấy Có thểthấy rằng, quá trình lạnh đông thực phẩm được tiến hành càng nhanh càng tốt ở môitrường có nhiệt độ âm sâu (dưới -500C), nhưng khi đó dễ xảy ra hiện tượng cháy lạnh

ở bề mặt của sản phẩm, dẫn đến sản phẩm bị biến tính khó hoàn nguyên trở lại trạngthái ban đầu, làm giảm chất lượng sản phẩm Vì thế, việc lạnh đông nhanh cũng cầnphải có những nghiên cứu tìm ra chế độ công nghệ tối ưu để ứng dụng trong bảo quản[ CITATION Ngu16 \l 1033 ]

Mặt khác tốc độ làm đông còn phụ thuộc các yếu tố sau:

- Loại máy và thiết bị làm đông

- Nhiệt độ vận hành máy

- Tốc độ gió ở máy đông dùng không khí lạnh

- Diện tích tiếp xúc giữa sản phẩm với môi trường lạnh

- Bao gói sản phẩm

- Loại sản phẩm

- Nhiệt độ ban đầu của sản phẩm và nhiệt độ yêu cầu của sản phẩm ở cuối quátrình làm đông

1.4.3.2 Căn cứ theo các thức lạnh đông

a Làm lạnh đông bằng hỗn hợp nước đá và muối

Phương pháp này được thực hiện ở nhưng nơi không có nhà máy lạnh, dựa vào

sự hòa tan của muối vào nước đá tạo nên một hỗn hợp sinh hàn

Bảng 1.7 Khả năng làm lạnh tùy theo lượng muối trộn vào

Tỷ lệ (%)

muối so với

lượng cá

Nhiệt độ hỗn hợp ( o

C)

Khả năng sinh lạnh

Tỷ lệ (%) muối so với lượng cá

Nhiệt độ hỗn hợp ( o

C)

Khả năng sinh lạnh

6

8

10

-3.5-4.9-6.1

777675

121416

-7.5-9.0-10.5

747271

Trước tiên đổ vào bế nước lượng muối bằng 5% trọng lượng cá rồi để một lớp đádưới đáy Sau đó đổ vào lần lượt cứ một lớp cá một lớp đá, trên lớp đá có rắc một lớpmuối đạt t = -120C, trên cùng phủ một lớp đá dày có rải một lớp muối Thời gian làmlạnh đông khoảng 14h và nhiệt độ cá đạt được -80C Khi đạt đến nhiệt độ này, đứa cáqua phòng lạnh sau khi lấy ra khỏi bể [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

Phương pháp này có nhược điểm là mất trọng lượng nhiều và giảm phẩm chất bềmặt: mang cá màu hồng nhật, da cá màu xám hay trắng

b Làm lạnh đông bằng nước muối lạnh

Ngâm trong nước muối

Cá được xếp vào giỏ lưới rồi nhúng vào bể nước muối được làm lạnh bởi giànbốc hơi amoniac Nước muối được lưu động bằng máy bơm, có độ lạnh -180C Thờigian lạnh đông là 3h [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

Phun nước muối lạnh

Cá vận chuyển trên băng chuyền và được phun nước muối lạnh -250C Khi đãlạnh đông, cá được phun nước sạch 200C để rửa muối bám lên cá, cuối cùng cá đượcphun nước 00C để mạ băng trước khi chuyển vào kho bảo quản [ CITATION Trầ04 \l

1033 ]

Theo cách này, thời gian lạnh đông ngắn hơn mà hao hụt trọng lượng lại rất ít,lượng muối ngấm và giảm thiểu nhiều Tuy nhiên cá vẫn bị ngấm một phần nước muốinên để lâu màu sắc sẽ biến đổi

c Làm lạnh đông bằng môi trường không khí

Môi trường không khí bảm bảo điều kiện vệ sinh cao dễ cơ giới hóa và tự độnghóa sản xuất, rẻ tiền, thủy sản đưa vào làm lạnh đông không phụ thuộc vào hình dạng,kích thước, tốc độ làm lạnh đông nhanh nhưng sản phẩm dễ bị oxy hóa bởi oxy khôngkhí và tăng mức độ mất nước của sản phẩm.[ CITATION Ngu16 \l 1033 ]

Thiết bị làm đông hay gọi là cấp đông bằng không khí (gió) hiện nay có rất nhiềuloại, đa dạng và phong phú

d Làm lạnh đông bằng tủ đông tiếp xúc

Sản phẩm được kẹp giữa hai tấm kim loại (hay bảng phẳng) có chứa đường ốngdẫn tác nhân lạnh bên trong Như vậy việc làm lạnh xảy ra trực tiếp thường xuyên qua

lớp kim loại nên thời gian làm lạnh đông ngắn (2 – 10h) Nhiệt độ lạnh đông đến

-400C [ CITATION Trầ04 \l 1033 ]

Nhờ môi trường kim loại ở tủ đông tiếp xúc với tốc độ truyền nhiệt lớn, thựcphẩm ít bị tác động của môi trường không khí, chất lượng thực phẩm được đảm bảo.Thiêt bị có độ tin cậy cao, điều chỉnh được năng suất lạnh Tuy nhiên do hoạt độngkhông liên tục nên thực phẩm phải chời đợi trước khi cấp đông, việc tổ chức sản xuấtkhó khăn

độ hóa hơi thấp ở điều kiện áp suất khí quyển, bởi bì thiết bị làm đông trong điều kiện

áp suất chân không rất phức tạp, khó đảm bảo độ kín của chúng Sự trao đổi nhiệt nhờchất lỏng hóa hơi và chất khí sinh ra mang nhiệt lượng thu được thoát ra ngoài môitrường chất lỏng, vì vậy khả năng thu nhiệt của môi trườngk hí hóa lỏng lớn hơn nhiều

so với các phương pháp làm đông khác Một số chất khí hóa lỏng thường được ứngdụng trong phương pháp làm đồng này là: nitơ (N2), nhiệt độ sôi ở điều kiện áp suấtkhí quyển là -195,8oC; oxy (O2) -182,97oC; khí trơ Argon (Ar) -185,87oC, …[ CITATION Ngu16 \l 1033 ]

1.4.3.3 Các phương pháp làm đông chia theo dạng sản phẩm

a Làm đông rời

Đây là quá trình làm đông mà trong đó các cá thể thực phẩm không có sự liên kếtvới nhau do hiện tượng liên kết của nước So với phương pháp làm đông khối thìphương pháp làm đông rời tiết kiệm được nhiều chi phí sản xuất và đảm bảo yêu cầulàm đông nhanh, do giữ nguyên kích thước và hình dạng sản phẩm Vì vậy sẽ tiêu thụ

và sử dụng thuận tiện, dễ dàng hơn so với sản phẩm làm đông khối Tuy nhiên do tácđộng của môi trường không khí nên phương pháp làm đông rời chỉ được áp dụng chonhững trường hợp đặc biệt về bản chất hoặc cấu trúc chất lượng thực phẩm Nhữngthực phẩm này phải có khả năng tự bảo vệ khi chịu sự ảnh hưởng của môi trườngkhông khí trong quá trình làm đông và bảo quản, làm đông rời không cần châm nước,không có khuôn

Thực phẩm làm đông rời được thực hiện chủ yếu trong môi trường khonng khí,một số trường hợp làm đông bằng tủ đông tiếp xúc, tủ đông băng chuyền Khi đó bềmặt thực phẩm được bao bọc bằng vật liệu cách ẩm để ngăn cách chúng không tiếpxúc và không liên kết với nhau Hiện nay, đông rời được thực hiện trên thiết bị băngchuyền IQF cấp đông nhanh hoặc thiết bị đông tầng sôi [ CITATION Ngu16 \l 1033 ]

b Làm đông khối

Đây là quá trình làm đông mà trong đó các cá thể thực phẩm liên kết với nhaunhờ sự liên kết của nước So với phương pháp làm đông rời thì chi phí sản xuất củalàm đông khối lớn hơn nhiều, do phải là đông, bảo quản và vận chuyển một lượngnước có thể chiếm tới 25% khối lượng của sản phẩm và khi kích thước của sản phẩmtăng thì thời gian làm đông kéo dài Đồng thời việc tan giá phục hồi lại trạng thái nhưban đầu của thực phẩm gặp khó khăn, thời gian tan giá kéo dài Tuy nhiên, lớp nước

đá bao bọc trên bề mặt thực phẩm sẽ có tác dụng bảo vệ cho thực phẩm chống lạinhững tác động của môi trường không khí trong quá trình làm đông và bảo quản sảnphẩm sau khi làm đông Ngoài ra nó còn có tác dụng chống lại những tác động cơ họctỏng hộp xếp vận chuyển, đồng thời giữ cho nhiệt độ bên trong của sản phẩm được ổnđịnh hơn, do đó phương pháp này được áp dụng để làm đông các loại thực phẩm cóbản chất hoặc do yêu cầu công nghệ làm cho chúng đã bị mất lớp bảo vệ bên ngoàihoặc chất lượng sản phẩm suy giảm dẫn đến dễ biến đổi do tác đông của môi trườngkhông khí trong quá trình làm đông và bảo quản Thực phẩm được làm đông khốitrong những khuôn kim loại và có thể làm đông trong những môi trường khác nhau,nhưng thường gặp nhất là trong tủ đông tiếp xúc [ CITATION Ngu16 \l 1033 ]

1.5 Hệ thống thiết bị lạnh đông thủy hải sản

Một hệ thống lạnh thông thường chỉ có bốn thiết bị cơ bản đó là máy nén lạnh,thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị bay hơi Hiện nay có nhiều loại thiết bị lạnhđông Trong đó tủ cấp đông tiếp xúc thường được sử dụng cho các mặt hàng dạngblock Khối lượng trung bình của block vào khoảng 2kg Cấp đông tiếp xúc có thểthực hiện nhanh, hiệu quả, đảm bảo chất lượng sản phẩm Nhờ vào hệ thống xi-lanhthuỷ lực nâng hạ các tấm trao đổi nhiệt chất lượng cao Đảm bảo việc vào ra hàng dễdàng cũng như việc tiếp xúc đồng đều giữa các tấm trao đổi nhiệt và các khay cấpđông rất phù hợp để lạnh đông các loại thủy sản

1.5.1 Ưu điểm và nhược điểm

Nhờ môi trường kim loại ở tủ đông tiếp xúc với tốc độ truyền nhiệt lớn, thựcphẩm ít bị tác động của môi trường không khí, chất lượng thực phẩm được đảm bảo.Thiết bị có độ tin cậy cao, điều chỉnh được năng suất lạnh Tuy nhiên do hoạt độngkhông liên tục nên thực phẩm phải chờ đợi trước khi cấp đông, việc tổ chức sản xuấtkhó khăn.

1.5.2 Thiết bị làm đông tiếp xúc (tủ đông tiếp xúc – Contact Freezer)

Cấu tạo bên ngoài của tủ: là một hình hộp chữ nhật, tùy theo năng suất lạnh mà

tủ sẽ có kích thước bên ngoài khác nhau bao gồm các bộ phận sau:

(1) – Tủ cấp đông tiếp xúc

(2) – Cửa tủ cấp đông

(3) – Tủ điện điều khiển

(4) – Hệ thống ben thủy lực

(5) – Động cơ điện và bơm dầu

Hình 1.4 Cấu tạo bên ngoài của tủ cấp đông tiếp xúc

Xung quang vỏ tủ được bọc cách nhiệt và cách ẩm Vỏ tủ có chiều dày khoảng từ

12 – 15mm được cấu tạo bởi 3 lớp, lớp ngoài cùng và lớp trong cùng là các lớp inox

có chiều dày khoảng 0.5 – 0.8 mm, lớp ở giữa là lớp cách nhiệt và cách ẩm và thườngdùng nhất là polyurethane

Cấu tạo bên trong tủ: bao gồm các tấm lắc được đúc bằng hợp kim nhôm có

hình dạng là hình chữ nhật bản mỏng Khoảng trống ở bên trong hình hộp chia làm 5khoang nối tiếp nhau thông qua các ống góp ở hai đầu., mỗi khoang được chia làm 8