Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cá ngừ đại dương trong quá trình cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP PHẠM THỊ THU NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG TRONG QUÁ TRÌNH CẤP ĐÔNG BẰNG CHẤT TẢI LẠN

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

PHẠM THỊ THU

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG TRONG QUÁ TRÌNH CẤP ĐÔNG

BẰNG CHẤT TẢI LẠNH LỎNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

HÀ NỘI, NĂM 2021

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

PHẠM THỊ THU

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG TRONG QUÁ TRÌNH CẤP ĐÔNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Học viên

Phạm Thị Thu

Tôi xin cảm ơn TS Nguyễn Thị Minh Nguyệt và TS Đặng Thị Thanh Quyên

đã hướng dẫn và tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin cảm ơn các thầy cô Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công Nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình hoàn thành khoá học

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ làm việc tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Nghiên cứu Công nghệ Bảo quản nông sản thực phẩm - Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã giúp đỡ về cơ sở vật chất cần thiết cho nghiên cứu

Tôi xin cảm ơn các bạn học viên cao học niên khóa 2019-2021 ngành Công Nghệ Thực Phẩm của Trường Đại Học Kinh tế Kỹ thuật Công Nghiệp đã giúp đỡ, động viên, đóng góp ý kiến cho tôi trong thời gian thực hiện luận văn

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu

Hà Nội, ngày tháng năm 2021

Học viên

Phạm Thị Thu

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan về cá ngừ 4

1.1.1 Tên gọi, nguồn gốc phân bố và sản lượng 4

1.1.2 Một số chỉ tiêu hoá sinh và hoá lý của cá ngừ 5

1.2 Công nghệ lạnh đông 6

1.2.1 Cấp đông 6

1.2.2 Bảo quản đông 6

1.3 Các công nghệ cấp đông hiện nay trên thế giới 7

1.3.1 Công nghệ cấp đông truyền thống bằng gió cưỡng bức 7

1.3.2 Công nghệ cấp đông tiếp xúc 8

1.3.3 Công nghệ cấp đông CAS (Cells Alive System) 9

1.3.4 Công nghệ cấp đông bằng chất lỏng (Liquid freezer) 10

1.4 Các công nghệ cấp đông hiện nay tại Việt Nam 15

1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm đông lạnh 16

1.5.1 Loại sản phẩm cấp đông 16

1.5.2.Ảnh hưởng của chế độ cấp đông đến tốc độ cấp đông và chất lượng sản phẩm 17

1.5.3 Độ dầy của lớp màng bao gói 20

1.5.4 Hình dạng và kích thước sản phẩm 20

1.5.5 Diện tích bề mặt tiếp xúc với sản phẩm 20

1.6 Sự biến đổi chất lượng thực phẩm trong quá trình cấp đông 21

1.6.1 Biến đổi cấu trúc thực phẩm 21

1.6.2 Biến đổi màu sắc thực phẩm 21

1.6.3 Hiện tượng khuyếch tán nước 22

1.6.4 Biến đổi vi sinh vật trong thực phẩm 22

1.7 Quy trình công nghệ sơ chế, bảo quản lạnh đông thuỷ sản 23

1.8 Tổng quan về màng bao gói polyamides (PA) 24

1.9 Phương pháp đánh giá cảm quan thủy sản QIM 26

1.10 Luận giải những vấn đề cần nghiên cứu 27

PHẦN 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng nghiên cứu, dụng cụ và hoá chất 29

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.1.2 Dụng cụ và hoá chất 30

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 30

2.3 Nội dung nghiên cứu 30

2.4 Phương pháp nghiên cứu 31

2.4.1 Quy trình sơ chế cá ngừ phục vụ nghiên cứu 31

2.4.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 32

2.4.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến thời gian cấp đông và chất lượng cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 32

2.4.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến thời gian cấp đông và chất lượng cá ngừ đại dương phi lê 32

2.4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dầy màng bao gói PA đến thời gian cấp đông và chất lượng sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê 33

2.4.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dầy miếng cá đến thời gian cấp đông và chất lượng sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê 33

2.5 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 34

2.6 Phương pháp phân tích 35

2.7 Phương pháp xử lý số liệu 37

PHẦN 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến thời gian cấp đông và chất lượng cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 38

3.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến thời gian cấp đông và tỷ lệ nước tách ra sau rã đông của cá ngừ đại dương phi lê 38

3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến cấu trúc mô tế bào của sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê 40

3.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến sự biến đổi màu sắc sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 41 3.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến chất lượng cảm quan cá ngừ đại dương phi lê 43 3.2 Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến thời gian cấp đông và chất lượng cá ngừ đại dương phi lê 44 3.2.1 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến thời gian cấp đông và tỷ lệ nước tách ra sau rã đông của cá ngừ đại dương phi lê 44 3.2.2 Ảnh hưởng của tốc độ bơm khuấy trộn tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến cấu trúc mô tế bào của sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê 47 3.2.3 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến sự biến đổi màu sắc sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê 48 3.2.4 Ảnh hưởng của tốc độ bơm khuấy trộn tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến chất lượng cảm quan cá ngừ đại dương phi lê 50 3.3 Ảnh hưởng của độ dầy màng bao gói PA đến thời gian cấp đông và chất lượng sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê 52 3.3.1 Ảnh hưởng của độ dầy màng bao gói PA đến thời gian cấp đông và tỷ

lệ nước tách ra sau rã đông 52 3.3.2 Ảnh hưởng của độ dầy màng bao gói PA đến cấu trúc mô tế bào của sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê 54 3.3.3 Ảnh hưởng của độ dầy màng bao gói PA đến màu sắc của sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 55 3.3.4 Ảnh hưởng của độ dầy màng bao gói PA đến chất lượng cảm quan cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 57 3.4 Ảnh hưởng của độ dầy miếng cá đến thời gian cấp đông và chất lượng sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê 58 3.4.1 Ảnh hưởng của độ đầy miếng cá đến thời gian cấp đông và tỷ lệ tách nước sản phẩm sau rã đông 58 3.4.2 Ảnh hưởng của độ đầy miếng cá ngừ đến cấu trúc mô tế bào của sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê 60 3.4.3 Ảnh hưởng của độ đầy miếng cá đến màu sắc của sản phẩm cá ngừ cấp đông 61

3.4.4 Ảnh hưởng của độ dầy miếng cá ngừ đến chất lượng cảm quan cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 63 3.5 Kiểm tra ý nghĩa các thông số cấp đông cá ngừ đại dương phi lê sử dụng chất tải lạnh lỏng 64 3.5.1 Lựa chọn các thông số cấp đông cá ngừ đại dương phi lê sử dụng chất tải lạnh lỏng 64 3.5.2 Thực nghiệm đánh giá ý nghĩa các thông số lựa chọn 65 3.6 Tính toán chi phí tiêu hao năng lượng khi cấp đông cá ngừ đại dương phi lê bằng chất tải lạnh lỏng so với cấp đông bằng công nghệ IQF 69 PHẦN 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC I: GIẤY XÁC NHẬN ĐĂNG BÁO

PHỤ LỤC II: PHIẾU XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN NGHIÊN CỨU

PHỤ LỤC III: HÌNH ẢNH CÁC MẪU THÍ NGHIỆM

PHỤ LỤC IV: XỬ LÝ SỐ LIỆU

PHỤ LỤC V: CÁC PHIẾU PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ATTP An toàn thực phẩm

ANOVA Analysis of vatiance (Phân tích phương sai)

CNĐD Cá ngừ

CAS Cells Alive System

IQF Individual Quickly Freezer

KH&CN Khoa học và công nghệ

PA Polyamides

QIM Quality Index Method (Phương pháp chỉ số chất lượng)

QI Quality Index (Chỉ số chất lượng)

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

XK Xuất khẩu

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Mô phỏng quá trình cấp đông truyền thống 8

Hình 1.2 Mô phỏng quá trình cấp đông CAS 9

Hình 2.1 Cá ngừ sơ chế dạng phi lê 29

Hình 3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến thời gian cấp đông 38

Hình 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến tỷ lệ nước tách ra sau rã đông 39

Hình 3.3 Cấu trúc mô tế bào của cá ngừ đại dương phi lê được cấp đông tại các nhiệt độ khác nhau 41

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến màu sắc của cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 42

Hình 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến chất lượng cảm quan cá ngừ đại dương phi lê 43

Hình 3.6 Ảnh hưởng của tốc độ bơm khuấy trộn tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến thời gian cấp đông của cá ngừ đại dương phi lê 45

Hình 3.7 Ảnh hưởng của tốc độ bơm khuấy trộn tuần hoàn đến tỷ lệ nước tách ra sau rã đông 46

Hình 3.8 Cấu trúc mô tế bào của cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 48

Hình 3.9 Ảnh hưởng của tốc độ bơm khuấy trộn tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến sự thay đổi màu sắc của cá ngừ sau rã đông 49

Hình 3.10 Ảnh hưởng của tốc độ bơm khuấy trộn tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến chất lượng cảm quan cá ngừ đại dương phi lê 51

Hình 3.11 Tương quan giữa độ dầy màng bao gói PA và thời gian cấp đông 52

Hình 3.12 Tương quan giữa độ dày màng bao gói PA và tỷ lệ nước tách ra khỏi sản phẩm sau rã đông 53

Hình 3.13 Cấu trúc mô tế bào của cá ngừ đại dương phi lê được cấp đông tại các độ dầy màng bao gói PA khác nhau 55

Hình 3.14 Ảnh hưởng của độ dầy màng bao gói PA đến sự thay đổi màu sắc của cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 56

Hình 3.15 Ảnh hưởng của độ dầy màng bao gói PA đến chất lượng cảm quan của cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 57

Hình 3.16 Ảnh hưởng của độ dầy miếng cá ngừ đến thời gian cấp đông 59

Hình 3.17 Ảnh hưởng của độ dày miếng cá đến tỷ lệ nước tách ra sau rã đông

60 Hình 3.18 Cấu trúc mô tế bào của cá ngừ đại dương phi lê được cấp đông tại

các độ dầy miếng cá khác nhau 61 Hình 3.19 Ảnh hưởng của độ đầy miếng cá ngừ đến sự biến đổi màu sắc sản

phẩm sau rã đông 62 Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của độ dầy miếng cá đến chất lượng

cảm quan cá ngừ sau rã đông 63 Hình 3.21 Màu sắc của cá ngừ cấp đông nhanh sử dụng chất tải lạnh lỏng và

cấp đông bằng phương pháp IQF 65 Hình 3.22 Cấu trúc mô tế bào của cá ngừ cấp đông nhanh sử dụng chất tải

lạnh lỏng và cấp đông bằng IQF 67

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1.Thành phần dinh dưỡng của cá ngừ 5

Bảng 1.2 Một số chỉ tiêu hoá lý của cá ngừ 6

Bảng 1.3 Đánh giá so sánh một số công nghệ cấp đông nhanh 12

Bảng 1.4 Hàm lượng nước liên kết và nhiệt độ kết tinh của một số loại cá 17 Bảng 1.5 Hệ số truyền nhiệt của một số thiết bị cấp đông 18

Bảng 1.6 Hệ số truyền nhiệt của một số tác nhân lạnh 18

Bảng 2.1.Chỉ số chất lượng QIM của cá ngừ 37

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông đến màu sắc của cá ngừ 41

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của tốc độ bơm khuấy trộn tuần hoàn chất tải lạnh lỏng đến sự thay đổi màu sắc của cá ngừ đại dương phi lê 48

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của độ dầy màng bao gói PA đến chỉ tiêu màu sắc sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê cấp đông 55

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của độ đầy miếng cá ngừ đến sự biến đổi các chỉ tiêu màu sắc sản phẩm sau rã đông 61

Bảng 3.5 Thời gian cấp đông và chỉ số theo dõi của cá ngừ cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng và IQF 65

Bảng 3.6 Một số chỉ tiêu chất lượng của cá ngừ cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng và công nghệ IQF trong quá trình bảo quản 67

Bảng 3.7 Chi phí tiêu hao năng lượng của cá ngừ cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng và công nghệ IQF (tính cho 500 kg sản phẩm) 69

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Cá ngừ là một trong những đối tượng khai thác xa bờ, sản lượng hàng năm rất lớn, và là một ngành hàng xuất khẩu chủ lực của thủy sản Việt Nam, đem lại kim ngạch khoảng 700 triệu USD mỗi năm Việc bảo quản cá ngừ sau đánh bắt nhằm duy trì được độ tươi và các chất dinh dưỡng sau khi đánh bắt đóng vai trò quan trọng

Cá được coi là dòng sản phẩm dễ hỏng hơn thịt do quá trình tự phân hủy nhanh chóng của các enzym và quá trình ô xy hóa chất béo không bão hòa (Gram

và Dalgaard 2002) Sự phát triển vi sinh vật gây hư hỏng từ phân hủy protein để tạo ra các hợp chất dễ bay hơi gây ra mùi khó chịu, hình thành các amin sinh học

và các hợp chất gây hư hỏng như trimethylamine Để duy trì chất lượng sản phẩm, công nghệ cấp đông được ứng dụng phổ biến trong bảo quản cá và các sản phẩm

từ cá

Cấp đông đóng một vai trò thiết yếu trong việc bảo đảm sự an toàn của thực phẩm và duy trì chất lượng của các loại thực phẩm bảo quản dài ngày Trong quá trình cấp đông, các tinh thể đá được hình thành tác động gây vỡ cấu trúc của tế bào Kích thước các mầm tinh thể đá càng lớn thì mức độ phá vỡ càng nhiều, dẫn đến cấu trúc mô bị hư hỏng không thể phục hồi Kết quả làm giảm chất lượng và giảm các tính chất cảm quan thực phẩm Mức độ hình thành kích thước các tinh thể đá phụ thuộc vào thời gian cấp đông Thời gian cấp đông càng nhanh, sự hình thành các mầm tinh thể đá càng nhỏ Thời gian cấp đông bị ảnh hưởng bởi các yếu

tố như: công nghệ và thiết bị cấp đông, kích thước và hình dạng sản phẩm, nhiệt

độ và tốc độ gió của tác nhân lạnh, màng bao gói,…

Hiện nay, có nhiều phương pháp cấp đông khác nhau như: cấp đông bằng phòng lạnh, tủ gió cưỡng bức, cấp đông nhanh IQF, cấp đông tiếp xúc (tấm bản),

tủ đông tầng sôi, tủ âm sâu Trong đó, chất tải lạnh được sử dụng phổ biến hiện nay là: gió, khí cacbon, nitơ khí, nitơ lỏng Việc sử dụng cấp đông gió chủ yếu

2

hiện nay dùng trong công nghiệp chế biến là hệ thống thiết bị cấp đông dạng tấm bản và thiết bị IQF cho thời gian cấp đông nhanh nhưng chủ yếu chỉ sử dụng cho cấp đông dạng miếng rời, kích thước nhỏ; công nghệ cấp đông sử dụng khí các bon và nitơ cho thời gian cấp đông nhanh nhưng chi phí sản xuất cao, thường sử dụng cho sản phẩm có giá trị kinh tế cao

Với xu hướng thế giới đang đi vào lĩnh vực điều chế chất tải lạnh lỏng từ cồn

và các muối nhằm phục vụ phát triển công nghệ cấp đông, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã điều chế ra một sản phẩm chất lạnh lỏng mới phục vụ công nghệ cấp đông trực tiếp Sản phẩm được điều chế từ nguyên liệu chính là ethanol và một số phụ gia, cho phép hoạt động

ổn định ở độ âm sâu tới -35ºC với độ nhớt thấp ≈ 7 cP, điểm chuyển pha -40ºC và điểm đóng băng là -45ºC, giá trị pH ≈6, không ăn mòn vật liệu và an toàn vệ sinh thực phẩm Việc ứng dụng công nghệ cấp đông trực tiếp bằng chất tải lạnh lỏng vào cấp đông cá ngừ sẽ giúp duy trì được chất lượng cá ngừ đông lạnh, tiết kiệm năng lượng và nâng cao giá trị của sản phẩm

Tuy nhiên, công tác nghiên cứu điều chế chất tải lạnh lỏng từ ethanol mới chỉ dừng ở bước điều chế và đánh giá tính chất của chất tải lạnh lỏng mà chưa có báo cáo đánh giá đầy đủ ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng cá ngừ cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng

Để có căn cứ khoa học khi đưa chất tải lạnh lỏng vào ứng dụng trong cấp

đông cá ngừ, từ cơ sở các phân tích trên, việc thực hiện đề tài:“Nghiên cứu một

số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cá ngừ đại dương trong quá trình cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng” là hết sức cần thiết

Mục tiêu của đề tài :

Đánh giá được mức ảnh hưởng của một số yếu tố cơ bản đến thời gian cấp đông và chất lượng của cá ngừ (cấu trúc mô tế bào, chỉ tiêu hoá lý, chất lượng cảm quan) khi cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng; từ đó lựa chọn được những thông

3

số kỹ thuật phù hợp trong quá trình cấp đông cá ngừ, đảm bảo chất lượng sản phẩm đông lạnh trong thời gian bảo quản và tiêu thụ

Tính cấp thiết của đề tài

Cá ngừ là một trong những sản phẩm chủ lực ngành thủy sản Việt Nam Việc nghiên cứu đưa sản phẩm mới về chất tải lạnh lỏng vào ứng dụng trong công nghệ cấp đông nhằm nâng cao chất lượng và giảm chi phí sản xuất cho cá ngừ cấp đông, phục vụ thị trường nội tiêu và xuất khẩu là hết sức cần thiết, mở ra một xu hướng đầu tư mới cho công nghệ đông lạnh thủy sản nói chung và cho sản phẩm

cá ngừ nói riêng Tuy nhiên, công tác nghiên cứu điều chế chất tải lạnh lỏng từ ethanol mới chỉ dừng ở bước điều chế và đánh giá tính chất của chất tải lạnh lỏng

mà chưa có báo cáo đánh giá đầy đủ ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng cá ngừ cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng Để có căn cứ khoa học khi đưa chất tải lạnh lỏng vào ứng dụng trong cấp đông cá ngừ cần có nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của chất lạnh lỏng đến thời gian cấp đông cá ngừ phi lê, cấu trúc

mô tế bào và chất lượng sản phẩm đông lạnh

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Ý nghĩa khoa học: Đề tài góp phần làm phong phú thêm cơ sở khoa học về

cấp đông thủy sản Trong đó tìm ra mức độ ảnh hưởng của một số yếu tố kỹ thuật

cơ bản (tốc độ đối lưu của chất tải lạnh lỏng, nhiệt độ chất tải lạnh lỏng, độ dầy lớp vật liệu bao gói, kích thước khối cá) đến chất lượng sản phẩm (cấu trúc mô tế bào và tính chất hoá lý của cá ngừ ) trong quá trình cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng

Ý nghĩa thực tiễn: Cung cấp cơ sở dữ liệu về ảnh hưởng của chất tải lạnh

lỏng đến chất lượng sản phẩm trong cấp đông cá ngừ, định hướng ứng dụng trong sản xuất hàng đông lạnh, cũng như làm tài liệu tham khảo cho các nhà nghiên cứu

về lĩnh vực bảo quản thủy sản nói chung và bảo quản cá ngừ nói riêng bằng phương pháp lạnh đông

4

PH ẦN 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về cá ngừ

1.1.1 Tên gọi, nguồn gốc phân bố và sản lượng

Cá ngừ (hay còn gọi là cá bò gù) là loại cá lớn thuộc họ Cá bạc

má (Scombridae), chủ yếu thuộc chi Thunnus, sinh sống ở vùng biển ấm, cách bờ

độ 185 km trở ra Loài Thunnus được xem như loài cá ngừ chính, bao gồm: cá ngừ

mắt to (Thunnus obesus), cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares), cá ngừ vây xanh

Thái Bình Dương (Thunnus orientalis), cá ngừ vây xanh phương Nam (Thunnus macoyii), cá ngừ vây xanh Đại Tây Dương (Thunnus thynnus), cá ngừ bò (Thunnus

tongol) Ở Việt Nam, cá ngừ đại dương là tên địa phương để chỉ loại cá ngừ mắt

to và cá ngừ vây vàng [42]

Cá ngừ được khai thác quanh năm, chủ yếu tập trung từ tháng 12 đến tháng

6 năm sau Sản lượng mỗi tháng: 1.000 tấn cá/tháng Từ tháng 7 đến tháng 11: từ 600-700 tấn cá/ tháng

Cá ngừ (CNĐD) được xác định là một trong những đối tượng khai thác chính của ngề khai thác hải sản xa bờ, và cũng là một trong những ngành hàng xuất khẩu (XK) chủ lực của thủy sản Việt Nam Trong giai đoạn từ năm 2014 đến năm 2018, sản lượng khai thác CNĐD tăng trưởng bình quân 6%/năm và kim ngạch xuất khẩu mặt hàng này tăng trưởng 7%/năm Chín tháng năm 2019, kim ngạch xuất khẩu cá ngừ đạt hơn 550 triệu USD, tăng 16% so với cùng kỳ năm

2018 Sản phẩm cá ngừ của Việt Nam hiện đã được XK sang 210 thị trường trên thế giới Ngành hàng cá ngừ đã góp phần giải quyết việc làm cho hàng vạn cư dân các làng chài ven biển miền Trung, tạo nguồn thu ngoại tệ và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế cho các khu vực ven biển

Bên cạnh đó, số doanh nghiệp có hoạt động chế biến và XK cá ngừ cũng tăng mạnh Đến năm 2018 trên cả nước có 60 cơ sở, doanh nghiệp hoạt động chế biến và XK cá ngừ Thị trường lớn tiêu thụ CNĐD của Việt Nam là Mỹ, Israel, Nhật Bản, EU, Asean Các nhà máy chế biến, XK cá ngừ đồng loạt đầu tư trang

5

bị máy móc, thiết bị cấp đông tiếp xúc, đông gió và hầm đông lạnh, đông rời (IQF)

để cấp đông sản phẩm cá ngừ Đặc biệt, nhiều doanh nghiệp đã đầu tư công nghệ chế biến sâu để nâng cao giá trị gia tăng của sản phẩm như: cá ngừ đại dương phi

lê đông lạnh, cá ngừ đóng hộp ngâm dầu, cá ngừ cắt miếng đóng túi đông lạnh,…

1.1.2 M ột số chỉ tiêu hoá sinh và hoá lý của cá ngừ

Thành phần dinh dưỡng của ngừ thay đổi theo loài, tuổi, giới tính và mùa

vụ Thay đổi rõ nhất là mỡ, nhất là trước và sau khi cá đẻ Lượng mỡ cũng thay đổi nhiều trong mô ở các phần khác nhau của thịt cá Độ dầy của lớp mỡ dưới da thay đổi theo mùa và tuổi của cá Thông thường mỡ tích lũy nhiều nhất ở thành bụng Cá ngừ có hàm lượng vitamin, nhất là vitamin D, photpho cao, có nhiều acid béo không bão hòa (nhất là omega-3, làm giảm tryglycerid trong máu) ,

Lipid trong cá ít nhưng trong đó chứa 90% là acid béo chưa bão hòa có giá trị sinh học cao bao gồm: oleic, linoleic, archadonic [41] Hàm lượng chất béo của

cá ngừ cũng phụ thuộc vào từng giống khác nhau Do đó, nhiệt độ kết tinh của từng giống cá ngừ cũng thay đổi khá rõ rệt (bảng 1.2)

Bảng 1.1.Thành phần dinh dưỡng của cá ngừ [41]

Thành ph ần dinh dưỡng Đơn vị Hàm lượng

Cá ngừ đuôi dài (Thunnus tongol) -13,3 38,3

sự kết tinh của nước có xu hướng từ ngoài vào bên trong tâm của sản phẩm, thời gian kết tinh càng chậm dẫn đến sự di chuyển và dồn nén các phân tử nước dần vào hướng tâm, đồng thời với sự dâng nở thể tích và kết tinh ở dạng hình kim là nguyên nhân phá vỡ cấu trúc tự nhiên của sản phẩm [21, 40] Hiện tượng này dẫn đến cấu trúc mô tế bào bị phá vỡ làm giảm chất lượng sản phẩm và vi sinh vật dễ dàng xâm nhập, gây hư hỏng nhanh chóng Mặt khác, khi rã đông sản phẩm không còn giữ được trạng thái cấu trúc ban đầu, nước tự do khi thoát ra ngoài sẽ kéo theo các chất dinh dưỡng hòa tan và chất lượng sản phẩm càng giảm [13]

1.2.2 Bảo quản đông

7

Để giữ được nhiệt độ của sản phẩm sau cấp đông, sản phẩm được đưa vào bảo quản lạnh đông Mục đích của công đoạn này là nhiệm vụ duy trì nhiệt độ sản phẩm ≤ -18ºC là giới hạn nhiệt độ có thể ức chế hoạt động sống của vi sinh vật và các enzyme có trong nguyên liệu nhằm giữ nguyên được chất lượng sản phẩm ở trạng thái sau rã đông Thời gian bảo quản có thể kéo dài từ một vài tháng đến một vài năm Thường sau rã đông, sản phẩm được lưu trữ ở dải nhiệt độ an toàn (-18ºC

÷ -22ºC) trong suốt quá trình bảo quản [13]

1.3 Các công nghệ cấp đông hiện nay trên thế giới

1.3.1 Công nghệ cấp đông truyền thống bằng gió cưỡng bức

Xuất phát từ nguyên tắc chung của công nghệ lạnh đông, hiện trên thế giới

đã phổ biến các công nghệ cấp đông sử dụng chất tải nhiệt bằng gió cưỡng bức Loại buồng cấp đông gió hoạt động theo mẻ, sản phẩm được đặt trên ngăn giá và được làm lạnh đông nhờ chất tải lạnh bằng không khí có nhiệt độ -45 ÷-55ºC Loại băng chuyền cấp đông IQF nguyên lý liên tục, sản phẩm dạng rời có kích thước nhỏ, mỏng được nạp vào và ra liên tục Quá trình trao đổi nhiệt bằng gió cưỡng bức với tốc độ cao, thời gian cấp đông khoảng 15÷30 phút tùy theo nhiệt độ cấp đông và kích thước sản phẩm

Điểm chung của công nghệ cấp đông gió cần tạo được nguồn không khí (chất tải lạnh) có nhiệt độ rất thấp từ - 40ºC ÷ - 55ºC tùy theo kích thước và cấu trúc của sản phẩm [2]

Hạn chế của công nghệ cấp đông sử dụng chất tải nhiệt bằng gió có hệ số truyền nhiệt thấp (0,024 W/m.K) và nhiệt dung riêng thấp (0,026 kJ/kg.K), do vậy

để rút ngắn thời gian cấp đông cần tăng lưu lượng gió cưỡng bức và giảm nhiệt độ đến mức giới hạn, điều này dẫn đến mức chi phí năng lượng và đầu tư càng cao Hình 1 mô phỏng quá trình cấp đông và sự chuyển pha biến đổi trạng thái của nước:

8

Hình 1.1 Mô phỏng quá trình cấp đông truyền thống

(1) Vật liệu trước khi cấp đông có sự phân bố nước đồng đều với cấu trúc tự nhiên

(2) Quá trình cấp đông trực tiếp hoặc gián tiếp trao đổi nhiệt với nguồn lạnh, khi đó hướng của gradien nhiệt từ trong ra ngoài, quá trình truyền nhiệt giảm dần khi lớp vỏ bị chuyển pha trước, tạo nên lớp cản trở nhiệt

(3) Quá trình cấp đông càng chậm thì xu hướng các phân tử nước bị dồn nén vào tâm, sau khi kết đông dẫn đến sự hình thành các tinh thể đá lớn hình kim gây tổn thương đến cấu trúc mô tế bào của sản phẩm Đặc biệt đối với sản phẩm có kích thước càng lớn, thời gian cấp đông kéo dài dẫn đến tổn thương càng nhiều (4) Khi rã đông, dịch bào thoát ra tạo nên hiện tượng chảy nước ở sản phẩm đông lạnh sau tan băng

1.3.2 Công nghệ cấp đông tiếp xúc

Để khắc phục hạn chế của công nghệ cấp đông gián tiếp bằng gió cưỡng bức, công nghệ lạnh đông tiếp xúc thông qua sự trao đổi nhiệt trực tiếp giữa bề mặt thiết bị bay hơi với sản phẩm, nhằm tăng tốc độ truyền nhiệt để rút ngắn thời gian cấp đông Loại tủ đông tiếp xúc, sản phẩm được cấp đông dạng Blok chứa trong khay và đặt giữa các tấm bản là thiết bị bay hơi ở nhiệt độ thấp (- 55ºC ÷ - 60ºC) Hạn chế của tủ đông tiếp xúc sản phẩm dạng blok nên sau cấp đông bị đông khối, nên khi sử dụng cần phải rã đông cả blok, không tiện ích như cấp đông rời dạng IQF [17]

Loại cấp đông dạng băng chuyền liên tục vít xoắn, có ưu điểm cấp đông sản phẩm rời có kích thước đồng đều nên chất lượng cao, tuy vậy các dạng thiết

bị có tính chuyên dụng phù hợp cho một số loại sản phẩm có kích thước và hình

9

dạng nhất định khó đa dạng sản phẩm khác nhau [17]

1.3.3 Công nghệ cấp đông CAS (Cells Alive System)

Ngày nay với xu hướng phát triển của KH&CN thế giới, ngành kỹ thuật lạnh đông đã liên tục phát triển theo hướng khai thác hiệu quả về sử dụng năng lượng và đặc biệt là tính cải thiện về chất lượng sản phẩm Nhiều giải pháp kỹ thuật mới đã tạo bước đột phá về đổi mới công nghệ ở các nước phát triển, một trong số giải pháp đó phải kể đến công nghệ cụ thể cấp đông tiên tiến có xuất xứ

từ Nhật Bản là công nghệ CAS -Cell Alive System (CAS) (ABI Co Ltd., Chiba, Japan), đây là một công nghệ cấp đông có những tính năng kỹ thuật vượt trội

Nguyên tắc hoạt động của công nghệ cấp đông CAS, thực chất là công nghệ cấp đông truyền thống bằng gió cưỡng bức có hỗ trợ năng lượng sóng từ trường trong môi trường cấp đông nhằm kiểm soát sự di chuyển và kết đông của nước tạo

sự đồng đều và tức thời nên không phá vỡ mô tế bào trong quá trình cấp đông

Hình 1.2 Mô phỏng quá trình cấp đông CAS

Vật liệu trước khi cấp đông có sự phân bố nước đồng đều với cấu trúc tự nhiên

Nhờ có hỗ trợ của năng lượng sóng từ trong quá trình cấp đông, các phân

tử nước trong tế bào chuyển sang trạng thái dao động rung làm tăng khả năng truyền nhiệt và sự phân bố đồng đều, đặc biệt làm giảm nhiệt độ điểm chuyển pha của nước xuống đến - 7 ÷ -10ºC (tuỳ theo tính chất của dịch bào trong sản phẩm khác nhau)

Khi dừng nguồn sóng từ nước trong sản phẩm chuyển pha cùng một thời điểm, tạo ra các tinh thể đá rất nhỏ không gây ra hiện thượng phá vỡ màng tế bào

10

Khi rã đông, nước trong sản phẩm được phân bố đều không làm ảnh hưởng đến mô tế bào do đó sản phẩm vẫn giữ được cấu trúc ban đầu [30]

1.3.4 Công nghệ cấp đông bằng chất lỏng (Liquid freezer)

Bên cạnh công nghệ CAS, công nghệ cấp đông bằng chắt lạnh lỏng cũng là một trong những công nghệ đột phá trong cải tiến chất lượng cũng như tiết kiệm năng lượng Trong đó, công nghệ cấp đông TOMIN đã được các chuyên gia Nhật Bản chào hàng và tổ chức các buổi hội thảo tại Việt Nam tại Hà Nội và Ninh Bình (năm 2016) Công nghệ TOMIN bản chất là phương pháp cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng được điều chế từ ethanol

Công nghệ cấp đông bằng chất lỏng có 2 nguyên tắc ứng dụng:

Sử dụng chất lỏng có nhiệt độ bay hơi thấp ở điều kiện áp suất khí quyển,

ví dụ như nitơ lỏng (nhiệt độ sôi khoảng - 196,7ºC), cacbon dioxit lỏng (nhiệt độ sôi khoảng -78,48ºC) Sản phẩm được nhúng trực tiếp vào chất lỏng, quá trình sôi bay hơi của chất lỏng diễn ra đồng thời với quá trình thu nhiệt từ sản phẩm, do nhiệt độ sôi thấp nên sản phẩm cấp đông với tốc độ siêu nhanh (tức thời), giữ nguyên được cấu trúc của sản phẩm [17, 40] Tuy vậy phương pháp cấp đông theo nguyên tắc này thường chỉ sử dụng ở điều kiện phòng thí nghiệm hoặc bảo quản thuốc vac xin, thuốc đóng viên có giá trị cao với khối lượng nhỏ, do giá thành cao

vì chất lỏng sau khi bay hơi không được thu hồi, phải chứa dự trữ ở bình chuyên dụng chịu áp suất cao trên 100 bar Chính vì lý do trên mà nguyên tắc cấp đông bằng chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp ở áp suất khí quyển không được phổ biến đưa vào ứng dụng ở quy mô công nghiệp

Sử dụng chất lỏng có nhiệt độ sôi cao và nhiệt độ đông đặc thấp với vai trò

là chất tải lạnh là phương pháp đã được sử dụng nhiều trong kỹ thuật làm lạnh ứng dụng, ví dụ: Kỹ thuật sản xuất đá cây, sản suất kem sử dụng chất tải lạnh là nước muối (NaCl) hay (CaCl2), tùy thuộc vào nồng độ muối tương ứng trạng thái ổn định của chất lỏng ở nhiệt độ làm lạnh khoảng (-12 ÷ -15 ºC) đối với nước muối NaCl và khoảng (- 20÷-22 ºC) đối với nước muối CaCl2 Tương tự dung môi

11

Glycol cũng được ứng dụng phổ biến làm chất tải lạnh trong các nhà máy bia để tuần hoàn làm lạnh cho các Tank lên men, nhiệt độ chất tải lạnh khoảng (- 5 ÷ -7 ºC) [2] Trong khi nếu yêu cầu nhiệt độ của chất tải lạnh xuống thấp hơn thì trạng thái của chất lỏng thay đổi đáng kể (độ nhớt tăng, xuất hiện sự kết tinh, hiện tượng đông cục bộ tại bề mặt của thiết bị bay hơi…) dẫn đến hiệu suất trao đổi nhiệt kém Điều đó cho thấy việc sử dụng chất tải lạnh lỏng mới được đưa vào ứng dụng phù hợp trong kỹ thuật làm lạnh với yêu cầu công nghệ có nhiệt độ lạnh sâu đến mức -22ºC Trong khi yêu cầu cấp đông nhanh để đạt được tâm sản phẩm (-18ºC) thì nhiệt độ chất tải lạnh lỏng phải đạt mức lạnh sâu tối thiểu - 28 ºC (∆t ≥ 10 ºC), như vậy nếu nghiên cứu xác định được chất tải lạnh lỏng hoạt động ổn định ở dải nhiệt độ từ - 28ºC÷- 35 ºC là điều kiện lý tưởng cho mục đích cấp đông, thay vì hiện nay vẫn phổ biến bằng công nghệ cấp đông gió, do hệ số truyền nhiệt và nhiệt dung riêng thấp hơn nhiều so với chất lỏng nên cần phải tạo được nguồn nhiệt độ thấp hơn (- 45 ºC ÷ - 55 ºC)

Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu phát triển từ các hỗn hợp chất lỏng có đặc tính phù hợp làm chất tải lạnh ở nhiệt độ thấp như hỗn hợp Propylene Glycol, hỗn hợp cồn Ethanol Trong đó, công nghệ lạnh đông TOMIN đã đưa ra giải pháp kỹ thuật sử dụng chất tải lạnh từ cồn Ethanol để điều chế ra hỗn hợp chất lỏng có đặc tính ổn định ở dải nhiệt độ cấp đông khoảng - 31 ºC, từ đó đã thiết kế các tủ cấp đông nhanh có công suất 30 ÷ 300 kg/giờ Nguyên lý làm việc của tủ đông TOMIN, nguyên liệu sau khi sơ chế được bao gói xếp vào ngăn giá có thiết

kế di động bằng cơ cấu nâng hạ để nhúng cả khối nguyên liệu xuống buồng chứa chất lỏng có nhiệt độ - 31 ± 2 ºC, thời gian cấp đông tùy thuộc vào độ dày nguyên liệu và cấu trúc thực phẩm khác nhau cho đến khi đạt tâm sản phẩm - 18 ºC, để gia tăng tốc độ truyền nhiệt buồng chứa chất lỏng được khuấy tuần hoàn trao đổi nhiệt với thiết bị bay hơi của hệ thống máy lạnh [30]

Theo catalo chào hàng của Công ty Technican (Nhật Bản) về thiết bị lạnh đông TOMIN đã đưa ra bảng đánh giá so sánh về tính năng kỹ thuật, chi phí sản xuất, giá thành thiết bị công nghệ theo 4 công nghệ khác nhau gồm: cấp đông

Cấp đông gió kết hợp từ trường (CAS)

Cấp đông gió tăng cường (-60ºC)

Cấp đông cacbon lỏng (-75ºC)

Công

nghệ cấp

đông

Cấp đông bằng chất lỏng

Cấp đông bằng quạt gió kết hợp

từ trường

Cấp đông bằng quạt gió

Cấp đông bằng cacbon lỏng

Chất

lượng

sản phẩm

- Tươi nguyên như thực phẩm tươi sống

- Hàm lượng nước kết tinh 2÷3 µm

- Không phá hủy tế bào

- Không chảy nước khi rã đông

- Không chọn phương pháp rã đông

Theo đánh giá năm 2007 tại hội nghị thường niên của Hiệp hội điện Lạnh Nhật Bản, từ trường không cho thấy hiệu quả trong việc cấp đông và cũng không ảnh hưởng đến chất lượng

- Được mọi người biết đến như là thực phẩm đông lạnh thông thường

- Hàm lượng nước kết tinh:

80÷100 µm

- Xảy ra sự phá hủy tế bào do kết tinh

- Chảy nước khi

rã đông

- Mất độ tươi và hương vị

- Thực phẩm đông lạnh cao cấp hàng đầu

- Hàm lượng nước kết tinh

từ 50÷60 µm

- Không so được với thực phẩm tươi sống

Khoảng 120÷180 phút

Khoảng 120

÷180 phút

Khoảng 30÷40 phút

13

Cấp đông siêu tốc kiểu chất lỏng TOMIN

Cấp đông gió kết hợp từ trường (CAS)

Cấp đông gió tăng cường (-60ºC)

Cấp đông cacbon lỏng (-75ºC)

thịt bò độ

dày 2cm)

Đặc tính - Không cần giữ

trong phòng lạnh

- Không cần thời gian kết đông dài, thậm chí cả chế phẩm

có nhiệt độ cao

- Dễ vận hành -Giá thành thấp (Chi phí ban đầu, chi phí vận hành)

- Dễ vận hành

- Vẫn còn ý kiến trái chiều

về tính hiệu quả của từ trường -Giá thành cao (chi phí ban đầu, chi phí vận hành)

-Phát sinh

không đồng dạng

- Sử dụng rộng rãi cho việc cấp đông cá ngừ

- Giá thành thấp (chi phí ban đầu, chi phí vận hành)

- Dễ vận hành

- Cần thời gian dài để kết đông

- Chảy nước khi

rã đông

- Chế phẩm tương đối tốt

- Chi phí vận hành cao

- Có khả năng cao là chế phẩm trên 12 mm

sẽ bị đứt gãy

Tiếp theo là công nghệ cấp đông bằng chất lỏng WIN của công ty Dong hwa Win Co., Ltd (Hàn Quốc) Tuy nhiên ở nhiệt độ -35ºC, chất tải lạnh lỏng bị biến đổi trạng thái sệt, độ nhớt tăng và không ổn định được năng suất cấp đông do khả năng truyền nhiệt giảm Điều này cho thấy công nghệ cấp đông bằng chất lỏng WIN chưa có giải pháp kiểm tra và giám sát được sự thay đổi (tỷ lệ thành phần, nồng độ hỗn hợp ) dẫn đến sự không ổn định của các thông số nhiệt vật lý của hỗn hợp chất lỏng

Về cơ sở khoa học thì công nghệ cấp đông bằng chất lỏng so với công nghệ cấp đông bằng không khí cưỡng bức có tính năng vượt trội được đánh giá trên 2 điểm cơ bản:

(i) Tốc độ cấp đông nhanh: Bằng số liệu so sánh 2 thông số có ảnh hưởng

lớn đến “tốc độ truyền nhiệt” là nhiệt dung riêng và hệ số truyền nhiệt tương

14

ứng của không khí (0,026 kJ/kg.K; 0,024 W/m.K) và nước (2,09 kJ/kg.K; 2,326 W/m.K) ở cùng điều kiện tiêu chuẩn áp suất 0,98 bar, nhiệt độ 0 ºC Điều này cho thấy sự chênh lệch đến hàng trăm lần giữa không khí và nước nói riêng và giữa không khí và chất lỏng cụ thể nói chung Vấn đề xác định được chất lỏng sử dụng làm chất tải nhiệt cần có: nhiệt dung riêng và hệ số truyền nhiệt lớn, mặt khác một thông số quan trọng là có nhiệt độ đông đặc thấp, ít bay hơi, không gây cháy nổ, dễ điều chế với chi phí phù hợp và thân thiện môi trường, hiện là bài toán đặt ra đối với các nhà khoa học [17]

(ii) Hiệu quả về sử dụng năng lượng: Cũng chính từ tốc độ truyền nhiệt của

không khí kém hơn nhiều so với chất lỏng nên công nghệ cấp đông gió cần nhiệt độ không khí lạnh (-50 ºC ÷ - 55 ºC) tương ứng nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phải ở mức thấp - 60 ºC ÷ - 65 ºC, mặt khác cần phải tăng tốc độ đối lưu gió, cả hai giải pháp đều dẫn đến chi phí năng lượng tiêu tốn lớn hơn cho quá trình cấp đông Đặc biệt nhiệt độ sôi của môi chất lạnh càng thấp thì năng suất lạnh càng giảm (tương ứng áp suất sôi thấp) Trong khi với công nghệ cấp đông bằng chất lỏng do “tốc độ truyền nhiệt lớn” nên mức chênh lệch nhiệt độ ∆t (so với yêu cầu nhiệt độ tâm sản phẩm đạt -18 ºC) không cần quá lớn, thực tế cho thấy nhiệt độ chất tải lạnh lỏng chỉ cần

- 31 ± 3 ºC, từ đó có thể xác định nhiệt độ sôi của môi chất lạnh khoảng -

41 ± 3 ºC (∆t = -10 ºC) So sánh nhiệt độ sôi của môi chất lạnh ở 2 phương

án cấp đông gió và cấp đông bằng chất lỏng cho thấy phương án cấp đông gió thấp hơn đến 20 ºC [17] Từ cơ sở phân tích trên cho thấy công nghệ cấp đông bằng chất lỏng có ưu điểm vượt trội ở 2 điểm (i) và (ii)

- Ưu điểm của công nghệ cấp đông bằng chất lỏng:

 Tốc độ cấp đông nhanh “siêu tốc” do tính chất truyền nhiệt của chất lỏng

 Khả năng cấp đông đồng đều theo mẻ do chất lỏng tiếp xúc đều

 Không bị hao hụt trọng lượng do có lớp bao gói

 Giữ được trạng thái tươi nguyên do thời gian cấp đông nhanh không phá

vỡ cấu trúc

15

 Bề mặt sản phẩm không bị bám băng, tăng giá trị cảm quan

 Quá trình rã đông, sản phẩm trong bao gói nên không bị ngưng nước;

 Chi phí đầu tư hợp lý so với công nghệ CAS

- Hạn chế của công nghệ cấp đông bằng chất lỏng:

 Hiệu quả thấp với vật có kích thước lớn và không đồng nhất;

 Phải sử dụng bao bì chuyên dụng

 Phải thường xuyên kiểm soát các thông số vật lý của chất lỏng do sự thay đổi thành phần, nồng độ của hỗn hợp dẫn đến sự thay đổi trạng thái

 Chất lỏng dễ bị kết tinh hoặc chuyển pha cục bộ tại thiết bị bay hơi gây

bó tắc

1.4 Các công nghệ cấp đông hiện nay tại Việt Nam

Tại Việt Nam ngành kỹ thuật lạnh và lạnh đông đã có bước phát triển vượt bậc từ thập niên 80 của thế kỷ 20, đặc biệt là ngành chế biến thủy sản Đến nay về

kỹ thuật lạnh đông truyền thống gồm có cấp đông gió cưỡng bức, cấp đông tiếp xúc, cấp đông băng chuyền liên tục IQF Tuy vậy về lĩnh vực nghiên cứu phát triển công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và cải thiện chất lượng sản phẩm lạnh đông còn ít được quan tâm, chủ yếu mới kế thừa và phát triển các thành tựu KH&CN trên thế giới đã được thương mại hóa, trong đó thiết

bị cấp đông dạng băng chuyền vít xoắn phải nhập khẩu đồng bộ của nước ngoài Công nghệ lạnh sử dụng chất tải lạnh lỏng đã được ứng dụng khá rộng rãi trong ngành bia, nước giải khát, tuy vậy ở chế độ nhiệt độ làm việc của chất tải lạnh khoảng -10 ºC ÷ -12 ºC, sử dụng hỗn hợp Glycol và nước Trong công nghệ sản xuất nước đá và kem đã thường sử dụng chất tải lạnh bằng nước muối (NaCl)

có nhiệt độ làm việc -15 ºC ÷- 18 ºC (sản xuất kem), - 10 ºC ÷ -12 ºC (sản xuất đá) Tuy vậy hiện tượng chuyển pha và bó băng cục bộ vẫn xảy ra trong quá trình làm việc, đòi hỏi chế độ kiểm tra định kỳ để chuẩn độ [2]

Nhằm đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm đông lạnh và giảm chi phí sản xuất, hiện nay tại Việt Nam, xu hướng nghiên cứu điều chế chất tải lạnh

16

lỏng mới có nhiệt độ sôi thấp nhằm đưa vào ứng dụng trong lĩnh vực cấp đông đang được các nhà khoa học quan tâm Năm 2017, nhóm nghiên cứu của Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã điều chế thành công ra chất tải lạnh lỏng từ nguyên liệu chính là ethanol và một số phụ gia; cho phép hoạt động

ổn định ở độ âm sâu tới - 35ºC với độ nhớt thấp ≈ 7 cP, điểm chuyển pha - 40ºC

và điểm đóng băng là - 45ºC, giá trị pH ≈6, không ăn mòn vật liệu và an toàn vệ sinh thực phẩm

Tuy nhiên, công tác nghiên cứu điều chế chất tải lạnh lỏng từ ethanol mới chỉ dừng ở bước điều chế và đánh giá tính chất của chất tải lạnh lỏng mà chưa có báo cáo đánh giá đầy đủ ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm được cấp đông bằng chất tải lạnh lỏng

1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm đông lạnh

Chất lượng sản phẩm đông lạnh phụ thuộc nhiều vào quá trình hình thành tinh thể băng trong sản phẩm Quá trình cấp đông càng chậm thì xu hướng các phân tử nước bị dồn nén vào tâm, sau khi kết đông dẫn đến sự hình thành các tinh thể đá lớn hình kim gây tổn thương đến cấu trúc mô tế bào của sản phẩm Đặc biệt đối với sản phẩm có kích thước càng lớn, thời gian cấp đông kéo dài dẫn đến tổn thương càng nhiều Khi rã đông, dịch bào thoát ra tạo nên hiện tượng chảy nước

ở sản phẩm đông lạnh sau tan băng

Theo nhiều nghiên cứu đã công bố, quá trình kết tinh nước trong sản phẩm khi được cấp đông đông lạnh bị ảnh hưởng bởi một số các thông số như: nồng độ các chất hòa tan (loại thực phẩm) và chất lượng ban đầu của thực phẩm, phương pháp cấp đông và tốc độ cấp đông, điều kiện trước khi cấp đông

1.5 1 Loại sản phẩm cấp đông

Trạng thái của nước trong sản phẩm đông lạnh thể hiện độ ổn định và chất lượng của sản phẩm thuỷ sản cấp đông Do có tính chất đặc trưng, nên chúng đóng vai trò quan trọng trong phản ứng phân huỷ tế bào ở nhiệt độ lạnh và nhiệt độ lạnh

17

đông Nước trong sản phẩm thuỷ sản đông lạnh được phân thành hai loại là nước

tự do và nước liên kết Nước liên kết thường không đông ở nhiệt độ dưới -40ºC [20, 29, 31], nước tự do kết tinh ở -17,7 ºC ÷ -30ºC phụ thuộc vào từng loại thuỷ sản khác nhau [25, 34] Nhiệt độ kết tinh của nước liên kết và nước tự do phụ thuộc vào từng loại nguyên liệu (bảng 1.4) [39] Mỗi nguyên liệu có thành phần axit béo và hàm lượng protein là khác nhau do đó có một nhiệt dung riêng và hàm nhiệt là khác nhau Kết quả là để kết tinh nước thì mỗi sản phẩm có nhiệt lượng cần thiết để cấp đông 1kg mỗi loại thực phẩm rất khác nhau Bên cạnh đó, sản phẩm có hàm lượng dầu càng cao thì hàm lượng nước tự do càng ít; và hầu hết nhiệt được lấy đi trong quá trình cấp đông là thay đổi nước thành băng; do đó, nếu

có ít nước, thì lượng nhiệt sẽ cần phải được lấy đi để cấp đông cá là ít hơn Điều này tác động trực tiếp đến thời gian cấp đông và sự hình thành các tinh thể đá trong sản phẩm đông lạnh Khi tốc độ cấp đông nhanh sẽ tạo ra các mầm tinh thể

-33,5/-16,2

-34,0/32,2

Cá hồi cầu vồng(Oncorhynchus mykiss) -30,8 22,7

1.5 2.Ảnh hưởng của chế độ cấp đông đến tốc độ cấp đông và chất lượng

18

sản phẩm

Chất lượng sản phẩm đông lạnh liên quan chặt chẽ với tốc độ cấp đông Tốc

độ cấp đông không chỉ phụ thuộc vào nguyên liệu mà còn phụ thuộc vào chế độ công nghệ cấp đông Với các chế độ công nghệ cấp đông có hệ số truyền nhiệt lớn

sẽ cho nhiệt độ giảm nhanh với thời gian làm lạnh ngắn; khi đó thì các biến đổi hoá học diễn ra với tốc độ rất chậm, ít hư hỏng, chất lượng thực phẩm được đảm bảo Số lượng và kích thước của tinh thể đá bị tác động trực tiếp bởi phương pháp cấp đông và ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của thực phẩm đông lạnh Chế độ công nghệ cấp đông có hệ số truyền nhiệt cao giúp tốc độ cấp đông nhanh sẽ tạo

ra các mầm tinh thể đá nhỏ và đồng nhất, số lượng và kích thước của tinh thể đá được xem là một tham số quan trọng để đánh giá ảnh hưởng của phương pháp cấp đông lên sự thay đổi chất lượng của sản phẩm đông lạnh Bên cạnh đó, tốc độ đối lưu càng cao thì thời gian cấp đông càng nhanh do hệ số toả nhiệt đối lưu tăng, kết

quả hệ số truyền nhiệt tăng [21, 22]

Bảng 1.5 Hệ số truyền nhiệt của một số thiết bị cấp đông [17]

Loại thiết bị cấp đông Đặc điểm cấp đông Hệ số truyền nhiệt

Bảng 1.6 Hệ số truyền nhiệt của một số tác nhân lạnh [40]

Tác nhân lạnh Nhiệt độ tác nhân lạnh

là 3 giờ; sau đó đưa đi bảo quản tại -20 ºC trong thời gian 12 tháng Kết quả cho thấy phương pháp cấp đông bằng IQF với tốc độ cấp đông nhanh và thời gian ngắn đã hạn chế sự biến đổi chất lượng tốt hơn phương pháp cấp đông trực tiếp Nguyên nhân được giải thích là do hàu được cấp đông bằng IQF được cấp đông với tốc độ nhanh hơn nên mức độ tổn thương cấu trúc mô tế bào của sản phẩm ít hơn trong mẫu hàu cấp đông gió trực tiếp (CPF) Cũng theo kết quả nghiên cứu,

tỷ lệ tách nước sau rã đông của phương pháp IQF (16,5%) giảm 50% so với phương pháp cấp đông CPF (27,5%); Sau rã đông, hàm lượng nước trong mẫu cấp đông IQF (81,2%) cao hơn 1,2% so với mẫu cấp đông CPF (80,0%), nhưng

sự mất nước thay đổi không có ý nghĩa trong suốt 12 tháng bảo quản [35]

Kết quả được tìm thấy tương tự với Hyun-Wook Kim và cs (2018) khi nghiên cứu ảnh hưởng của hai phương pháp cấp đông là cấp đông gió và cấp đông bằng nitơ lỏng đến tốc độ cấp đông và chất lượng sản phẩm thịt bò sau rã đông cho thấy, sản phẩm được cấp đông đến tâm đạt - 18ºC, với kích thước sản phẩm

là ≈ 8 cm × 13 cm × 5 cm, khi đó phương pháp cấp đông gió có thời gian cấp đông

là 294 phút và thời gian cấp đông bằng ni tơ lỏng là 23 phút; kết quả cũng chỉ ra rằng với mức độ với thời gian cấp đông ngắn đã làm giảm kích thước của các tinh thể đá được hình thành [23] Cũng tương đồng với kết quả trên, Grujić và cs (1993) đã chứng minh thịt bò cấp đông đến - 20ºC bằng phương pháp hầm gió cho thời gian cấp đông là 142 phút, mẫu thịt hình thành tinh thể đá không đồng nhất

và to hơn so với thịt bò khi được cấp đông bằng ni tơ lỏng với thời gian cấp đông

20

là 8,2 phút [16] Năm 1985, trong báo cáo của Rahelic và cs đã chỉ ra rằng thăn thịt bò có thời gian cấp đông là 336 phút khi cấp đông bằng hầm gió đã hình thành các mầm tinh thể đá ở thể không đồng nhất trong khi mẫu thịt bò cấp đông bằng

ni tơ lỏng có thời gian cấp đông ngắn là 10 phút với các vùng tinh thể đá hình thành đồng nhất và ở kích thước nhỏ [33]

1.5.3 Độ dầy của lớp màng bao gói

Một số sản phẩm cấp đông được đóng gói trước nên khi cấp đông làm tăng nhiệt trở Đặc biệt khi bao gói có lọt các lớp khí bên trong tạo ra lớp cách nhiệt thì làm tăng đáng kể thời gian cấp đông Bên cạnh đó, độ dầy của lớp màng bao gói ảnh hưởng có ý nghĩa đến khả năng truyền nhiệt, đặc biệt đối với màng bao bì bao gói (không phải là coating) có thể giảm khả năng truyền nhiệt từ 14% đến 5% [36]

1.5.4 Hình dạng và kích thước sản phẩm

Thời gian cấp đông phụ thuộc vào kích thước sản phẩm thực phẩm Người

ta nhận thấy thời gian cấp đông tăng lên một cách nhanh chóng nếu tăng chiều dày thực phẩm Mối quan hệ này không theo qui luật tuyến tính mà theo bậc bình phương của chiều dày Đối với sản phẩm dầy dưới 50mm, tăng gấp đôi độ dầy có thể tăng gấp đôi thời gian cấp đông trong khi tăng gấp đôi độ dầy từ 100mm trở lên có thể làm tăng thời gian cấp đông gấp bốn lần Tốc độ cấp đông thay đổi khi

độ dầy thay đổi và phụ thuộc vào tầm quan trọng tương đối của hệ số truyền nhiệt

của từng loại của cá [7]

Hình dạng của thực phẩm cũng ảnh hưởng tới tốc độ làm lạnh Hình dạng

có liên quan tới diện tích tiếp xúc Sản phẩm càng nhỏ sẽ có diện tích tiếp xúc càng lớn nên thời gian cấp đông nhanh Các sản phẩm cấp đông dạng khối (block)

có thời gian cấp đông khá lâu, nhưng dạng rời thì thời gian ngắn hơn nhiều [8, 9]

1.5.5 Diện tích bề mặt tiếp xúc với sản phẩm

Diện tích tiếp xúc giữa thực phẩm với tác nhân hoặc với bề mặt làm lạnh

21

tăng thì thời gian làm lạnh giảm Khả năng tiếp xúc kém có thể là do đá trên các khay, các gói có độ dầy không đồng đều, một phần chứa đầy hoặc lỗ rỗng ở bề mặt giữa các gói sản phẩm trong khay chứa cấp đông Khi các gói sản phẩm xếp liền kề nhau thường đi kèm với khoảng trống bên trong và điều này cũng dẫn đến

sự trao đổi nhiệt kém [14, 18]

1.6 Sự biến đổi chất lượng thực phẩm trong quá trình cấp đông

1.6 1 Biến đổi cấu trúc thực phẩm

Trong quá trình cấp đông nước tách ra và đông thành các tinh thể, làm cho sản phẩm trở nên rắn, tăng thể tích Khi nước trong thực phẩm kết tinh tạo thành mạng tinh thể xen kẽ giữa các thành phần khác tạo ra cấu trúc vững chắc, nhưng khi làm tan băng, phục hồi trạng thái ban đầu thì cấu trúc thực phẩm bị mềm yếu hơn, kém đàn hồi hơn do các tinh thể làm rách cấu trúc liên kết tế bào thực phẩm [17, 21, 40]

1.6.2 Biến đổi màu sắc thực phẩm

Chất lượng của thuỷ sản thường được đánh giá bởi hình dạng bên ngoài, và

sự biến đổi màu sắc của sản phẩm.Sự mất màu hồng ở các loài giáp xác là kết quả

từ sự biến màu của hợp chất carotenoid Bản chất của việc thay đổi màu sắc sản phẩm thuỷ sản cấp đông đến nay vẫn chưa được nghiên cứu rõ ràng

Đối với dòng sản phẩm mực, sự thay đổi hình dáng và màu sắc được xem

là chỉ số quan trọng cho sự thay đổi chất lượng mực Chất lượng mực giảm theo mức độ chuyển màu hồng sang màu nâu đỏ [24, 26] Màu hồng đậm hơn và lan rộng xuất hiện tăng dần cùng với thời gian bảo quản [27] Sự thay đổi màu là do sắc tố trên da mực bị phá vỡ, sự đổi màu hồng trên da mực trong quá trình sơ chế

và bảo quản liên quan đến việc giảm chất lượng và khả năng chấp nhận của người tiêu dùng Nguyên nhân sự chuyển màu được giải thích là do các tế bào chứa sắc

tố bị vỡ giải phóng sắc tố ra ngoài và sắc tố làm biến đổi mầu của sản phẩm Nhìn chung, loài mực trưởng thành thường có màu hồng phát triển hơn mực nhỏ và có

1.6.3 Hiện tượng khuyếch tán nước

Khi cấp đông xảy ra hiện tượng khuyếch tán nước trong cấu trúc thực phẩm, nước khuyếch tán là do các nguyên nhân:

+ Sự chênh lệch nhiệt độ gây nên do chênh lệch mật độ

+ Sự lớn lên của tinh thể nước đá luôn thu hút nước từ những vị trí chưa kết tinh dẫn đến làm cho nước từ nơi có nồng độ chất tan thấp chuyển đến nơi có nồng

độ chất tan cao Sự di chuyển của nước thực hiện nhờ tính bám thấm và mao dẫn của cấu trúc thực phẩm Động lực của quá trình khuyếch tán, làm cho nước di chuyển từ trong tế bào ra gian bào và từ trong ra ngoài, từ vị trí liên kết ra tự do Khi nước khuyếch tán cấu trúc tế bào co rút, một số chất tan biến tính, dẫn đến làm tan một phần thực phẩm gần bề mặt [17, 40]

1.6.4 Biến đổi vi sinh vật trong thực phẩm

Sự phát triển của vi sinh vật phụ thuộc vào quá trình thao tác trong quy trình sản xuất: tiếp nhận nguyên liệu, sơ chế, đóng gói, nhiệt độ bảo quản và phân phối sản phẩm Thông thường, vi sinh vật bị ức chế ở -12°C, và bị ức chế toàn bộ quá trình trao đổi chất tế bào ở -18°C [32] Trong quá trình đông lạnh, vi sinh vật ưa

23

nóng bị tiêu diệt, phần lớn vi sinh vật chỉ bị ức chế, nhưng sự có mặt của các vi sinh vật còn lại sẽ tăng dần trong quá trình bảo quản đông [13]

1.7 Quy trình công nghệ sơ chế, bảo quản lạnh đông thuỷ sản

Theo TCVN 7265:2015 (CAC/RCP 52-2003) về “Quy phạm thực hành đối với thuỷ sản và sản phẩm thuỷ sản” thì quy trình sơ chế, chế biến và bảo quản lạnh đông sản phẩm thuỷ sản nhìn chung qua các bước cơ bản như sau:

Trong đó:

- Tiếp nhận nguyên liệu: nguyên liệu khi tiếp nhận phải được bảo quản trong

điều kiện lạnh nhiệt độ từ 0 ÷ 4oC Cần được làm sạch cẩn thận và làm lạnh đến nhiệt độ tan băng 0ºC, càng sớm càng tốt, nguyên liệu từ khi tiếp nhận đến khi sơ chế không để quá 48 giờ [4]

- Sơ chế: phụ thuộc từng loại sản phẩm/đối tượng khác nhau mà có cách sơ

chế khác nhau Đối với sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê thì thông thường khi sơ chế tiến hành lột da, lọc bỏ xương và sơ chế thành 03 loại sản phẩm khác nhau (xay nghiền, dạng viên nhỏ, dạng thanh) [4]

- Bao gói: thường sử dụng màng chất dẻo có độ dầy khác nhau, chủ yếu là

màng PA để bao gói đối với cá ngừ đại dương phi lê: Bao bì dùng để bao gói sản phẩm phải sạch, phù hợp với mục đích sử dụng và được sản xuất từ vật liệu an toàn dùng để chứa đựng thực phẩm Sản phẩm sau sơ chế cần thực hiện việc phân loại và đóng gói ngay để tránh làm hư hỏng sản phẩm [4];

Quá trình bao gói yêu cầu:

 Phải cân thực phẩm đã bao gói bằng cân đã được hiệu chuẩn thích hợp để đảm bảo cân đúng khối lượng;

Nguyên liệu Sơ chế Bao gói Bảo quản tiền đông Cấp đông Bảo quản

24

 Trên bao gói và nhãn sản phẩm phải công bố các thành phần trong thực phẩm theo khối lượng giảm dần, kể cả những phụ gia được sử dụng và phụ gia vẫn còn trong thực phẩm;

 Tất cả thao tác đóng gói và bao gói phải đảm bảo sản phẩm đông lạnh vẫn còn lạnh và giảm thiểu việc tăng nhiệt độ trước khi đưa trở lại vào kho lạnh;

- Bảo quản chờ đông: Việc chế biến thực phẩm diễn ra trong một thời gian khá lâu, vì vậy khi chế biến được khay sản phẩm nào, người ta sẽ tạm cho vào các kho chờ đông để tạm thời bảo quản, chờ cho đủ khối lượng cần thiết cho 01 mẻ cấp đông mới đem cấp đông Nhiệt độ phòng chờ đông -2 ÷ 4°C sau khi tiếp nhận; phương tiện bảo quản lạnh cần có thiết bị theo dõi nhiệt độ (tốt nhất là thiết bị ghi liên tục) để theo dõi và ghi lại nhiệt độ môi trường một cách hợp lý; phải tránh sự chậm trễ không cần thiết trong suốt quá trình bảo quản lạnh để ngăn ngừa sự suy

giảm chất lượng [4]

- Cấp đông: Các thông số thời gian/nhiệt độ được xây dựng cần đảm bảo đông lạnh sản phẩm nhanh chóng và cần lưu ý loại thiết bị cấp đông, công suất, kích cỡ, hình dạng sản phẩm và sản lượng Việc sản xuất phải dựa trên công suất cấp đông của thiết bị chế biến; Cần thường xuyên theo dõi nhiệt độ sản phẩm

để đảm bảo tính toàn vẹn của hoạt động cấp đông bởi vì nó liên quan tới nhiệt độ của tâm sản phẩm[4]

- Bảo quản đông lạnh sản phẩm yêu cầu đảm bảo các yếu tố sau [4]:

 Phương tiện bảo quản phải có khả năng duy trì sản phẩm đông lạnh ở nhiệt

độ không lớn hơn -18°C với sự dao động của nhiệt độ là tối thiểu (± 3°C);

 Khu vực bảo quản có một nhiệt kế chỉ thị đã hiệu chuẩn Khuyến cáo nên lắp đặt một nhiệt kế tự ghi;

 Cần bảo quản tất cả thành phẩm trong thiết bị cấp đông có lưu thông không khí thích hợp

1.8 T ổng quan về màng bao gói polyamides (PA)

25

Nylons hoặc polyamides (PA) là một nhóm gồm các polyme tổng hợp Từ

"nylon" trước đây là tên thương mại của DuPont, thường được sử dụng ở Mỹ Polyamides được hình thành bằng cách trùng hợp ngưng tụ diamin và một axit dibasic hoặc bằng cách trùng hợp một số axit amin Nhóm chức amide (-CONH-) luôn có trong cấu trúc chính của màng bao gói polyamides

Dựa trên phương pháp trùng hợp có thể xác định được hai loại PA Một nhóm được tạo ra bằng cách polyme hóa một hỗn hợp diamin và diacid Chúng có thể được đặt tên bằng số lượng các nguyên tử cacbon trong các diacid thẳng và các đường diamin thẳng được tạo ra Do đó nylon 6,6 được hình thành từ một amin 6-cacbon cộng với axit 6-cacbon Nhóm khác của PA được hình thành từ chỉ một loại monomer, một amino acid, và được xác định bởi số lượng cacbon trong amino acid đó Ví dụ, nylon 6 được tạo thành từ một axit amin 6-carbon Hai loại PA này

có các đặc tính vật lý và hóa học tương tự nhau Số lượng cacbon trong cấu trúc ảnh hưởng đến tính chất của PA Các chuỗi cacbon dài hơn (nhóm -CH2- nhiều hơn) dẫn đến chất dẻo có điểm nóng chảy thấp hơn và tăng khả năng chống lại hơi nước

Polyamid có độ trong tốt; có khả năng chịu dầu, hóa học, và sức mạnh cơ học trong một phạm vi rộng của nhiệt độ (-70 ÷ - 220°C) Tính bền cơ lý cao: chịu va chạm, chống trầy xước, mài mòn, xé rách, thủng bao bì Tính chống thấm khí, hơi nước tốt Không bị tác động của acid yếu, kiềm yếu nhưng bị hư hỏng với acid và kiềm nồng độ cao Không bị hư hỏng bởi chất béo, tính chống thấm béo cao Khả năng in ấn tốt, không cần xử lý bề mặt trước khi in

Màng bao gói PA được sử dụng để bao gói các sản phẩm cần hút chân không Loại màng bao gói này đảm bảo chất lượng tốt, hơn nữa còn mang đến nhiều ưu điểm như: chống ẩm, chống thấm, chống nấm mốc và khả năng hút chân không hiệu quả, bảo quản được thực phẩm tốt Màng PA dùng trong bảo quản các sản phẩm đông lạnh yêu cầu đảm bảo có tính chất cản thấm khí, thấm hơi nước tốt, do

đó thông thường yêu cầu là màng ghép hai lớp với độ dày từ 80 µm đến 180 µm,

26

tuỳ theo mức độ yêu cầu của hút chân không và sản phẩm được bao gói [19]

1.9 Phương pháp đánh giá cảm quan thủy sản QIM

Phương pháp chỉ số chất lượng (Quality Index Method - QIM) đã được giới thiệu và nghiên cứu rộng rãi như là một phương pháp thay thế cho các phương pháp cảm quan khác thường được sử dụng Ban đầu phương pháp được xây dựng bởi các nhà nghiên cứu từ Đơn vị Nghiên cứu Thực Phẩm Tasmania (Bremner 1985) và được giới thiệu lần đầu tiên ở Úc năm 1985

QIM là một phương pháp nhanh chóng và đơn giản để xác định độ tươi trong các sản phẩm thủy sản QIM dựa trên đánh giá khách quan các thông số cảm quan nhất định của thủy sản (hình dáng bên ngoài, mùi và cấu trúc, ) trong suốt quá trình bảo quản của thủy sản QIM sử dụng hệ thống điểm từ 0-3 điểm cho mỗi thuộc tính cảm quan tùy thuộc vào mức độ biến đổi của chúng trong quá trình bảo quản Các điểm thành phần cho từng thuộc tính cảm quan được cộng lại để đưa ra điểm số chung về cảm quan được gọi là chỉ số chất lượng (QI – Quality Index)

QI cho điểm số không cho thủy sản rất tươi và khi tổng số điểm càng lớn thì chất lượng thủy sản càng giảm

Mỗi loài thủy sản khác nhau sẽ được xây dựng một bảng QIM khác nhau

và điểm chỉ số chất lượng cũng khác nhau tùy thuộc vào mức độ biến đổi của chúng trong quá trình bảo quản Do đó, cần phải xây dựng sơ đồ QIM cụ thể cho từng loài và sản phẩm thủy sản khác nhau Ngoài ra, khả năng áp dụng của QIM cần được đánh giá cho từng điều kiện bảo quản khác nhau (đông lạnh, đá lỏng, siêu lạnh, đóng gói thay đổi khí quyển, ) Mục đích của việc phát triển QIM cho các loài thủy sản khác nhau là tìm mối quan hệ tuyến tính giữa QI và thời gian bảo quản thủy sản trong đá

Ưu điểm của phương pháp QIM là: Các cảm quan viên phải đánh giá tất cả các thông số trong thang phân loại (họ không thể xác định thông số nào là quan trọng nhất); QIM là một phương pháp khách quan và dễ dàng sử dụng so với các

27

phương pháp cảm quan khác, bao gồm tài liệu hướng dẫn rất dễ hiểu và dễ sử dụng; Chỉ số chất lượng tăng tuyến tính theo thời gian bảo quản trong đá, thông tin này có thể dùng để quản lý chất lượng trong chế biến thủy sản [1,3]

1.10 Lu ận giải những vấn đề cần nghiên cứu

Từ các kết quả nghiên cứu trên cho thấy một số vấn đề liên quan đến cấp đông cá ngừ đại dương phi lê bằng chất tải lạnh lỏng cần được xem xét như sau: Khi xem xét lựa chọn đối tượng nghiên cứu cho đề tài cho thấy, cá ngừ có sản lượng hàng năm rất lớn, và là một ngành hàng xuất khẩu chủ lực của thủy sản Việt Nam, đem lại kim ngạch khoảng 700 triệu USD mỗi năm.Việc bảo quản cá ngừ

để vẫn giữ được độ tươi ngon và các chất dinh dưỡng sau khi đánh bắt là một yêu cầu quan trọng Hiện nay, phương pháp cấp đông cá ngừ phục vụ nội tiêu và xuất khẩu đang được sử dụng mới chỉ dừng lại ở công nghệ IQF với thời gian cấp đông dao động từ 30÷ 45 phút, thời gian cấp đông lâu tạo ra mầm tinh thể đá lớn Do vậy, nhiệm vụ nâng cao chất lượng sản phẩm cá ngừ cấp đông, hạn chế việc hình thành các tinh thể đá, duy trì được cấu trúc ban đầu của sản phẩm cá ngừ sau cấp đông, tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất là hết sức cần thiết

Với mục đích ứng dụng nâng cao chất lượng cá ngừ đông lạnh thì chất tải lạnh lỏng được điều chế từ ethanol có ưu điểm vượt trội do hoạt động ổn định ở nhiệt độ âm sâu (-35ºC), độ nhớt nhỏ (6÷7cP), không ăn mòn vật liệu (pH =5÷6), cho phép giảm thời gian cấp đông, từ đó giúp nâng cao chất lượng sản phẩm sau cấp đông, khắc phục được hiện tượng chuyển pha và bó băng cục bộ xảy ra trong quá trình làm việc của chất lạnh lỏng được điều chế từ glycerin hoặc từ muối NaCl trong khi chi phí sản xuất thấp hơn nhiều so với công nghệ cấp đông sử dụng các bon hoặc nitơ (khí, lỏng) Qua tổng quan tài liệu cho thấy, việc ứng dụng chất tải lạnh lỏng được điều chế từ ethanol vào trong cấp đông cá ngừ còn có một số vấn

đề chưa được giải quyết như sau:

28

- Chưa đánh giá được mức ảnh hưởng của nhiệt độ cấp đông và chế độ khuấy đến thời gian cấp đông và chất lượng sản phẩm cá ngừ đại dương phi lê sau cấp đông

- Chưa đánh giá được ảnh hưởng của độ dày sản phẩm thời gian cấp đông và chất lượng sản phẩm được cấp đông bằng chất lạnh lỏng

- Vật liệu bao gói: Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông lạnh, màng bao

bì PA yêu cầu đảm bảo phải có tính chất cản thấm khí, thấm hơi nước tốt để hạn chế quá trình ô xy hoá chất béo giúp sản phẩm được bảo quản lâu, do đó thông thường yêu cầu là màng ghép hai lớp với độ dày từ 80 µm đến 180 µm Độ dày vật liệu màng là yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ truyền nhiệt theo hướng hạn chế, mặt khác ở điều kiện nhiệt độ thấp và tiếp xúc trực tiếp với chất tải lạnh lỏng, cần phải được nghiên cứu một cách đầy đủ nhằm khai thác có hiệu quả và ATTP ở điều kiện ứng dụng

Để có thể ứng dụng chất tải lạnh lỏng được điều chế từ thành phần chính là ethanol vào cấp đông cá ngừ đại dương phi lê Việt Nam, các vấn đề đã nêu ra phía trên cần phải được tiến hành nghiên cứu đầy đủ và thấu đáo Để từ kết quả thu được trên cá ngừ đại dương phi lê sẽ là tiền đề để mở rộng ứng dụng cho các loại sản phẩm thuỷ sản khác