luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra việt nam

Đái vßi quá trình cấp đông có hß trợ tă tr°áng, c¢ sã lý thuyÁt và các mô hình toán về sự Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn các tính chất nhiãt vÁt lý cÿa thực phÁm trong quá trình cấp đông v¿

Đ¾I HâC ĐÀ NÀNG

TR¯àNG Đ¾I HàC BÁCH KHOA

NGUYàN THà TÂM THANH

NGHIÊN CĄU ĄNG DĀNG TĆ TR¯àNG Đ NÂNG CAO HIàU QUÀ CÂP ĐÔNG FILLET

CÁ TRA VIàT NAM

LUÀN ÁN TIÀN S)

ĐÀ NẴNG - 2023

Đ¾I HâC ĐÀ NÀNG

TR¯àNG Đ¾I HàC BÁCH KHOA

NGUYàN THà TÂM THANH

NGHIÊN CĄU ĄNG DĀNG TĆ TR¯àNG Đ NÂNG CAO HIàU QUÀ CÂP ĐÔNG FILLET

CÁ TRA VIàT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuÁt nhiát

LàI CAM ĐOAN

Tác giÁ xin cam đoan đây là công trình nghiên cāu cÿa bÁn thân tác giÁ Các kÁt quÁ nghiên cāu và các kÁt luÁn trong luÁn án này là trung thực, và không sao chép tă bất kỳ mát nguồn nào và d°ßi bất kỳ hình thāc nào Viãc tham khÁo các nguồn tài liãu (nÁu có) đã đ°ợc thực hiãn trích d¿n và ghi nguồn tài liãu tham khÁo đúng quy đánh

Nguyán Thá Tâm Thanh

TÓM TÂT

Cấp đông là quá trình làm nhanh thực phÁm đÁn nhiãt đá bÁo quÁn đß đ°a vào bÁo quÁn lâu dài Trong quá trình cấp đông, các tinh thß băng đ°ợc hình thành tă n°ßc không liên kÁt trong thực phÁm Khi cấp đông vßi thái gian lâu, do chênh lãch nhiãt đá bên trong và bên ngoài thực phÁm nên phân áp suất n°ßc bên trong lßn h¢n và n°ßc có xu h°ßng chuyßn dách tă bên trong ra bên ngoài, t¿o thành các tinh thß lßn chèn ép và làm rách màng tÁ bào thực phÁm, cấu trúc bá phá vỡ Khi rã đông, n°ßc bên trong thực phÁm chÁy ra bên ngoài làm hao hụt thực phÁm cũng nh° làm giÁm các tính chất ban đ¿u cÿa nó Ng°ợc l¿i khi quá trình làm l¿nh dián ra nhanh, trong thß tích thực phÁm t¿o nên nhiều tâm kÁt đông, n°ßc ít dách chuyßn, các tinh thß t¿o nên mán h¢n, cấu trúc thực phÁm đ°ợc bÁo toàn Nh° vÁy chất l°ợng thực phÁm sau cấp đông phụ thuác rất nhiều vào thái gian cấp đông, hay nói cách khác là tác đá truyền nhiãt

Các kÁt quÁ nghiên cāu lý thuyÁt đ°ợc trình bày trong luÁn án này đã giÁi quyÁt đ°ợc các bài toán c¢ bÁn liên quan đÁn sự phân bá tă tr°áng trong buồng cấp đông, bài toán truyền nhiãt 3 truyền chất kÁt hợp và xác đánh thái gian cấp đông lý thuyÁt trong tr°áng hợp cấp đông gió thông th°áng Đái vßi quá trình cấp đông có hß trợ tă tr°áng, c¢ sã lý thuyÁt và các mô hình toán về sự Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn các tính chất nhiãt vÁt lý cÿa thực phÁm trong quá trình cấp đông v¿n ch°a đ°ợc nghiên cāu nên ch°a đÿ c¢ sã đß mô phßng lý thuyÁt quá trình này Thay vào đó, đß đánh giá Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn quá trình cấp đông, mát sá thực nghiãm đã đ°ợc tiÁn hành ã 03 ph°¢ng pháp cấp đông khác nhau (cấp đông gió không có tă tr°áng, có hß trợ tă tr°áng dao đáng và có hß trợ tă tr°áng t*nh) d°ßi 03 māc nhiãt đá cấp đông (-30ðC, -35ðC, -40ðC) KÁt quÁ thực nghiãm này đã đ°ợc đ°a vào tính toán và phân tích hồi quy phi tuyÁn nhằm xác đánh ph°¢ng trình đ°áng cong cấp đông theo nhiãt đá không thā nguyên Tă kÁt quÁ này, sử dụng ph°¢ng pháp lặp và ph°¢ng pháp đồng d¿ng nhiãt đß tính toán hã sá truyền nhiãt KÁt quÁ cuái cùng cho thấy khi cấp đông có tă tr°áng t*nh, hã sá truyền nhiãt là lßn nhất và cao h¢n khoÁng 9,4% so vßi cấp đông gió thông th°áng

KÁt quÁ thực nghiãm đ¢n yÁu tá cho thấy tă tr°áng có Ánh h°ãng đÁn thái gian cấp đông, cụ thß là giúp giÁm thái gian cấp đông và chi phí điãn năng khi ã cùng điều kiãn nhiãt đá và vÁn tác không khí Điều này cũng cho thấy h°ßng đi đúng trong nghiên cāu đ°a tr°áng điãn tă vào hß trợ cho cấp đông fillet cá tra nhằm giÁm thái gian cấp đông, giÁm chi phí năng l°ợng và nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm

Tă kÁt quÁ thí nghiãm đ¢n yÁu tá, 29 thí nghiãm đa yÁu tá đã đ°ợc thiÁt lÁp theo ph°¢ng pháp quy ho¿ch thực nghiãm trực giao cấp 2 nhằm đánh giá Ánh h°ãng cÿa các thông sá công nghã đÁn thái gian cấp đông, tỷ lã hao hụt khái l°ợng và đá màu cÿa sÁn phÁm fillet cá tra KÁt quÁ phân tích sá liãu đã xây dựng đ°ợc 03 ph°¢ng trình hồi quy t°¢ng quan giữa các hàm mục tiêu và biÁn đ¿u vào, đồng thái cho thấy các thông sá này Ánh h°ãng lßn đÁn quá trình cấp đông Song song đó, ph°¢ng pháp tái °u hóa đa mục tiêu cũng đ°ợc áp dụng đß xác đánh giá trá hợp lý cÿa các thông sá công nghã khi tiÁn

hành cấp đông có sự hß trợ tă tr°áng t*nh, cụ thß là nhiãt đá cấp đông -42,7ðC, vÁn tác không khí 5,8 m/s, chiều dày fillet cá tra 15,4 mm và mÁt đá tă thông tái °u đ¿t 564,5 Gauss Đái vßi tă tr°áng dao đáng, do mÁt đá tă thông thay đổi theo thái gian nên các thí nghiãm đa yÁu tá ch°a thực hiãn đ°ợc

Thông qua kÁt quÁ nghiên cāu cÿa luÁn án này, có thß nhÁn thấy rằng, ngoài viãc giúp giÁm thái gian cấp đông, tă tr°áng còn giúp đÁm bÁo chất l°ợng sÁn phÁm đÁn sau khi rã đông, đ°ợc chāng minh cụ thß thông qua các thông sá nh° màu sÃc, đá cāng, đá dẻo, đá dai và tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau rã đông

Về màu sÃc, so sánh giữa ph°¢ng pháp cấp đông có hß trợ tă tr°áng và cấp đông

gió thông th°áng, giá trá L* thấp h¢n 15%, giá trá a* và b* cao h¢n l¿n l°ợt là 49,9% và

23,8% cho thấy sÁn phÁm đ°ợc cấp đông có hß trợ tă tr°áng giữ đ°ợc các chất carotenoid (carotene và xanthophyll) ổn đánh h¢n

Về tính chất c¢ lý, các phân tích thử cÃt cho thấy đá cāng và āng suất cÃt cÿa fillet cá tra khi cấp đông có hß trợ tă tr°áng lßn h¢n khoÁng 6,1% so vßi ph°¢ng pháp cấp đông gió thông th°áng Đồng thái, các phân tích TPA cho thấy so vßi các sÁn phÁm đ°ợc cấp đông gió thông th°áng thì các sÁn phÁm đ°ợc cấp đông có hß trợ tă tr°áng giữ đ°ợc đá đàn hồi, đá dẻo và đá dai cao h¢n l¿n l°ợt là 2,9%, 27,5% và 33,2%

Mặt khác, phân tích tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau khi rã đông cÿa các m¿u cá đ°ợc cấp đông có hß trợ tă tr°áng cũng thấp h¢n 55,7% cũng phÁn ánh t°¢ng tự kÁt quÁ đo c¢ lý và cho thấy khi cấp đông có hß trợ tă tr°áng, các tinh thß băng đ°ợc hình thành vßi kích th°ßc nhß h¢n và đồng đều nên khi rã đông s¿ giúp giữ đ°ợc vá ngon cÿa sÁn phÁm

ABSTRACT

Freezing is a long-term process of preserving food, helping food between its nutrients and a long shelf life During the freezing process, ice crystals are formed from unbound water in the lattice of the material and from the water in each cell, so the product is frozen As a result, these ice crystals tend to develop into relatively large crystals within the material; therefore, they tend to damage structures by disruption of cell walls as well as disrupt the integrity of frozen products When defrosted, water inside the food flows outside causing drip loss as well as reducing its original properties On the contrary, when the freezing process takes place rapidly, in the volume of food creates many freezing centers, less water shifts, the crystals make up smoother, therefore the food structure is preserved Thus, the quality of food after freezing depends a lot on the freezing time, or in other words, the rate of heat transfer

The theoretical research results presented in this thesis have solved the basic problems related to the distribution of the magnetic field (MF) in the freezing chamber, the problem of heat and mass transfer and the determination of the theoretical freezing time in the case of air blast freezing For the magnetic assisted freezing process, the theoretical basis and mathematical models of the effect of the MFs on the thermophysical properties of food during freezing have not yet been reported, so there is not enough basis to simulate this process theory Instead, to assess the effects of the MFs on the freezing process, several experiments were conducted in 03 different freezing methods (air blast freezing (ABF), oscillating magnetic field (OMF) and static magnetic field (SMF) assisted freezing process) in condition of 03 freezing temperatures (-30ðC , -35ðC, -40ðC) The experimental results were included in nonlinear regression and analysis to determine the equation of the freezing curve according to the dimensionless temperature From this result, the unique iterative algorithm was used to calculate the heat transfer coefficient The final result shows that on SMF process, the heat transfer coefficient is the largest and up to 9.4% higher than the ABF process

The results of single-factor experiments show that the magnetic field affects freezing time, in particular it helps to reduce freezing time and energy costs at the same conditions of air temperature and velocity This also shows the right direction in research to bring magnetic fields into support for freezing Pangasius fillet in order to reduce freezing time, reduce energy costs and improve product quality

From the results of single-factor experiments, 29 multi-factor experiments were established according to the method of orthogonal experiment planning level 2 to evaluate the effects of technological parameters on freezing time and freezing loss and color of Pangasius fillets The results of data analysis have built three regression equations correlated between the target functions and input variables, and at the same time showed that these parameters have a great influence on the freezing process In parallel, the multi-target optimization method is also applied to determine the fair value

of the technological parameters when conducting freezing with the support of static magnetic fields For oscillating magnetic fields, because the flux density changes over time, multi-factor experiments have not been performed

Through the research results of this thesis, it can be seen that, in addition to reducing freezing time, the magnetic field also helps to ensure product quality until after thawing, which is specifically demonstrated through parameters such as color, hardness, stringiness, gumminess, chewiness and thawing loss

In terms of color, the comparison between SMF and ABF method, the L* value 15% lower, the value a* and b* higher 49.9% and 23.8%, respectively, showed that the magnetic-assisted frozen product kept the carotenoids (carotene and xanthophyll) more stable

Regarding mechanical-physical properties, the shear test analysis showed that the hardness and peak stress of the Pangasius fillet when frozen with SMF was about 6.1% greater than that of ABF method At the same time, the TPA analysis shows that compared to ABF products, the SMF products retain more stringiness, gumminess and chewiness 2.9%, 27.5% and 33.2%, respectively

On the other hand, analysis of the weight loss rate after thawing of frozen samples with SMF was also 55.7% lower ABF samples, similarly reflecting the results of mechanical 3 physical measurement and showed when frozen static magnetic field, ice crystals are formed with smaller and uniform sizes, so defrosting helps to retain the delicious taste of the product

LàI CÀM ¡N

Tôi xin trân trãng cÁm ¢n PGS TS Võ Chí Chính và TS Nguyán Thành Văn cùng các đồng nghiãp t¿i Tr°áng Đ¿i hãc Bách khoa Đà NÁng và Tr°áng Đ¿i hãc Công nghiãp Tp Hồ Chí Minh đã hß trợ và đóng góp ý kiÁn đß hoàn thành LuÁn án TiÁn s* này

MĀC LĀC

DANH MĀC CÁC HÌNH ÀNH x

DANH MĀC BÀNG BIÂU xii

DANH MĀC KÝ HIàU VÀ CÁC TĆ VI¾T TÂT xiii

Mâ ĐÄU xvi

CH¯¡NG 1 TàNG QUAN 1

1.1 Chất l°ợng thÿy sÁn và Ánh h°ãng cÿa quá trình cấp đông 1

1.1.1 Cá tra và fillet cá tra 2

1.1.2 Chß tiêu chất l°ợng sÁn phÁm 4

1.1.3 Cấp đông thực phÁm 4

1.2 Các ph°¢ng pháp và thiÁt bá cấp đông thông dụng 5

1.2.1 Các ph°¢ng pháp cấp đông 5

1.2.2 Các thiÁt bá cấp đông thông dụng 6

1.3 Các công nghã cấp đông hiãn đ¿i 7

1.4 Tình hình nghiên cāu về āng dụng tă tr°áng trong cấp đông thực phÁm 11

1.4.1 Tình hình nghiên cāu ngoài n°ßc 11

1.4.2 Tình hình nghiên cāu trong n°ßc 19

1.5 Các vấn đề nghiên cāu cÿa luÁn án 20

1.5.1 Mục tiêu nghiên cāu 20

1.5.2 Đái t°ợng và ph¿m vi nghiên cāu 20

1.5.3 Nái dung nghiên cāu 20

2.1.3 Tă tr°áng biÁn thiên (dao đáng) theo thái gian 23

2.1.4 Tă tr°áng và biÁn đổi pha cÿa n°ßc 24

2.2 Tính chất nhiãt vÁt lý cÿa thực phÁm 26

2.3 Cấp đông hß trợ tă tr°áng 29

2.3.1 Nguyên lý ho¿t đáng cÿa cấp đông hß trợ tă tr°áng 29

2.3.2 Các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn quá trình cấp đông có hß trợ tă tr°áng 31

2.4 Mô hình bài toán cấp đông fillet cá tra 32

2.4.1 Hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đông 34

2.4.2 Các ph°¢ng pháp xác đánh hã sá trao đổi nhiãt 34

2.4.3 Ph°¢ng pháp xác đánh hã sá trao đổi nhiãt cÿa thực phÁm có hình d¿ng bất kì 37

2.5 Xác đánh các thông sá nhiãt vÁt lý cÿa fillet cá tra 40

2.5.1 C¢ sã lý thuyÁt xác đánh các thông sá nhiãt vÁt lý 40

2.5.2 Tính toán các thông sá nhiãt vÁt lý cÿa fillet cá tra 45

2.6 Xác đánh thái gian cấp đông lý thuyÁt 47

2.7 Lý thuyÁt mô phßng quá trình cấp đông thực phÁm và phân bá tă tr°áng 50

2.7.1 Mô phßng quá trình cấp đông fillet cá tra 51

2.7.2 Mô phßng phân bá tă tr°áng trong thiÁt bá cấp đông 53

CH¯¡NG 3 K¾T QUÀ NGHIÊN CĄU LÝ THUY¾T VÀ THĀC NGHIàM ÀNH H¯âNG CĂA TĆ TR¯àNG Đ¾N QUÁ TRÌNH CÂP ĐÔNG GIÓ

56

3.1 Ph°¢ng pháp nghiên cāu thực nghiãm 56

3.1.1 Mô hình cấp đông hß trợ tă tr°áng 56

3.1.2 KhÁo sát phân bá tă tr°áng trong buồng cấp đông 59

3.1.3 Quy trình tiÁn hành thực nghiãm 62

3.1.4 Xác đánh các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn quá trình cấp đông 65

3.1.5 Đánh giá ho¿t đáng cÿa mô hình 65

3.2 KÁt quÁ mô phßng 73

3.2.1 Phân bá tă tr°áng dao đáng trong buồng cấp đông 73

3.2.2 Phân bá tă tr°áng t*nh trong buồng cấp đông 75

3.3 Tính toán thái gian cấp đông fillet cá tra không có tă tr°áng 78

3.3.1 Tính toán thái gian cấp đông lý thuyÁt 78

3.3.2 KÁt quÁ mô phßng quá trình cấp đông không có tă tr°áng 81

3.4 Tính toán hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đông 84

CH¯¡NG 4 TàI ¯U HÓA CÁC THÔNG Sà VÀN HÀNH QUÁ TRÌNH CÂP ĐÔNG GIÓ CÓ Hâ TRþ TĆ TR¯àNG T)NH 90

4.1 Ph°¢ng pháp quy ho¿ch thực nghiãm đa yÁu tá 90

4.1.1 Xác đánh các thông sá đ¿u vào 93

4.1.2 Xác đánh các thông sá đ¿u ra (hàm mục tiêu) 93

4.2 KÁt quÁ nghiên cāu thực nghiãm đa yÁu tá 94

4.2.1 ThiÁt lÁp bài toán thực nghiãm đa yÁu tá 94

4.2.2 ThiÁt lÁp ph°¢ng trình hồi quy thực nghiãm 96

4.3 Tái °u hóa quá trình cấp đông 101

4.4 Đánh giá suất tiêu hao điãn năng cho quá trình cấp đông 103

CH¯¡NG 5 ĐÁNH GIÁ CHÂT L¯þNG SÀN PHÆM CÂP ĐÔNG ĄNG DĀNG

5.3.1 VÁt liãu 114

5.3.2 Ph°¢ng tiãn 114

5.4 KÁt quÁ phân tích chất l°ợng 118

5.4.1 KÁt quÁ phân tích màu sÃc 118

5.4.2 Đánh giá tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau rã đông 122

6.4 KhuyÁn nghá các h°ßng nghiên cāu tiÁp theo 135

DANH MĀC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HàC Đà CÔNG Bà LIÊN QUAN Đ¾N LUÀN ÁN 136

TÀI LIàU THAM KHÀO 137

PHĀ LĀC 144

DANH MĀC CÁC HÌNH ÀNH

Hình 1.1 Xuất khÁu thÿy sÁn Viãt Nam tă 1997-2020 và các sÁn phÁm chính 2

Hình 1.2 Tình hình xuất khÁu cá tra giai đo¿n 2008-2019 3

Hình 1.3 Minh hãa quá trình hình thành tinh thß băng trong cấp đông (công ty ABI) 12 Hình 2.1 Quá trình hình thành đißm kÁt đông cÿa n°ßc trong thực phÁm 27

Hình 2.2 Quan hã giữa nhiãt đá đißm kÁt đông cÿa thực phÁm vßi nồng đá chất tan 28 Hình 2.3 Thay đổi thành ph¿n băng theo nhiãt đá trong quá trình kÁt đông 29

Hình 2.4 S¢ đồ nguyên lý cấp đông hß trợ tă tr°áng dao đáng 30

Hình 2.5 Bá trí m¿u fillet cá tra trong buồng cấp đông 33

Hình 2.6 Mô hình quá trình cấp đông 33

Hình 2.7 Đ°áng cong cấp đông đißn hình theo nhiãt đá không thā nguyên 36

Hình 2.8 ThiÁt bá đo hã sá d¿n nhiãt d¿ng que thăm 43

Hình 2.9 Đồ thá bißu dián các tính chất nhiãt cÿa fillet cá tra theo nhiãt đá 46

Hình 2.10 L°u đồ tính toán thái gian cấp đông lý thuyÁt 47

Hình 2.11 Hình d¿ng cÿa miÁng cá trên mô phßng và thực tÁ 51

Hình 2.12 Chia l°ßi trên toàn bá miÁng cá 52

Hình 2.13 Mô tÁ điều kiãn cách tă 55

Hình 3.1 S¢ đồ nguyên lý cÿa mô hình cấp đông thí nghiãm 56

Hình 3.2 Đồ thá P-h và các thông sá tr¿ng thái cÿa chu trình theo Coolpack 57

Hình 3.3 S¢ đồ khái điều khißn bá phát tă tr°áng dao đáng 58

Hình 3.4 Minh hãa d¿ng sóng ngõ ra sau khi điều chßnh 58

Hình 3.5 Bá phát tă tr°áng dao đáng và tă tr°áng t*nh sau khi thiÁt kÁ 58

Hình 3.6 Vá trí đo tă tr°áng trong thí nghiãm 60

Hình 3.7 Phân bá tă tr°áng dao đáng theo vá trí 60

Hình 3.8 Phân bá tă tr°áng t*nh theo vá trí 61

Hình 3.9 Qui trình tiÁn hành thực nghiãm 63

Hình 3.10 Mô hình và các thiÁt bá đo phục vụ thí nghiãm 64

Hình 3.11 Mô tÁ vá trí lÃp đặt cÁm biÁn nhiãt đá trong tâm miÁng fillet cá tra 64

Hình 3.12 Đ°áng cong cấp đông trên mô hình cấp đông gió không có tă tr°áng 67

Hình 3.13 Đ°áng cong cấp đông fillet cá tra ã khi hß trợ tă tr°áng dao đáng 69

Hình 3.14 Đ°áng cong cấp đông fillet cá tra ã khi hß trợ tă tr°áng t*nh 71

Hình 3.15 So sánh thái gian cấp đông fillet cá tra giữa 3 ph°¢ng pháp 72

Hình 3.16 Kích th°ßc hình hãc cÿa buồng cấp đông có hß trợ tă tr°áng dao đáng 73

Hình 3.17 KÁt quÁ chia l°ßi mô phßng tă tr°áng dao đáng 74

Hình 3.18 Phân bá tă tr°áng dao đáng t¿i tâm miÁng cá , t=0,005s 74

Hình 3.19 Phân bá mÁt đá tă thông t¿i 09 vá trí đo theo thái gian 75

Hình 3.20 Kích th°ßc hình hãc cÿa buồng cấp đông có hß trợ tă tr°áng t*nh 75

Hình 3.21 KÁt quÁ chia l°ßi mô phßng tă tr°áng t*nh 76

Hình 3.22 Phân bá h°ßng cÿa các đ°áng sāc tă 76

Hình 3.23 Phân bá tă tr°áng t¿i mặt cÃt ã tâm miÁng cá 77

Hình 3.24 So sánh mÁt đá tă thông trung bình giữa mô phßng và thực nghiãm 78

Hình 3.25 MÁt đá tă thông trên mặt cÃt dãc miÁng cá ã khoÁng cách nam châm 50mm 78

Hình 3.26 Đồ thá so sánh thái gian cấp đông cÿa các ph°¢ng pháp khác nhau 80

Hình 3.27 Phân tích tháng kê thái gian cấp đông theo 04 ph°¢ng pháp 81

Hình 3.28 Đ°áng cong cấp đông t¿i bề mặt và tâm fillet cá tra ã các nhiãt đá khác nhau 81

Hình 3.29 KÁt quÁ mô phßng nhiãt đá trong quá trình cấp đông t¿i 11 mặt cÃt 83

Hình 3.30 Phân bá hàm l°ợng băng bên trong miÁng cá theo thái gian 83

Hình 3.31 Mô hình tính toán hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đông 84

Hình 3.32 Mô tÁ ph°¢ng pháp đo nhiãt đá trong quá trình cấp đông 85

Hình 3.33 L°u đồ tính toán hã sá trao đổi nhiãt 86

Hình 4.1 Minh hãa mô hình háp đen 90

Hình 4.2 Minh hãa các biÁn đ¿u vào và hàm mục tiêu cÿa thực nghiãm 94

Hình 4.3 Đồ thá bề mặt đáp āng cÿa hàm thái gian cấp đông 97

Hình 4.4 Đồ thá bề mặt đáp āng cÿa hàm tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau cấp đông 99

Hình 4.5 Đồ thá bề mặt đáp āng cÿa hàm tổng sá chênh lãch màu trung bình 101

Hình 4.6 Mặt đáp āng khi tái °u hóa 103

Hình 4.7 So sánh suất tiêu hao điãn năng ã nhiãt đá -30ðC 105

Hình 4.8 So sánh suất tiêu hao điãn năng ã nhiãt đá -35ðC 105

Hình 4.9 So sánh suất tiêu hao điãn năng ã nhiãt đá -40ðC 106

Hình 5.1 Hã màu CIE 109

Hình 5.2 L°ỡi cÃt Warner-Bratzler và l°ỡi cÃt Kramer 111

Hình 5.3 Mô tÁ ph°¢ng pháp TPA 112

Hình 5.4 Vá trí đo và máy đo màu CR-410 115

Hình 5.5 Cân m¿u cá tr°ßc và sau rã đông 116

Hình 5.6 Máy đo cấu trúc thực phÁm CT3-4500 và màn hình điều khißn 117

Hình 5.7 Vá trí lấy m¿u phân tích cấu trúc 117

Hình 5.8 Các giá trá đo màu m¿u cá khi cấp đông không có tă tr°áng (m¿u I) 120

Hình 5.9 Các giá trá đo màu m¿u cá khi cấp đông có tă tr°áng (m¿u I) 121

Hình 5.10 Tỷ lã hao hụt khái l°ợng khi rã đông 123

Hình 5.11 Bißu đồ lực cÃt m¿u cá khi cấp đông không tă tr°áng (m¿u III) 123

Hình 5.12 Bißu đồ lực cÃt m¿u cá khi cấp đông có tă tr°áng t*nh (m¿u IV) 124

Hình 5.13 Bißu đồ phân tích TPA m¿u cá khi cấp đông không tă tr°áng (m¿u III) 126

Hình 5.14 Bißu đồ phân tích TPA m¿u cá khi cấp đông có tă tr°áng t*nh (m¿u IV) 126 Hình 5.15 Đồ thá so sánh tính chất c¢ lý cÿa các m¿u VQ-ABF-SMF 128

DANH MĀC BÀNG BIÂU

BÁng 1.1 Diãn tích và sÁn l°ợng cá tra cÿa ĐBSCL tă năm 2015 -2019 3

BÁng 1.2 Chß tiêu cÁm quan cÿa fillet cá tra 4

BÁng 1.3 Chß tiêu lý-hóa cÿa fillet cá tra 4

BÁng 1.4 So sánh các công nghã cấp đông hiãn đ¿i 9

BÁng 2.1 Các giá trá p1, p2, p3 và E0 39

BÁng 2.2 Các ph°¢ng trình dự đoán nhiãt dung riêng cÿa thành ph¿n 40

BÁng 2.3 Các ph°¢ng trình dự đoán hã sá khuÁch tán nhiãt cÿa các thành ph¿n 42

BÁng 2.4 Các ph°¢ng trình dự đoán hã sá d¿n nhiãt cÿa các thành ph¿n 44

BÁng 2.5 Các ph°¢ng trình dự đoán khái l°ợng riêng cÿa các thành ph¿n 44

BÁng 2.6 Thành ph¿n cÿa fillet cá tra 45

BÁng 2.7 Hã sá P và R phụ thuác vào hình d¿ng thực phÁm 48

BÁng 2.8 Tổng hợp mô hình toán xác đánh thái gian cấp đông 49

BÁng 3.1 KÁt quÁ tính toán chu trình l¿nh 57

BÁng 3.2 Thông sá c¢ bÁn cÿa các thiÁt bá trong hã tháng cấp đông 59

BÁng 3.3 Thông sá trung bình cÿa mÁt đá tă thông dao đáng t¿i 9 vá trí đo 61

BÁng 3.4 Thông sá trung bình cÿa mÁt đá tă thông t*nh t¿i 9 vá trí đo 61

BÁng 3.5 Tổng hợp các dụng cụ đo phục vụ thí nghiãm 62

BÁng 3.6 Các thông sá thực nghiãm 64

BÁng 3.7 KÁt quÁ thực nghiãm đánh giá Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng dao đáng 68

BÁng 3.8 KÁt quÁ thực nghiãm đánh giá Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng t*nh 70

BÁng 3.9 Giá trá tă tr°áng t*nh đo đ°ợc tă kÁt quÁ mô phßng 76

BÁng 3.10 Tóm tÃt các đ¿i l°ợng thông sá nhiãt vÁt lý trong quá trình cấp đông 78

BÁng 3.11 BÁng tổng hợp thái gian cấp đông fillet cá tra 82

BÁng 3.12 Các thông sá tính toán hã sá trao đổi nhiãt 84

BÁng 3.13 Phân tích dữ liãu cấp đông theo mô hình toán 85

BÁng 3.14 Các hã sá tính toán ý1 và E 86

BÁng 3.15 So sánh hã sá truyền nhiãt trung bình 87

BÁng 4.1 Miền thực nghiãm đa yÁu tá 95

BÁng 4.2 Ma trÁn thực nghiãm trực giao cấp 2 95

BÁng 4.3 KÁt quÁ phân tích tháng kê hàm Y1 96

BÁng 4.4 KÁt quÁ phân tích tháng kê hàm Y2 98

BÁng 4.5 KÁt quÁ phân tích tháng kê hàm Y3 100

BÁng 4.6 KÁt quÁ thực nghiãm đánh giá suất tiêu hao điãn năng 104

BÁng 5.1 KÁt quÁ đo màu cÿa m¿u fillet cá tra t°¢i 115

BÁng 5.2 KÁt quÁ đo màu khi cấp đông không có tă tr°áng 119

BÁng 5.3 KÁt quÁ đo màu khi cấp đông có hß trợ tă tr°áng t*nh 119

BÁng 5.4 KÁt quÁ đo tỷ lã hao hụt khái l°ợng khi cấp đông 122

BÁng 5.5 KÁt quÁ đo c¢ lý bằng ph°¢ng pháp cÃt 124

BÁng 5.6 KÁt quÁ đo c¢ lý bằng ph°¢ng pháp TPA 125

BÁng 5.7 KÁt quÁ phân tích c¢ lý m¿u công ty Vinh Quang 127

DANH MĀC KÝ HIàU VÀ CÁC TĆ VI¾T TÂT

CÁC KÝ HIâU

a Hã sá khuÁch tán nhiãt, m2/s

A Diãn tích cÿa bề mặt vÁt liãu, m2

c Nhiãt dung riêng, J/(kg.K)

cf Nhiãt dung riêng cÿa thực phÁm đã kÁt đông hoàn toàn

CF Nồng đá Ám (kg Ám/m3)

cj Nhiãt dung riêng cÿa các thành ph¿n thực phÁm, kJ/kgK

cpi Nhiãt dung riêng cÿa thực phÁm đã kÁt đông, kJ/(kg.K)

cu Nhiãt dung riêng cÿa thực phÁm ch°a kÁt đông, kJ/(kg.K)

FL Tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau cấp đông (Freezing loss), %

G1 Khái l°ợng fillet cá tra tr°ßc khi cấp đông, g

G2 Khái l°ợng fillet cá tra sau khi cấp đông, g

h Enthalpy, kJ/kg

hF Enthalpy cÿa chất khuÁch tán,

hj Enthalpy cÿa các thành ph¿n trong thực phÁm

L Sá hã sá có ngh*a trong ph°¢ng trình hồi quy

L0 Nhiãt Án đông đặc cÿa n°ßc tính theo kg, 333,6 kJ/kg

T0 Nhiãt đá bÃt đ¿u kÁt đông cÿa n°ßc tinh khiÁt, 273K hay t0 = 0ðC

tf Nhiãt đá bÃt đ¿u kÁt đông cÿa thực phÁm, ðC

tr Nhiãt đá tham chiÁu, ðC

ts Nhiãt đá bề mặt, ðC

xi Thành ph¿n khái l°ợng cÿa băng

xj Thành ph¿n khái l°ợng cÿa các thành ph¿n có thực phÁm (carbohydrate, chất x¢, protein, chất béo, tro, n°ßc, băng)

xjv Thành ph¿n thß tích cÿa thành ph¿n thā j

xp Thành ph¿n khái l°ợng cÿa protein có trong thực phÁm

xs Thành ph¿n khái l°ợng cÿa các chất rÃn trong thực phÁm, xs =1- xw0

 L°ợng thay đổi enthalpy tă tf đÁn tr

Δc Hiãu nhiãt dung riêng cÿa n°ßc và cÿa băng, c = cw– ci

ñ Hã sá tßa nhiãt đái l°u, W/(m2.K)

ô Đá dày tă tâm thực phÁm ra bên ngoài, m;

ò Khái l°ợng riêng, kg/m3

ü Hã sá d¿n nhiãt, W/(m.K)

ε Đá rßng (đá xáp) cÿa thực phÁm

õ0 Đá thÁm điãn tuyãt đái cÿa môi tr°áng chân không, õ0 = 10-9/36ð (F/m) ý0 Đá thÁm tă tuyãt đái cÿa môi tr°áng chân không, ý0 = 4ð.10-7 (H/m)

ôF Thái gian cấp đông, s

üi Hã sá d¿n nhiãt cÿa thực phÁm đã kÁt đông, W/(m.K)

òj Khái l°ợng riêng cÿa các thành ph¿n thực phÁm

õr Đá thÁm điãn t°¢ng đái cÿa vÁt liãu

ýr Đá thÁm tă t°¢ng đái cÿa vÁt liãu

CÁC TĂ VIÀT TÂT

ABF Air blast freezing AC Alternating current AFP Antifreeze proteins CAS Cell Alive System

COP Coefficient of Performance DC Direct current

EF Electrically disturbed freezing EMF Electromagnetic field

HPF High pressure freezing IQF Individual quickly freezer MF Magnetically disturbed freezing MWF Microwave assisted freezing ODF Osmo-dehydro-freezing

OMF Oscillating magnetic field assisted freezing RSM Response surface methodology

SMF Static magnetic field assisted freezing STD Standard Deviation

TCVN Tiêu chuÁn Viãt Nam TPA Texture profile analysis UAF Ultrasound assisted freezing

VASEP Vietnam Association of Seafood Exporters and Producers WHC Water Holding Capacity

Mâ ĐÄU 1 Tính cÃp thi¿t căa đÁ tài

Ngày nay ngành công nghiãp chÁ biÁn thực phÁm ã Viãt Nam đã và đang trên đà phát trißn m¿nh Các sÁn phÁm chÁ biÁn tiêu thụ trong n°ßc và xuất khÁu ngày mát đa d¿ng vßi các yêu c¿u đòi hßi ngày càng cao về tiêu chí an toàn, chất l°ợng và giá trá, tuy nhiên đóng góp chÿ lực vào nền kinh tÁ quác dân, đặc biãt là thá tr°áng xuất khÁu v¿n là các sÁn phÁm thÿy sÁn Vßi các mục tiêu phát trißn ngành thÿy sÁn đÁn năm 2030 thành ngành kinh tÁ quan trãng cÿa quác gia, sÁn xuất hàng hóa lßn gÃn vßi công nghiãp hóa - hiãn đ¿i hóa, phát trißn bền vững và chÿ đáng thích āng vßi biÁn đổi khí hÁu thì viãc đÁy m¿nh nghiên cāu các công nghã liên quan đÁn nuôi trồng, chÁ biÁn và bÁo quÁn thÿy sÁn là điều cấp thiÁt hiãn nay

Cá tra là loài cá n°ßc ngãt đ°ợc nuôi và xuất khÁu nhiều nhất so vßi các lo¿i thÿy sÁn n°ßc ngãt khác và đ°ợc ví là ngành xuất khÁu tỷ đô cÿa Viãt Nam Fillet cá tra (phi lê cá tra) là bán thành phÁm đã qua các công đo¿n xử lý nh° tách nái t¿ng, x°¢ng và da, có thß sử dụng cho nhiều mục đích chÁ biÁn khác nhau Tuy nhiên chúng rất dá °¢n hßng nÁu không đ°ợc bÁo quÁn thích hợp, thông th°áng các sÁn phÁm này đ°ợc bÁo quÁn bằng hình thāc cấp đông, nhiãt đá t¿i tâm cÿa fillet cá tra không lßn h¢n -18°C (TCVN 8338:2010)

Quá trình cấp đông thực phÁm bá Ánh h°ãng bãi thành ph¿n chÿ đ¿o cÿa chúng là n°ßc Chất l°ợng cuái cùng cÿa sÁn phÁm đông l¿nh phụ thuác vào quá trình chuyßn đổi pha tă n°ßc thành băng Kích th°ßc cÿa các tinh thß băng là rất quan trãng đái vßi chất l°ợng cuái cùng cÿa thực phÁm đông l¿nh vì nó có thß gây tác đáng không thß phục hồi cấu trúc tÁ bào do đó làm suy giÁm cấu trúc và màu sÃc cÿa sÁn phÁm Vì lý do này, nhiều công nghã cấp đông mßi đã đ°ợc phát trißn đß kißm soát quá trình kÁt tinh và cÁi thiãn tác đá hình thành và phát trißn tinh thß băng Sự tác đáng điãn và tă là những yÁu tá có thß sÃp xÁp l¿i các m¿ng liên kÁt hydro tồn t¿i trong n°ßc

Vßi những phân tích nêu trên, nghiên cāu về quá trình cấp đông có hß trợ tă tr°áng đái vßi fillet cá tra Viãt Nam là nhu c¿u cấp thiÁt nhằm nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm sau cấp đông đồng thái giÁm chi phí năng l°ợng trong quá trình cấp đông, tă đó nâng cao lợi thÁ c¿nh tranh trên thá tr°áng xuất khÁu đái vßi sÁn phÁm cá tra ã Viãt Nam

2 Māc tiêu nghiên cąu

− Phân tích đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đông fillet cá tra

− Đánh giá đ°ợc Ánh h°ãng cÿa các thông sá công nghã (nhiãt đá, vÁn tác, chiều dày, mÁt đá tă thông) đÁn chi phí và chất l°ợng cấp đông có hß trợ tă tr°áng t*nh Trên c¢ sã đó xây dựng đ°ợc chÁ đá cấp đông phù hợp vßi sÁn phÁm fillet cá tra Viãt Nam

− Phân tích đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn chất l°ợng sÁn phÁm fillet cá tra sau khi cấp đông dựa trên các tiêu chí nh° màu sÃc, đá cāng, đá đàn hồi, đá dẻo, đá dai và tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau rã đông Đồng thái, phân tích và so sánh đ°ợc vßi sÁn phÁm fillet cá tra cấp đông th°¢ng m¿i trên thá tr°áng xuất khÁu

3 Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu

a Đối tượng nghiên cāu

− Fillet cá tra đ°ợc nuôi ã khu vực đồng bằng sông Cửu Long (cụ thß là tßnh Tiền Giang)

− Cấp đông gió có sự hß trợ cÿa tă tr°áng

b Phạm vi nghiên cāu

Nghiên cāu lý thuyÁt và thực nghiãm quá trình cấp đông fillet cá tra trên mô hình cấp đông gió có hß trợ tă tr°áng, năng suất 2 kg/mẻ

4 Ph°¢ng pháp nghiên cąu

Đß thực hiãn đ°ợc các nái dung nêu trên thì luÁn án sử dụng các ph°¢ng pháp nghiên cāu c¢ bÁn nh° sau:

− Ph°¢ng pháp chuyên gia: sử dụng kiÁn thāc thực tÁ cũng nh° lý thuyÁt cÿa các chuyên gia trong l*nh vực cấp đông thực phÁm; các tác giÁ đã có các công trình công bá về kỹ thuÁt và thiÁt bá cấp đông thực phÁm

− Ph°¢ng pháp kÁ thăa: kÁ thăa kiÁn thāc lý thuyÁt và các công trình đã công bá trong các tài liãu kỹ thuÁt, sách, t¿p chí chuyên ngành trên thÁ gißi và trong n°ßc − Ph°¢ng pháp giÁi tích toán hãc: sử dụng đß giÁi quyÁt các bài toán trao đổi nhiãt,

các thông sá nhiãt vÁt lý và thái gian cấp đông thực phÁm

− Ph°¢ng pháp mô phßng: xác đánh phân bá nhiãt đá và thái gian cấp đông fillet cá tra, xác đánh phân bá tă tr°áng trong buồng cấp đông

− Ph°¢ng pháp sử dụng mô hình vÁt lý: ThiÁt kÁ, chÁ t¿o mô hình vÁt lý nhằm xây dựng và xác đánh các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn quá trình cấp đông và chất l°ợng sÁn phÁm

− Ph°¢ng pháp thực nghiãm: bao gồm thực nghiãm đ¢n yÁu tá và thực nghiãm đa yÁu tá, sử dụng quy ho¿ch thực nghiãm trực giao cấp 2 và phép hồi quy phi tuyÁn, nhằm tính toán hã sá truyền nhiãt và xác đánh các thông sá công nghã phù hợp

5 Ý ngh*a khoa hác và thāc tißn

Vßi kÁt quÁ dự kiÁn đ¿t đ°ợc cÿa đề tài nghiên cāu āng dụng tă tr°áng đß nâng cao chất l°ợng cấp đông fillet cá tra t¿i Viãt Nam s¿ mang l¿i nhiều lợi ích tích cực Về mặt lý thuyÁt, đề tài góp ph¿n hoàn thiãn c¢ sã lý thuyÁt về āng dụng tă tr°áng trong cấp đông nói chung, cũng nh° kỹ thuÁt nói riêng KÁt quÁ đ¿t đ°ợc cÿa đề tài nghiên cāu s¿ là c¢ sã đß áp dụng ph°¢ng pháp cấp đông tă tr°áng thay thÁ cho các ph°¢ng pháp cũ tr°ßc đây

Về mặt kỹ thuÁt, đề tài góp ph¿n phát trißn d¿ng tÿ cấp đông tă tr°áng có thái gian cấp đông thấp h¢n và chất l°ợng sÁn phÁm cao h¢n so vßi tÿ đông gió, tÿ đông tiÁp xúc và tÿ đông IQF khác ã quy mô lßn, năng suất cao h¢n

Về mặt hãc thuÁt, luÁn án s¿ đóng góp cũng nh° làm rõ phân bá tr°áng nhiãt đá, phân bá hàm l°ợng băng bên trong sÁn phÁm fillet cá tra và các ph°¢ng trình xác đánh thái gian cấp đông, chi phí năng l°ợng và chất l°ợng sÁn phÁm trong quá trình cấp đông tă tr°áng

Về mặt thực tián, luÁn án s¿ t¿o ra mát lo¿i thiÁt bá cấp đông mßi có chất l°ợng cao, nh°ng thái gian cấp đông nhanh h¢n các thiÁt bá cấp đông khác

6 Bá cāc căa luÁn án

Cấu trúc cÿa luÁn án nh° sau:

Ch°¢ng 1: Táng quan Ch°¢ng này đề cÁp đÁn vai trò và t¿m quan trãng cÿa quá trình

cấp đông đÁn chất l°ợng thÿy sÁn, đặc biãt là fillet cá tra Đồng thái cũng gißi thiãu các ph°¢ng pháp cấp đông truyền tháng và hiãn đ¿i, phân tích tình hình nghiên cāu trong và ngoài n°ßc, tă đó đặt ra mục tiêu, đái t°ợng, nái dung và ph°¢ng pháp nghiên cāu cho luÁn án

Ch°¢ng 2: Nghiên cąu lý thuy¿t vÁ cÃp đông có hã trÿ tć tr°áng Trong ch°¢ng

này, các đặc đißm cÿa công nghã cấp đông tă tr°áng và các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn quá trình cấp đông đã đ°ợc gißi thiãu Thêm vào đó, c¢ sã lý thuyÁt xác đánh các tính chất nhiãt vÁt lý cÿa fillet cá tra cũng đ°ợc đề xuất dựa trên c¢ sã kÁ thăa các nghiên cāu tr°ßc đây Đồng thái, các mô hình toán đã đ°ợc thiÁt lÁp đß xác đánh hã sá truyền nhiãt, hã sá trao đổi nhiãt và thái gian cấp đông 3 là các thông sá quan trãng trong viãc đánh giá hiãu quÁ cÿa quá trình cấp đông có hß trợ tă tr°áng

Ch°¢ng 3: K¿t quÁ nghiên cąu lý thuy¿t và thāc nghiám Ánh h°ãng căa tć tr°áng đ¿n quá trình cÃp đông gió Trên c¢ sã lý thuyÁt đ°ợc nghiên cāu ã ch°¢ng 2,

thiÁt bá cấp đông quy mô thí nghiãm đã đ°ợc thiÁt kÁ, mô phßng và chÁ t¿o nhằm nghiên cāu Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn quá trình cấp đông KÁt quÁ thực nghiãm đã đ°ợc tiÁn hành trên 03 ph°¢ng pháp: cấp đông gió không tă tr°áng, cấp đông có hß trợ tă tr°áng dao đáng và cấp đông có hß trợ tă tr°áng t*nh nhằm so sánh thái gian cấp đông và sử dụng làm c¢ sã dữ liãu đß xác đánh hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đông

Ch°¢ng 4: Tái °u hóa các thông sá vÁn hành quá trình cÃp đông gió có hã trÿ tć tr°áng t*nh Ch°¢ng này trình bày ph°¢ng pháp quy ho¿ch thực nghiãm nhằm tái

°u hóa các thông sá vÁn hành cÿa quá trình cấp đông fillet cá tra có hß trợ tă tr°áng t*nh KÁt quÁ đã xác đánh đ°ợc các mái t°¢ng quan giữa 03 hàm mục tiêu (Thái gian cấp đông, tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau cấp đông, tổng sá chênh lãch màu trung bình) vßi 04 thông sá có Ánh h°ãng lßn đÁn quá trình cấp đông bao gồm nhiãt đá môi tr°áng cấp đông, vÁn tác không khí qua bề mặt m¿u, chiều dày trung bình cÿa m¿u và mÁt đá tă thông trung bình Tă đó, bài toán tái °u hóa đa mục tiêu đã đ°ợc thiÁt lÁp và giÁi quyÁt bằng ph°¢ng pháp bề mặt đáp āng (RSM)

Ch°¢ng 5: Đánh giá chÃt l°ÿng sÁn phÇm cÃp đông ąng dāng tć tr°áng Trong

ch°¢ng này, mát sá chß tiêu chất l°ợng quan trãng liên quan đÁn thực phÁm sau khi cấp đông nh° màu sÃc, đá cāng, đá dẻo, đá dai,&đã đ°ợc phân tích và đánh giá dựa trên các m¿u đã đ°ợc cấp đông có hß trợ tă tr°áng ã chÁ đá vÁn hành tái °u, nh° đã xác đánh ã ch°¢ng 4 Đồng thái các chß tiêu này cũng đ°ợc so sánh vßi các m¿u fillet cá tra ch°a cấp đông và các m¿u cá đ°ợc cấp đông bằng ph°¢ng pháp cấp đông gió thông th°áng đang đ°ợc phân phái trên thá tr°áng KÁt quÁ phân tích cho thấy tă tr°áng trong cấp đông có tác đáng đÁn cấu trúc và màu sÃc cÿa fillet cá tra, giúp m¿u cá đ¿t đ°ợc chất l°ợng tát h¢n so vßi ph°¢ng pháp cấp đông gió thông th°áng

CH¯¡NG 1 TàNG QUAN

Ch°¢ng này đề cÁp đÁn vai trò và t¿m quan trãng cÿa quá trình cấp đông đÁn chất l°ợng thÿy sÁn, đặc biãt là fillet cá tra Đồng thái cũng gißi thiãu các ph°¢ng pháp cấp đông truyền tháng và hiãn đ¿i, phân tích tình hình nghiên cāu trong và ngoài n°ßc, tă đó đặt ra mục tiêu, đái t°ợng, nái dung và ph°¢ng pháp nghiên cāu cho luÁn án

1.1 ChÃt l°ÿng thăy sÁn và Ánh h°ãng căa quá trình cÃp đông

Trong quá trình cấp đông thực phÁm xÁy ra hiãn t°ợng dách chuyßn n°ßc do chênh lãch nhiãt đá bên trong và bề mặt sÁn phÁm, n°ßc dách chuyßn ra bên ngoài vßi l°ợng lßn nên t¿o thành tinh thß băng lßn làm chãc thÿng màng tÁ bào Khi rã đông, n°ßc chÁy ra ngoài thực phÁm mang theo l°ợng lßn chất dinh d°ỡng Đái vßi các quá trình cấp đông nhanh, thái gian cấp đông ngÃn s¿ giúp giÁm kích th°ßc tinh thß băng và tăng chất l°ợng thực phÁm sau khi rã đông Do vÁy, thái gian cấp đông là yÁu tá quan trãng nhất, quyÁt đánh đÁn chất l°ợng thực phÁm nói chung cũng nh° chất l°ợng thÿy sÁn nói riêng

Ngành thÿy sÁn đóng vai trò rất quan trãng trong nền kinh tÁ cÿa Viãt Nam hiãn nay Vßi các mục tiêu phát trißn ngành thÿy sÁn đÁn năm 2030 thành ngành kinh tÁ quan trãng cÿa quác gia, sÁn xuất hàng hóa lßn gÃn vßi công nghiãp hóa - hiãn đ¿i hóa, phát trißn bền vững và chÿ đáng thích āng vßi biÁn đổi khí hÁu; có c¢ cấu và hình thāc tổ chāc sÁn xuất hợp lý, năng suất, chất l°ợng, hiãu quÁ cao; có th°¢ng hiãu uy tín, khÁ năng c¿nh tranh và hái nhÁp quác tÁ;& (theo QuyÁt đánh 339/QĐ-TTg ngày 11 tháng 03 năm 2021 cÿa Thÿ t°ßng Chính phÿ phê duyãt ChiÁn l°ợc phát trißn thÿy sÁn Viãt Nam đÁn năm 2030, t¿m nhìn đÁn năm 2045) thì viãc đÁy m¿nh nghiên cāu các công nghã liên quan đÁn nuôi trồng, chÁ biÁn và bÁo quÁn thÿy sÁn là điều cấp thiÁt hiãn nay Theo tháng kê cÿa VASEP, giá trá xuất khÁu thÿy sÁn chiÁm 9 3 10% tổng kim ng¿ch xuất khÁu quác gia (Giá trá xuất khÁu năm 2020 là 8,5 tỷ USD), tổng sÁn l°ợng thÿy sÁn năm 2020 chiÁm 8,4 triãu tấn, và là ngành đāng thā 5 về giá trá xuất khÁu (sau các ngành điãn tử, may mặc, d¿u thô, giày dép)

Cũng theo VASEP, xuất khÁu thÿy sÁn ã n°ßc ta tă năm 1997 đÁn năm 2020 tăng gấp 11 l¿n, tăng tr°ãng trung bình hàng năm 10% tă 758 triãu USD lên 8,5 tỷ USD, trong đó hai lo¿i sÁn phÁm xuất khÁu chiÁm tỷ lã lßn là tôm và cá tra vßi tỷ lã tăng tr°ãng trung bình hàng năm l¿n l°ợt là 10% và 26% Hình 1.1 cho thấy tác đá tăng tr°ãng xuất khÁu thÿy sÁn và các sÁn phÁm thÿy sÁn xuất khÁu chính ã n°ßc ta hiãn nay

Nguồn: VASEP, 2021

Hình 1.1 Xuất khẩu thÿy sản Việt Nam từ 1997-2020 và các sản phẩm chính

Theo tháng kê cÿa tổ chāc nông l°¢ng thÁ gißi (FAO), Viãt Nam đāng thā ba thÁ gißi (sau Trung Quác và Nauy) về xuất khÁu cá và các sÁn phÁm tă cá (về giá trá, năm 2018) trong đó chÿ yÁu là các sÁn phÁm tă cá tra, đặc biãt là fillet cá tra [1]

C¿n phÁi công nhÁn rằng sự an toàn thực phÁm đi đôi vßi chất l°ợng thực phÁm và là yÁu tá quyÁt đánh đÁn sāc khße cÿa con ng°ái Chính vì vÁy mà các thá tr°áng xuất khÁu lßn nh° châu Âu và Mỹ th°áng quy đánh rất nghiêm ngặt về an toàn thực phÁm Đái vßi cá và các sÁn phÁm tă cá, do sự tồn t¿i cÿa ph¿n lßn n°ßc tự do và hàm l°ợng chất dinh d°ỡng cao làm cho các sÁn phÁm này dá bá h° hßng trong thái gian ngÃn khi không đ°ợc bÁo quÁn ã nhiãt đá thấp Th°áng rất khó đß duy trì chất l°ợng các sÁn phÁm tă cá do khoÁng cách giữa ng°ái tiêu dùng vßi vùng thu ho¿ch và chÁ biÁn, dá t¿o điều kiãn cho vi sinh vÁt có h¿i phát trißn Các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn chất l°ợng sÁn phÁm thÿy sÁn là thành ph¿n lipid, protein không bền nhiãt và sự đa d¿ng cÿa các enzym phân giÁi protein trong mô cá Do vÁy, quá trình cấp đông sÁn phÁm ã nhiãt đá thấp giúp h¿n chÁ các phÁn āng sinh hóa bất lợi, đÁm bÁo chất l°ợng thực phÁm và làm tăng tính c¿nh tranh cÿa sÁn phÁm trên thá tr°áng xuất khÁu Mặc khác, thái gian cấp đông ngÃn cũng giúp giÁm nguy c¢ phát trißn các vi sinh vÁt có h¿i, giÁm chi phí năng l°ợng, tăng năng suất và chất l°ợng sÁn phÁm

Theo Jacek Jaczynski và cáng sự [2], tác đá phát trißn cÿa vi sinh vÁt và các phÁn āng sinh hóa bất lợi trong cá phụ thuác vào nhiãt đá và ho¿t đá n°ßc Do vÁy, cấp đông là ph°¢ng pháp hiãu quÁ giúp bÁo quÁn thực phÁm lâu h¢n và nhiãt đá cấp đông là yÁu tá quan trãng Tuy nhiên, tùy thuác vào tác đá cấp đông, n°ßc tự do có thß t¿o thành các tinh thß băng và chúng làm phá vỡ các cấu trúc c¢, có thß d¿n đÁn sự biÁn tính cÿa protein trong c¢ cá Viãc giÁm thißu sự hình thành tinh thß băng có kích th°ßc lßn s¿ giúp tăng chất l°ợng sÁn phÁm thông qua viãc giÁm thái gian cấp đông

Chính vì vÁy, nghiên cāu về các công nghã cấp đông hiãn đ¿i giúp giÁm thái gian và chi phí cấp đông, tăng chất l°ợng sÁn phÁm là xu h°ßng tất yÁu hiãn nay trong ngành xuất khÁu thÿy sÁn, đặc biãt là cá tra và sÁn phÁm tă cá tra

1.1.1 Cá tra và fillet cá tra

Cá tra nuôi hay th°áng gãi là cá tra (Pangasius hypophthalmus) thuác loài cá da

tr¢n trong hã Pangasiidae phân bá ã l°u vực sông Mekong, đ°ợc nuôi nhiều ã bán n°ßc:

Lào, Viãt Nam, Campuchia và Thái Lan Đây là loài cá đ¿i diãn cho hã cá tra và đ°ợc nuôi nhiều ã Viãt Nam, đặc biãt là vùng đồng bằng Sông Cửu Long Cá tra là loài cá n°ßc ngãt đ°ợc nuôi và xuất khÁu nhiều nhất so vßi các lo¿i thÿy sÁn n°ßc ngãt khác và đ°ợc ví là ngành xuất khÁu tỷ đô cÿa Viãt Nam (hình 1.2, theo VASEP)

Hình 1.2 Tình hình xuất khẩu cá tra giai đoạn 2008-2019

Cá tra đã đ°ợc nuôi và phát trißn chÿ yÁu ã 10 tßnh đồng bằng sông Cửu Long cÿa Viãt Nam, bao gồm: An Giang, Đồng Tháp, Tiền Giang, C¿n Th¢, V*nh Long, BÁn Tre, HÁu Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh, Kiên Giang, và hai tßnh (Tây Ninh và QuÁng Nam) vßi tổng diãn tích canh tác đ¿t 6.418 ha (năm 2018) và 6.675 ha (năm 2019) Các tßnh C¿n Th¢, An Giang và Đồng Tháp là những vùng nuôi lßn nhất cá tra ã đồng bằng sông Cửu Long, chiÁm h¢n 75% tổng sÁn l°ợng cá tra cÁ n°ßc Năm 2019, Viãt Nam xuất khÁu cá tra sang 131 thá tr°áng đ¿t 1,61 tỷ USD, chiÁm 80,4% tổng giá trá xuất khÁu (theo VASEP)

Theo °ßc tính cÿa Tổng cục Thÿy sÁn, năm 2019, diãn tích nuôi cá tra toàn vùng ĐBSCL đ¿t 6.675 ha (tăng 4% so vßi năm 2018), nh°ng sÁn l°ợng đ¿t 1,58 triãu tấn, tăng 10% so vßi năm 2018

Bảng 1.1 Diện tích và sản lượng cá tra cÿa ĐBSCL từ năm 2015 -2019

Fillet cá tra (phi lê cá tra) là miÁng cá đ°ợc cÃt/l¿ng ra tă thân con cá, dãc theo x°¢ng sáng, đây là bán thành phÁm đã qua các công đo¿n xử lý nh° tách nái t¿ng, x°¢ng và da, có thß sử dụng cho nhiều mục đích chÁ biÁn khác nhau Tuy nhiên chúng rất dá °¢n hßng nÁu không đ°ợc bÁo quÁn thích hợp, thông th°áng các sÁn phÁm này đ°ợc bÁo quÁn bằng hình thāc cấp đông, nhiãt đá tâm cÿa fillet cá tra không lßn h¢n -18°C (TCVN 8338:2010) Các sÁn phÁm tă cá tra rất đa d¿ng và phong phú nh° cá tra nguyên con, fillet cá tra sửa s¿ch, fillet cá tra không chßnh sửa, cá tra đông khái, cá tra cÃt khoanh, cá tra tÁm gia vá, cá tra tÁm bát, cá tra cÃt miÁng, cá tra xiên que, cá tra cuán hoa hồng, cá tra cÃt sợi

1.1.2 Chỉ tiêu chÃt l°ÿng sÁn phÇm

Theo tiêu chuÁn quác gia về fillet cá tra đông l¿nh TCVN 8338:2010 a Chß tiêu về cÁm quan

Bảng 1.2 Chỉ tiêu cảm quan cÿa fillet cá tra

1 Màu sÃc TrÃng tự nhiên đặc tr°ng cÿa sÁn phÁm, không có màu l¿ 2 Mùi Th¢m đặc tr°ng cÿa sÁn phÁm, không có mùi l¿

3 Vá Đặc tr°ng cÿa sÁn phÁm, không có vá l¿

4 Tr¿ng thái C¢ thát mán, săn chÃc, có tính đàn hồi, vÁt cÃt nhÁn, không sót x°¢ng, da, mỡ, c¢ thát đß, ph¿n thát bụng đ°ợc xử lý s¿ch, cho phép tái đa 2 đißm máu hoặc đ°áng gân máu trên thát

Băng đ°ợc m¿ đều trên bề mặt sÁn phÁm 5 T¿p chất Không cho phép

6 Khái l°ợng Khái l°ợng tánh cÿa mßi đ¢n vá sÁn phÁm trên m¿u kißm sau khi rã đông nhanh đß ráo n°ßc, cho phép sai khác 2,5%; song giá trá trung bình cÿa tổng sá m¿u kißm, phÁi đ¿t giá trá ghi

4 D° l°ợng kháng sinh, tính bằng mg/kg sÁn phÁm Không cho phép 5 D° l°ợng thuác bÁo vã thực vÁt, tính bằng mg/kg sÁn phÁm Không cho phép

1.1.3 CÃp đông thāc phÇm

Cấp đông là mát trong những quá trình bÁo quÁn thực phÁm phổ biÁn nhất đ°ợc áp dụng đß duy trì dinh d°ỡng và đá t°¢i cÿa thực phÁm, nhất là các sÁn phÁm tă cá

Mục đích chính cÿa cấp đông thực phÁm là (1) bÁo quÁn thực phÁm, (2) giÁm ho¿t đáng cÿa các enzym và vi sinh vÁt, (3) giÁm l°ợng n°ßc lßng 3 thành ph¿n có lợi cho sự phát trißn cÿa vi sinh vÁt và (4) giÁm ho¿t đá n°ßc cÿa thực phÁm Trong quá trình này, nhiãt đá thực phÁm giÁm xuáng māc thích hợp d°ßi đißm kÁt đông, khi n°ßc chuyßn tă tr¿ng thái lßng sang tr¿ng thái rÃn [3] Nhá quá trình này, sự phát trißn cÿa vi sinh vÁt, vi khuÁn và virus trong thát, cá, rau có thß bá āc chÁ [4]

Tác đá cấp đông cũng liên quan đÁn chất l°ợng và đá t°¢i cÿa thực phÁm vì những tính chất này phụ thuác vào hàm l°ợng băng trong quá trình cấp đông Tr°ßc đây, các ph°¢ng pháp cấp đông truyền tháng th°áng gây ra sự biÁn tính protein - là mát trong những nh°ợc đißm không mong muán nhất trong thực tÁ Các ph°¢ng pháp cấp đông nhanh thÁt sự c¿n thiÁt đß giÁm thißu kích th°ßc tinh thß băng, do đó bÁo toàn đ°ợc các thành ph¿n dinh d°ỡng và giÁm thiãt h¿i về cấu trúc tÁ bào cÿa thực phÁm [5] Cấp đông fillet cá tra là mát quá trình phāc t¿p cháu Ánh h°ãng bãi nhiều yÁu tá nh°: Nhiãt đá và vÁn tác không khí trong môi tr°áng cấp đông, thái gian cấp đông, kích th°ßc và hình d¿ng cÿa sÁn phÁm,&

1.2 Các ph°¢ng pháp và thi¿t bß cÃp đông thông dāng 1.2.1 Các ph°¢ng pháp cÃp đông

a) Cấp đông đối lưu cưỡng bāc trong môi trường không khí

Không khí đ°ợc làm l¿nh tă -45 đÁn -35ðC và đ°ợc qu¿t thổi qua bề mặt thực phÁm đß làm l¿nh chúng Ph°¢ng pháp này giúp kißm soát quá trình cấp đông tát h¢n so vßi đái l°u tự nhiên vì nó giúp nhiãt đá không khí trong toàn bá buồng cấp đông đồng đều h¢n và có thß thay đổi hã sá truyền nhiãt trên bề mặt sÁn phÁm bằng cách thay đổi vÁn tác không khí Đái vßi các sÁn phÁm mßng có diãn tích bề mặt lßn, viãc tăng hã sá truyền nhiãt có thß d¿n đÁn giÁm đáng kß thái gian cấp đông

¯u đißm: cấu t¿o đ¢n giÁn, dá thực hiãn

Nh°ợc đißm: do tiÁp xúc vßi không khí nên dá bá oxy hóa; hã sá trao đổi nhiãt không cao nên thái gian cấp đông dài, đặc biãt đái vßi sÁn phÁm d¿ng block, th°áng sử dụng cho sÁn phÁm d¿ng rái

b) Cấp đông tiếp xúc

Quá trình truyền nhiãt tă sÁn phÁm sang không khí và sau đó tă không khí đÁn thiÁt bá bay h¢i là mát nh°ợc đißm cÿa các ph°¢ng pháp cấp đông gió Quá trình này có thß đ°ợc giÁm đi mát giai đo¿n nÁu cho sÁn phÁm tiÁp xúc trực tiÁp vßi môi chất l¿nh Ph°¢ng pháp cấp đông tiÁp xúc đ°ợc thực hiãn bằng cách đặt các sÁn phÁm giữa hai tấm kim lo¿i chāa đ¿y môi chất l¿nh Ph°¢ng pháp này có °u đißm là tăng hiãu quÁ truyền nhiãt do sự tiÁp xúc giữa các vÁt rÃn vßi nhau, đồng thái nhiãt đá cấp đông thấp h¢n do bß qua b°ßc truyền nhiãt giữa không khí vßi sÁn phÁm Ngoài ra, ph°¢ng pháp này còn có °u đißm là không sử dụng qu¿t và có kích th°ßc buồng cấp đông nhß h¢n so vßi hã tháng cấp đông đái l°u hoặc nhúng lßng Ph°¢ng pháp này phù hợp nhất vßi các sÁn phÁm có d¿ng khái ph¿ng đ°ợc đặt giữa hai tấm kim lo¿i song song do bề mặt tiÁp xúc lßn h¢n

Thái gian cấp đông nhanh h¢n vì môi chất l¿nh làm l¿nh trực tiÁp thực phÁm, tránh đ°ợc tiÁp xúc vßi không khí nên tránh đ°ợc hiãn t°ợng oxy hóa, th°áng dùng cho d¿ng block Cấu t¿o phāc t¿p, mßi mẻ cấp đông có khái l°ợng thấp nên năng suất không cao

c) Cấp đông trực tiếp trong môi trường lỏng

Trong ph°¢ng pháp này, sÁn phÁm đ°ợc nhúng trực tiÁp trong môi tr°áng lßng, th°áng là nit¢ lßng nên có thái gian cấp đông ngÃn h¢n do hã sá truyền nhiãt cao h¢n so vßi không khí SÁn phÁm có thß đß tr¿n hoặc bãc bao bì trong tr°áng hợp tránh sự hấp thụ chất lßng hoặc sự nhiám chéo giữa các sÁn phÁm vßi nhau Tuy nhiên, h¿n chÁ cÿa ph°¢ng pháp này là công nghã và thiÁt bá phāc t¿p nên ít phổ biÁn

1.2.2 Các thi¿t bß cÃp đông thông dāng

a) Hầm đông gió

ThiÁt bá th°áng bao gồm mát buồng cách nhiãt chāa các qu¿t hút không khí qua thiÁt bá bay h¢i và sau đó luân chuyßn không khí qua các sÁn phÁm thực phÁm SÁn phÁm th°áng đ°ợc treo hoặc gÃn trên giá đỡ đß đÁm bÁo không khí l¿nh có thß đi qua bề mặt cÿa tăng sÁn phÁm riêng biãt Điều quan trãng là phÁi h°ßng không khí và đặt các sÁn phÁm sao cho luồng không khí thổi qua càng nhiều càng tát và tránh bá trí khiÁn không khí l¿nh quay l¿i thiÁt bá bay h¢i mà không tiÁp xúc vßi sÁn phÁm

b) Hệ thống cấp đông IQF

Hã tháng cấp đông nhanh đái vßi sÁn phÁm d¿ng rái đ°ợc đặt trên mát băng chuyền (d¿ng ph¿ng, d¿ng l°ßi, d¿ng xoÃn) giúp quá trình đ°ợc dián ra liên tục và mßi sÁn phÁm đ°ợc cấp đông vßi tác đá phù hợp VÁn tác và nhiãt đá không khí trong môi tr°áng cấp đông t°¢ng đái lßn do vÁy thái gian cấp đông nhanh

c) Hệ thống cấp đông siêu tốc

Quá trình sử dụng trực tiÁp mát hoặc nhiều luồng khí l¿nh có vÁn tác rất cao (lên đÁn 50 m/s) tác đáng lên bề mặt thực phÁm đß cấp đông Những luồng khí này thổi bay lßp không khí giữ nhiãt xung quanh sÁn phÁm KÁt quÁ là lßp biên xung quanh sÁn phÁm hßn lo¿n h¢n và sự trao đổi nhiãt trã nên hiãu quÁ h¢n, do đó có thß t¿o ra sự đóng băng nhanh h¢n đáng kß so vßi các hã tháng cấp đông gió thông th°áng

d) Tÿ đông tiếp xúc

SÁn phÁm cấp đông đ°ợc đặt trong các khay cấp đông sau đó đặt trực tiÁp lên các tấp lÃc hoặc lên các mâm cấp đông Các tấm lÃc kim lo¿i bên trong rßng đß cho môi chất l¿nh chÁy qua, nhiãt đá bay h¢i đ¿t tă -45 đÁn -40ðC Nhá tiÁp xúc vßi các tấm lÃc có nhiãt đá rất thấp, quá trình trao đổi nhiãt t°¢ng đái hiãu quÁ và thái gian làm đông đ°ợc rút ngÃn đáng kß so vßi làm đông d¿ng khái trong các kho cấp đông gió [6]

e) Hệ thống cấp đông nhúng lỏng nitơ

Cách bá trí phổ biÁn nhất đái vßi hã tháng cấp đông lßng nit¢ là mát băng tÁi liên tục chuyßn sÁn phÁm qua mát kênh d¿n Lßng nit¢ ã khoÁng -196°C đ°ợc cấp vào ã cuái kênh này Khi lßng nit¢ lấy nhiãt ra khßi sÁn phÁm, nó sôi và h¢i nit¢ l¿nh đ°ợc h°ßng về phía đ¿u kênh d¿n, do đó làm mát sÁn phÁm đ¿u vào Tùy thuác vào thành ph¿n và nhiãt đá ban đ¿u cÿa sÁn phÁm mà có thß c¿n tă 0,3 đÁn 1,5 kg nit¢ lßng đß cấp đông hoàn toàn 1 kg sÁn phÁm [7]

1.3 Các công nghá cÃp đông hián đ¿i

Trong vài thÁp kỷ qua, đã có sự quan tâm khoa hãc đáng kß trong viãc phát trißn các hã tháng mßi có thß cÁi thiãn chất l°ợng cÁm quan hoặc kinh tÁ trong cấp đông thực phÁm Năm 2002, Li và Sun [8] xem xét và so sánh bán công nghã cấp đông: cấp đông ã áp suất cao, cấp đông khử hydro, các āng dụng cÿa protein cháng đông (Antifreeze protein) và protein t¿o m¿m băng (ice nucleation protein) Năm 2003, Fikiin [9] đã xem xét công nghã thÿy phân, cấp đông nhúng, áp suất cao và cấp đông hß trợ cáng h°ãng tă Kß tă đó, các nghiên cāu sâu h¢n về các công nghã và nghiên cāu về mát sá ph°¢ng pháp cấp đông mßi (t*nh điãn, siêu âm, vi sóng, và cấp đông hß trợ sóng vô tuyÁn) đã đ°ợc công bá Các công nghã tr°áng điãn tă bao gồm cÁ tr°áng điãn cao áp, tă tr°áng và t¿n sá vô tuyÁn đã đ°ợc thử nghiãm cho cấp đông thực phÁm ([10], [11], [12], [13]) Mát sá công nghã cấp đông hiãn đ¿i có thß liãt kê nh° sau:

Công nghã cấp đông hß trợ áp suất cao: quá trình cấp đông thực phÁm đ°ợc thực hiãn trong môi tr°áng có áp suất rất cao, (đißn hình là tă 200 đÁn 400 MPa) Khi n°ßc bá đóng băng ã áp suất khí quyßn, thß tích cÿa chúng s¿ tăng lên gây tổn th°¢ng mô trong thực phÁm Về mặt lý thuyÁt, cấp đông d°ßi áp suất cao d¿n đÁn băng không giãn nã về thß tích trong quá trình hình thành nên có thß làm giÁm tổn th°¢ng mô [14]

Công nghã cấp đông hß trợ điãn tr°áng: Nguyên lý là áp dụng mát điãn tr°áng vào thực phÁm s¿ đánh h°ßng các phân tử cực, ch¿ng h¿n nh° n°ßc, do đó kißm soát siêu l¿nh và kÁt tinh băng Cho đÁn nay, cấp đông hß trợ t*nh điãn chß mßi đ°ợc nghiên cāu ã quy mô phòng thí nghiãm [15], [16]

Công nghã cấp đông hß trợ tă tr°áng: quá trình cấp đông đ°ợc hß trợ bãi tă tr°áng (t*nh, dao đáng hoặc kÁt hợp cÁ hai) SÁn phÁm đ°ợc đặt giữa hai cực cÿa tă tr°áng, không khí l¿nh di chuyßn ngang qua bề mặt sÁn phÁm Xuất phát tă ý t°ãng này, Owada và cáng sự [17], [18] cùng vßi công ty ABI (Chiba, NhÁt BÁn) đã đăng kí sáng chÁ về CAS 3 Hã tháng tÁ bào còn nguyên vẹn Công nghã này sử dụng nam châm v*nh cửu và cuán cÁm āng đß t¿o ra tă tr°áng dao đáng yÁu trong buồng cấp đông Trong sáng chÁ này, Owada và cáng sự đã công bá rằng tă tr°áng dao đáng tác đáng lên các phân tử n°ßc phân cực đß trì hoãn sự hình thành các tinh thß băng Cho dù điều này v¿n còn ch°a rõ ràng tă bất kỳ tài liãu hay bằng sáng chÁ nào cÿa công ty ABI

Công nghã cấp đông hß trợ sóng vô tuyÁn: quá trình cấp đông đ°ợc hß trợ bãi mát sóng vô tuyÁn, đß khai thác vòng quay l°ỡng cực n°ßc gây ra bãi sóng vô tuyÁn nhằm phá vỡ quá trình t¿o m¿m và hình thành băng trong quá trình đóng băng Anese và cáng sự [19] đã chāng minh rằng quá trình cấp đông thát lợn thăn đ°ợc hß trợ bãi các xung vô tuyÁn điãn áp thấp (2 kV) t¿o ra ít lß rßng giữa các tÁ bào và ít phá vỡ tÁ bào đái vßi cấu trúc vi mô cÿa thát Hiãn nay, cấp đông hß trợ vô tuyÁn cũng nh° cấp đông hß trợ vi sóng) v¿n đang ã giai đo¿n nghiên cāu và phát trißn ban đ¿u

Công nghã cấp đông hß trợ vi sóng: nguyên lý cÿa công nghã này t°¢ng tự nh° cấp đông hß trợ sóng vô tuyÁn, ã đây vi sóng (t¿n sá 2450 MHz) đ°ợc sử dụng đß hß trợ quá trình cấp đông Viãc cấp sóng dián ra đánh kì chā không liên tục Hai nghiên cāu

đ°ợc công bá vào những năm 1990 cho thấy mát sá khÁ năng đóng băng đ°ợc hß trợ bằng lò vi sóng nh°ng các °u đißm cÿa công nghã này cho đÁn nay v¿n ch°a rõ ràng [15], [20]

Công nghã cấp đông hß trợ siêu âm: quá trình cấp đông đ°ợc hß trợ bãi mát d¿ng sóng siêu âm vßi t¿n sá thấp (18-20 kHz đÁn 100 kHz) và c°áng đá cao (th°áng cao h¢n 1 W/cm2) [21] Về lý thuyÁt, siêu âm t¿o ra các bãt khí trong toàn bá sÁn phÁm, giúp hình thành nhiều h¢n các tinh thß băng có kích th°ßc nhß

Các tác đáng cÿa công nghã cấp đông hiãn đ¿i đÁn tinh thß băng, cấu trúc tÁ bào và chất l°ợng thực phÁm đ°ợc trình bày trên bÁng 1.4

NhÁn xét:

Thông qua các nghiên cāu lý thuyÁt và dựa vào các công bá cÿa các tác giÁ trên thÁ gißi, có thß nhÁn thấy mát sá vấn đề sau đái vßi các công nghã cấp đông hiãn đ¿i:

− Các nghiên cāu đều cho thấy những công nghã cấp đông hiãn đ¿i có nhiều °u đißm trong viãc tăng tác đá kÁt đông, giÁm kích th°ßc tinh thß băng, giÁm thái gian cấp đông đồng thái góp ph¿n nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm

− Mát sá công nghã cấp đông v¿n đang trong quá trình nghiên cāu và trißn khai ã quy mô thí nghiãm nh°: cấp đông hß trợ áp suất cao, hß trợ điãn tr°áng, vi sóng, sóng vô tuyÁn, sóng siêu âm do tính phāc t¿p cÿa hã tháng, khó áp dụng ã quy mô lßn hay vấn đề an toàn khi hã tháng ho¿t đáng

− Công nghã cấp đông siêu tác đã đ°ợc áp dụng trong thực tÁ nh°ng vßi viãc sử dụng các luồng khí l¿nh/môi chất l¿nh vßi vÁn tác rất cao s¿ làm tăng chi phí vÁn hành, nên khÁ năng áp dụng cho các thực phÁm thông dụng là rất khó

Dựa trên các °u đißm cÿa công nghã cấp đông hiãn đ¿i và tính khÁ thi khi trißn khai trong điều kiãn thực tÁ ã Viãt Nam cũng nh° h°ßng tßi viãc th°¢ng m¿i hóa các thiÁt bá cấp đông hiãn đ¿i, công nghã cấp đông hß trợ tă tr°áng có nhiều đặc đißm đáp āng các yêu c¿u này Do vÁy, trong ph¿m vi nghiên cāu cÿa luÁn án này, chß tÁp trung nghiên cāu về ph°¢ng pháp cấp đông có sự hß trợ tă tr°áng, áp dụng đái vßi sÁn phÁm fillet cá tra Viãt Nam nhằm giúp giÁm thái gian và chi phí năng l°ợng cho quá trình cấp đông cũng nh° nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm, h°ßng tßi tăng tính c¿nh tranh cho các sÁn phÁm fillet cá tra trên thá tr°áng xuất khÁu thÁ gißi

Bảng 1.4 So sánh các công nghệ cấp đông hiện đại

Công nghá cÃp

Hã trÿ áp suÃt

cao[14], [22], [23] Thay đổi hình thái cÿa tinh thß băng nhá áp suất cao; Tăng đá siêu l¿nh

GiÁm sự giãn nã thß tích cÿa các tinh thß băng bên trong;

Hình thành các tinh thß băng vßi kích th°ßc nhß và đồng nhất; GiÁm sự phá vỡ cấu trúc vi tÁ bào

Gây ra sự biÁn tính protein do áp suất cao;

Mất khÁ năng sáng cÿa tÁ bào khi v°ợt quá khÁ năng cháu áp

âm[24]3[26] Tăng c°áng hiãu quÁ truyền nhiãt và truyền chất; Thúc đÁy quá trình t¿o m¿m

Hình thành các tinh thß băng vßi bào cÿa các mô do sự phá vỡ tÁ bào bằng siêu âm

Phù hợp vßi thực phÁm ã d¿ng rÃn và d¿ng lßng

Hã trÿ đián

tr°áng[27]3[29] Kißm soát kích th°ßc cÿa các tinh thß băng bằng cách thúc đÁy quá trình t¿o m¿m băng; sÁn phÁm đông l¿nh đ°ợc cÁi thiãn

Không rõ ràng Mát vài lo¿i thát

ĐÁy nhanh quá trình kÁt đông; Hình thành các tinh thß băng vßi

sÁn phÁm đông l¿nh đ°ợc cÁi thiãn

Không rõ ràng Chÿ yÁu ã trái

1.4 Tình hình nghiên cąu vÁ ąng dāng tć tr°áng trong cÃp đông thāc phÇm 1.4.1 Tình hình nghiên cąu ngoài n°ßc

Hiãn nay, do nhu c¿u chất l°ợng cuác sáng ngày càng cao, thực phÁm cũng ngày càng đòi hßi chất l°ợng cao h¢n, do đó công nghã cấp đông trên thÁ gißi đã và đang cÁi thiãn không ngăng đß nâng cao chất l°ợng Viãc āng dụng các cấp đông tiên tiÁn nh° cấp đông áp suất cao, cấp đông đ°ợc hß trợ siêu âm, cấp đông đ°ợc hß trợ điãn tr°áng, tă tr°áng và vi sóng ngày càng đ°ợc quan tâm và có mát sá āng dụng trong thực tÁ [24] Quá trình đông l¿nh cÿa các m¿u thực phÁm bá Ánh h°ãng bãi thành ph¿n chÿ đ¿o cÿa chúng là n°ßc Chất l°ợng cuái cùng cÿa sÁn phÁm đông l¿nh phụ thuác vào quá trình chuyßn đổi n°ßc thành băng Kích th°ßc cÿa các tinh thß băng là rất quan trãng đái vßi chất l°ợng cuái cùng cÿa thực phÁm đông l¿nh vì nó có thß gây tác đáng không thß phục hồi cấu trúc tÁ bào do đó làm giÁm cấu trúc và màu sÃc cÿa sÁn phÁm Vì lý do này, nhiều công nghã mßi đã đ°ợc phát trißn đß kißm soát quá trình kÁt đông và cÁi thiãn tác đá hình thành và phát trißn tinh thß băng H¿u hÁt các công nghã này tÁn dụng lợi thÁ tă các tính chất vÁt lý và các đặc tr°ng cÿa phân tử n°ßc [25]

Pang và cáng sự [30] đã xác nhÁn Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng lên sāc căng bề mặt Nghiên cāu này báo cáo rằng c°áng đá dòng điãn hoặc đá d¿n điãn cÿa n°ßc đ°ợc tă hóa là lßn h¢n n°ßc tinh khiÁt Hu và cáng sự [37] công bá nghiên cāu mô phßng đáng hãc phân tử liên quan đÁn các tác đáng lên sự tăng tr°ãng băng đá trong môi tr°áng gồm điãn tr°áng và tă tr°áng Liên quan đÁn n°ßc ã d¿ng lßng, hã nhÁn thấy rằng các cấu trúc liên kÁt hydro và các tính chất vÁt lý có thß thay đổi đáng kß khi các tr°áng bên ngoài đ¿t đÁn các giá trá 109 V/m và 10 T

Các tác giÁ cho rằng tă tr°áng tác đáng đÁn các phân tử n°ßc nhằm sÃp xÁp đánh h°ßng cÿa các h¿t nhân, có l¿ là nhá hiãu āng nghách tă Inaba và cáng sự [38] đã tiÁn hành mát nghiên cāu về các Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng về quá trình kÁt đông cÿa n°ßc tinh khiÁt và n°ßc thông th°áng KÁt quÁ chß ra rằng, đái vßi n°ßc, nhiãt đá kÁt đông cao h¢n khi cháu tác đáng bãi tă tr°áng 6 T Chênh lãch nhiãt đá khi biÁn đổi pha do tă tr°áng tỷ lã thuÁn vßi bình ph°¢ng cÿa mÁt đá tă thông Suzuki và cáng sự [39] đã nghiên cāu Ánh h°ãng cÿa mát tă tr°áng yÁu (khoÁng 0,0005T) lên quá trình cấp đông mát sá thực phÁm bằng tÿ đông đ°ợc thiÁt kÁ đặc biãt vßi mát thiÁt bá phát tă tr°áng Các tác giÁ thấy rằng tă tr°áng yÁu khoÁng 0,0005 T không t¿o nên sự khác biãt đáng kß đÁn nhiãt đá trong suát quá trình cấp đông hoặc lên các chất l°ợng cÿa các thực phÁm đông l¿nh trong các điều kiãn thí nghiãm

Hiãn nay vßi các ph°¢ng pháp cấp đông truyền tháng thì rất khó bÁo quÁn đ°ợc thực phÁm lâu dài vì xÁy ra hiãn t°ợng mất màu, tổn thất do rß dách và phát ra mùi khó cháu sau khi cấp đông và rã đông Nguyên nhân chính cÿa viãc rß dách là thái gian cấp đông dài N°ßc tự do có thß di chuyßn khi bá cấp đông t¿o thành các tinh thß băng lßn và d¿n đÁn sự phá hÿy cấu trúc tÁ bào cÿa các sÁn phÁm đông l¿nh nh° trong Hình 1.3

a) cấp đông không hß trợ tă tr°áng

b) Cấp đông theo công nghã CAS

Hình 1.3 Minh họa quá trình hình thành tinh thể băng trong cấp đông (công ty ABI)

Trong công nghã cấp đông thực phÁm, tác đá cấp đông là yÁu tá quan trãng nhất Ánh h°ãng đÁn kích th°ßc, hình d¿ng và sự phân bá cÿa các tinh thß băng trong các sÁn phÁm KÁt quÁ cÿa quá trình cấp đông nhanh là sự hình thành tinh thß băng nhß h¢n và đồng đều, ngăn ngăa thiãt h¿i cấu trúc [40] Đß tăng c°áng tác đá cấp đông, kißm soát quá trình t¿o m¿m băng, giÁm thái gian cấp đông và duy trì sự ổn đánh nhiãt đá, các công nghã khác nhau đã đ°ợc nghiên cāu và công bá nh° cấp đông hß trợ áp suất cao [22], [35], [41], công nghã protein cháng đông (AFPs) [8], cấp đông hß trợ siêu âm [5], [21], [25], cấp đông siêu l¿nh [42] và hã tháng tÁ bào còn nguyên vẹn (CAS) sử dụng ph°¢ng pháp cấp đông nhanh

a) Āng dụng từ trường trong cấp đông ở quy mô thí nghiệm

Tÿ cấp đông thông th°áng có thß tìm gặp trong cÁ phòng thí nghiãm và ã quy mô th°¢ng m¿i nh°ng viãc āng dụng tă tr°áng trong cấp đông cũng còn rất h¿n chÁ và đa ph¿n là ã quy mô thí nghiãm Mát sá nghiên cāu tổng quan về vấn đề này cũng đã đề cÁp đÁn āng dụng cÿa tă tr°áng trong cấp đông [43], [44], [32].

Khi xem xét viãc sử dụng tă tr°áng t*nh đß hß trợ và đÁy nhanh quá trình cấp đông, c¿n chú ý đÁn nghiên cāu về āng dụng cÿa tă tr°áng trong cấp đông n°ßc đ°ợc thực hiãn bãi Aleksandrov và cáng sự [45] Các tác giÁ quan sát thấy đá siêu l¿nh biÁn thiên vßi tă tr°áng t*nh trong ph¿m vi 0-0,5 T và đá siêu l¿nh có thß không đáng kß hoặc không xÁy ra khi mÁt đá tă thông cao h¢n 0,5 T H¿n chÁ cÿa nghiên cāu này là mßi chß dăng l¿i ã viãc xác đánh Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đái vßi n°ßc

Mok và cáng sự [46] đã phân tích Ánh h°ãng cÿa viãc sử dụng tă tr°áng t*nh đÁn thái gian cấp đông cÿa dung dách NaCl 0,9% Các tác giÁ này đã cấp đông ã nhiãt đá thấp vßi các mÁt đá tă thông khác nhau trên mát tÁ bào thử nghiãm vßi hai thiÁt lÁp các nam châm khác nhau: song song hoặc phân cực Điều này d¿n đÁn tă tr°áng đÁy (50

mT) hoặc tă tr°áng hút (480 mT) đß tác đáng lên mát m¿u nằm ã vá trí cách đều so vßi bề mặt nam châm Các tác giÁ phát hiãn rằng sự sÃp xÁp lực đÁy giúp giÁm thái gian cấp đông nhiều nhất, trong nghiên cāu này là thấp h¢n 32,1% và 42% so vßi khi không có nam châm và khi chß có lực hút Những kÁt quÁ đó cho thấy có thß t¿o ra các hiãu āng khác nhau dựa vào cách phân bá mÁt đá và h°ßng cÿa tă tr°áng

Zhao và cáng sự [47] thì tiÁn hành thực nghiãm cấp đông dung dách NaCl 0,9%, n°ßc khử ion và dung dách ethylene glycol 5% trong tă tr°áng t*nh Khi có hß trợ tă tr°áng t*nh (<50 mT), nghiên cāu cho thấy nhiãt đá t¿o m¿m và thái gian chuyßn pha cÿa n°ßc khử ion không bá Ánh h°ãng bãi tă tr°áng, nh°ng đái vßi dung dách NaCl 0,9% và dung dách ethylene glycol 5% thì l¿i có tác dụng Ngoài ra, nhiãt đá t¿o m¿m cÿa dung dách NaCl 0,9% khi đ°ợc cấp đông có hß trợ tă tr°áng cũng thấp h¢n so vßi không có tă tr°áng, trong khi thái gian chuyßn pha l¿i ngÃn h¢n 55,4% so vßi không có tă tr°áng Tuy nhiên, nhiãt đá t¿o m¿m cÿa dung dách ethylene glycol 5% khi có tă tr°áng cao h¢n so vßi không có tă tr°áng

Liu và cáng sự [48] nghiên cāu Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng lên sự thay đổi pha cÿa cà rát Nghiên cāu đã tiÁn hành vßi tă tr°áng t*nh và tă tr°áng dao đáng ã các māc 0; 0,46; 0,9; 1,8; 3,6 và 7,2 mT cùng t¿n sá 50 Hz và đã chāng minh đ°ợc rằng cÁ tă tr°áng t*nh và dao đáng đều có thß giÁm thái gian chuyßn pha và mÁt đá tă thông càng cao thì đá trá cÿa thái gian thay đổi pha càng lßn và giai đo¿n chuyßn pha càng ngÃn Các tác giÁ cũng không chāng minh đ°ợc giữa tă tr°áng t*nh và dao đáng cái nào tát h¢n, mà chß đ°a ra rằng vßi các mÁt đá tă thông khác nhau, các tác đáng s¿ khác nhau và cho thấy rằng trong các āng dụng thực tÁ, có thß c¿n phÁi nghiên cāu đß xác đánh ph¿m vi mÁt đá tă thông phù hợp

Thông qua các nghiên cāu này, Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng lên các m¿u thí nghiãm khác nhau (n°ßc, dung dách, thực phÁm) đều đã đ°ợc chāng minh Tuy nhiên, vßi sự h¿n chÁ về mặt sá l°ợng thực nghiãm cũng nh° các nghiên cāu liên quan đß có thß so sánh, đái chiÁu l¿n nhau thì các kÁt quÁ nghiên cāu này v¿n ch°a thß áp dụng trong quy mô công nghiãp cũng nh° trên nhiều đái t°ợng thực phÁm khác nhau

b) Āng dụng từ trường trong cấp đông ở quy mô công nghiệp

Trong những năm g¿n đây, nhiều bằng sáng chÁ đã đ°ợc đăng kí nhằm cá gÃng tÁn dụng các hiãu āng cÿa tă tr°áng đÁn đặc tính cÿa n°ßc đß cÁi thiãn quá trình cấp đông thực phÁm, đá viên, thāc ăn chăn nuôi, tÁ bào sáng, hoa quÁ, hóa chất và d°ợc phÁm và mát sá sÁn phÁm khác (theo phụ lục 1.1, 1.2, 1.3) [17], [49]3[51] Tất cÁ các bằng sáng chÁ này cho rằng viãc áp dụng tă tr°áng trong quá trình cấp đông s¿ giúp kißm soát quá trình kÁt đông n°ßc và làm tăng đá siêu l¿nh Khi quá trình cấp đông xÁy ra, bằng cách h¿ thấp nhiãt đá xuáng d°ßi đißm cấp đông hoặc bằng cách hß trợ tă tr°áng, các tinh thß băng nhß đ°ợc hình thành trong toàn bá thß tích cÿa sÁn phÁm Tuy nhiên, tă tr°áng vßi mÁt đá tă thông thấp khi đ°ợc sử dụng gây ra những nghi ngá về tác đáng cÿa tă tr°áng đÁn n°ßc, ván là chất có đá nh¿y tă thấp

H¿u hÁt các nhà phát minh đều cho rằng tă tr°áng ho¿t đáng bằng cách sÃp xÁp các điãn tử và h¿t nhân cÿa các nguyên tử theo h°ßng cÿa tă tr°áng Khi mát tă tr°áng đ°ợc áp dụng, các h¿t nhân hydro cÿa phân tử n°ßc s¿ ho¿t đáng giáng nh° thanh nam châm mini và s¿ đ°ợc sÃp xÁp song song vßi tă tr°áng bên ngoài Đồng thái, các h¿t nhân s¿ quay theo h°ßng cÿa tă tr°áng Theo các bằng sáng chÁ, điều này s¿ tăng c°áng dao đáng nhiãt cÿa h¿t nhân hydro, đá siêu l¿nh và truyền nhiãt trong toàn bá sÁn phÁm [18], [49], [53] H¢n nữa, liên kÁt hydro cÿa các phân tử n°ßc cũng s¿ bá Ánh h°ãng và mát sá tác giÁ cho rằng kích th°ßc cụm cÿa n°ßc tự do s¿ có xu h°ßng giÁm [17], [18], [49], [50] Theo Sato và Fujita [50], khi các cụm n°ßc bá phân mÁnh theo cách này, chất l°ợng (hình thāc, h°¢ng vá và mùi th¢m) cÿa các sÁn phÁm đ°ợc đông l¿nh h¿u nh° không bá suy giÁm và các tinh thß băng nhß đ°ợc hình thành Mặt khác, Owada và các cáng sự cho rằng viãc giÁm kích th°ßc cụm n°ßc tự do có thß làm tăng l°ợng n°ßc ràng buác không thß cấp đông và điều này liên quan đÁn viãc giữ đ°ợc đá t°¢i cÿa sÁn phÁm lâu h¢n [17], [18], [49] Các công bá cho thấy rằng các cụm n°ßc nhß có khÁ năng hình thành liên kÁt hydro vßi các nhóm cực cÿa cấu trúc bÁc ba cÿa protein và carbohydrate và gÃn chặt vào chúng Do đó, tă tr°áng s¿ làm giÁm l°ợng n°ßc cấp đông và do đó cũng làm giÁm l°ợng tinh thß băng H¢n nữa, tă tr°áng cũng s¿ ngăn các cấu trúc cấp ba khßi bá oxy hóa bằng cách thúc đÁy cấu trúc hydrat hóa trên chúng

Các bằng sáng chÁ đ°ợc công bá sử dụng cÁ tă tr°áng t*nh và tă tr°áng dao đáng (Phụ lục 1.1), riêng biãt hoặc kÁt hợp [17], [18], [49] Các tr°áng này có thß liên tục [54], [55] hoặc xung [50], [56], tă tr°áng t*nh có thß đ°ợc t¿o ra bãi nam châm v*nh cửu hoặc bằng nam châm điãn, th°áng đ°ợc °a thích vì chi phí vÁn hành thấp h¢n Tă tr°áng dao đáng đ°ợc t¿o ra bãi các cuán dây ho¿t đáng vßi dòng điãn xoay chiều Khi tă tr°áng t*nh và dao đáng đ°ợc kÁt hợp, chồng chéo theo cùng mát h°ßng hay không, các hiãu āng mong muán đái vßi cấp đông đ°ợc tăng c°áng và chi phí vÁn hành có thß giÁm [17], [18], [49] Khi đ°ợc sử dụng riêng biãt, tă tr°áng dao đáng đ°ợc lựa chãn nhiều h¢n tă tr°áng t*nh do tính linh ho¿t cÿa chúng [50] Tuy nhiên, tă tr°áng dao đáng t¿o ra các điãn tr°áng dao đáng Những điãn tr°áng cÁm āng này cũng có thß gây ra các trã ng¿i cho sự hình thành tinh thß băng Do đó, các phân tử n°ßc, có l°ỡng cực điãn, s¿ đ°ợc đánh h°ßng theo h°ßng dao đáng cÿa điãn tr°áng cÁm āng Sự rung đáng và ma sát cÿa các phân tử n°ßc s¿ t¿o ra nhiãt cũng cÁn trã sự kÁt tinh n°ßc Theo Hirasawa và cáng sự [55], kÁt hợp giữa điãn tr°áng dao đáng và cÁm āng cho phép đ¿t đá siêu l¿nh lßn H¢n nữa, Owada và Kurita [17] công bá rằng điãn tr°áng này s¿ t¿o ra các electron tự do thu đ°ợc tă các phân tử n°ßc và oxy trong thiÁt bá cấp đông Theo các tác giÁ, các gác hydroxyl sau đó đ°ợc t¿o ra phá hÿy màng tÁ bào cÿa vi khuÁn và do đó làm giÁm l°ợng vi sinh vÁt trong sÁn phÁm đông l¿nh Owada và Saito [49] cũng nhÁn xét rằng các electron tự do s¿ tránh đ°ợc quá trình oxy hóa sÁn phÁm bá cấp đông

Các bằng sáng chÁ hiãn có về cấp đông hß trợ tă tr°áng không công bá hoặc h°ßng d¿n lựa chãn các giá trá tái °u cÿa tă tr°áng Do đó, ph¿m vi mÁt đá tă thông và t¿n sá tă tr°áng có trong các yêu c¿u đặc biãt ráng MÁt đá tă thông có thß thay đổi

trong khoÁng 0,1 mT đÁn 2 T trong khi t¿n sá dao đáng trong khoÁng tă 50 Hz đÁn 10 MHz Tuy nhiên, các thông sá đ°ợc kißm tra và công bá bãi các nhà phát minh l¿i h¿n chÁ đáng kß h¢n: mÁt đá tă thông giữa 0,1 mT [54] và 800 mT [50] và t¿n sá trong khoÁng tă 50 Hz [18] đÁn 200 kHz [54] H¿u hÁt các tác giÁ cho rằng mÁt đá tă thông và t¿n sá không bá h¿n chÁ, nh°ng theo Mihara và cáng sự [54] và Ino và cáng sự [53], các giá trá tái °u phÁi đ°ợc chãn dựa trên các đặc tính cụ thß cÿa sÁn phÁm đ°ợc đông l¿nh (kích th°ßc, lo¿i, trã kháng) Hình d¿ng sóng (ví dụ hình sin, hình vuông hoặc hình tam giác) trong tă tr°áng dao đáng không đ°ợc mô tÁ th°áng xuyên, nh°ng mát sá nhà phát minh thích āng dụng sóng hình chữ nhÁt h¢n [53] Các thông sá khác cÿa quá trình cấp đông nh° tác đá cấp đông và nhiãt đá cấp đông thÁm chí còn ít h¿n chÁ h¢n và có thß dao đáng t°¢ng āng trong khoÁng 0,1 đÁn 1°C / phút và trong khoÁng nhiãt đá cấp đông -2°C đÁn -100°C (Phụ lục 1.1)

Tính đồng nhất cÿa tă tr°áng đ°ợc āng dụng cấp đông cũng là mát vấn đề c¿n xem xét Theo Owada [18], nÁu tă tr°áng không đ°ợc áp dụng đồng đều, tác dụng cÿa chúng s¿ không đồng nhất lên sÁn phÁm cấp đông và do đó, chất l°ợng sÁn phÁm có thß bá Ánh h°ãng Owada [18] nhÁn thấy rằng tính đồng nhất cÿa tă tr°áng dao đáng tăng lên bằng cách xử lý sá l°ợng lßn các cuán dây song song, nái tiÁp hoặc theo chiều ngang dãc theo giá đỡ m¿u Sato và Fujita [50] cũng thiÁt kÁ mát sá ph°¢ng án khÁ thi cho phép āng dụng đồng nhất các tă tr°áng trên sÁn phÁm

Trong h¿u hÁt các bằng sáng chÁ đ°ợc công bá, các ph°¢ng án °u tiên kÁt hợp nam châm v*nh cửu và/hoặc cuán điãn tă vßi các thiÁt bá khác đß cÁi thiãn quá trình cấp đông Do đó, sự kÁt hợp giữa các tă tr°áng vßi điãn tr°áng [17], [18], [49], [55] và/hoặc các thiÁt bá truyền năng l°ợng khác nh° sóng siêu âm, vi sóng, tia hồng ngo¿i, tia cực tím và mát sá các lo¿i khác, cũng đã đ°ợc mô tÁ [17], [18], [49]3[51], [57], [58]

T°¢ng tự nh° trong các tÿ đông thông th°áng đß cÁi thiãn sự truyền nhiãt, các tác giÁ cũng cũng đề cÁp đÁn các ph°¢ng án nh° sau: cách nhiãt đß duy trì nhiãt đá tÿ đông [17], [18], [53], [58], dùng qu¿t đß l°u thông không khí l¿nh trong tÿ đông [17], [18], [50], [53], dùng chất khử trùng không khí đß tránh ô nhiám sÁn phÁm [49], [55], phân bá luồng không khí l¿nh đồng đều [18] và thiÁt bá hút Ám không khí đß tránh đãng s°¢ng [50]

ThiÁt bá đ°ợc cấp bằng sáng chÁ bao gồm các giÁi pháp cho cấp đông theo mẻ và cấp đông liên tục Hã tháng cấp đông liên tục có thß là băng chuyền th¿ng hoặc băng chuyền xoÃn Do đó, các tÿ đông liên tục đòi hßi các ph°¢ng án phāc t¿p h¢n khi āng dụng tă tr°áng đồng nhất, có thß thay đổi t*nh hoặc thái gian, trong quá trình cấp đông hoàn toàn [18], [50], [53], [57]

Ngoài ra, tă tr°áng có thß đ°ợc áp dụng không chß trong quá trình cấp đông mà còn trong quá trình bÁo quÁn và rã đông Do đó, Ino và cáng sự [53] đ°ợc cấp bằng sáng chÁ hã tháng mà trong đó tă tr°áng dao đáng đ°ợc áp dụng trong quá trình rã đông sau khi bÁo quÁn Theo các tác giÁ, ph°¢ng pháp này cho phép bÁo quÁn tát h¢n chất l°ợng thực phÁm.

Hiãn nay, các lo¿i tÿ đông có hß trợ tă tr°áng đã đ°ợc sÁn xuất và bán trên toàn thÁ gißi (tÿ đông CAS cÿa công ty ABI và tÿ đông Proton cÿa công ty Ryoho, NhÁt BÁn) Ành h°ãng cÿa tă tr°áng đái vßi quá trình cấp đông đã đ°ợc nghiên cāu trên n°ßc tinh khiÁt và dung dách NaCl 0,9% [59], các sÁn phÁm sinh hãc [44], càng cua [60], đặc biãt đái vßi các sÁn phÁm có đặc tính tă tính [45] Các nghiên cāu đã chß ra rằng, vßi sự hß trợ cÿa tă tr°áng t*nh có mÁt đá tă thông tă 0,36÷1,08 mT thì thái gian cấp đông ngÃn h¢n so vßi cấp đông thông th°áng [44]

c) Những tồn tại trong nghiên cāu về công nghệ cấp đông hỗ trợ từ trường

Đß nghiên cāu làm rõ các Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng dao đáng yÁu đÁn cấp đông thực phÁm, các tác giÁ Suzuki và cáng sự [39], Watanabe và cáng sự [33] đã tiÁn hành cấp đông mát sá thực phÁm trong điều kiãn có và không có hß trợ tă tr°áng dao đáng (0,5 mT / 50 Hz) Các nghiên cāu cho thấy không có bất kỳ Ánh h°ãng nào cÿa tă tr°áng dao đáng đÁn đá siêu l¿nh và thái gian cấp đông H¢n thÁ nữa, kích th°ßc và hình d¿ng cÿa các tinh thß băng, cấu trúc vi mô, tổn thất do rß dách (drip loss), màu sÃc, kÁt cấu và đánh giá cÁm quan là t°¢ng đái giáng nhau trong tất cÁ các sÁn phÁm đông l¿nh Điều quan trãng c¿n l°u ý là các tác giÁ này đã thực hiãn tất cÁ các thí nghiãm trong mô hình phòng thí nghiãm và do đó, vấn đề đặt ra là liãu các đặc tính cÿa tă tr°áng đ°ợc áp dụng có giáng hãt nh° các āng dụng trong tÿ đông th°¢ng m¿i hay không Điều này rất khó đß xác đánh vì các nhà sÁn xuất th°áng không cung cấp các dữ liãu kỹ thuÁt này (ví dụ nh° tă tr°áng t*nh hay dao đáng hoặc cÁ hai; giá trá mÁt đá tă thông và t¿n sá; có kÁt hợp vßi sóng điãn tr°áng hay vi sóng, v.v.)

Đß xác đánh tính đúng đÃn cÿa những công bá này, mát sá tác giÁ đã so sánh chất l°ợng cÿa mát sá thực phÁm đông l¿nh trong cÁ tÿ đông th°¢ng m¿i có hß trợ tă tr°áng và các tÿ cấp đông thông th°áng [61]3[66] Tuy nhiên, mát sá nghiên cāu đ°a ra rất ít hoặc không có thông tin về đặc đißm cÿa tă tr°áng đ°ợc áp dụng H¢n nữa, h¿u hÁt các thí nghiãm đã đ°ợc thực hiãn ã nhiãt đá rất thấp, ngh*a là ã −45ðC và thấp h¢n T¿i các điều kiãn này, chất l°ợng thực phÁm đông l¿nh đã có thß đ°ợc bÁo quÁn tát bằng các ph°¢ng pháp cấp đông thông th°áng và do đó s¿ gặp nhiều khó khăn trong viãc quan sát các thay đổi về mặt chất l°ợng khi cấp đông có hß trợ tă tr°áng Ngoài ra, các thay đổi về đặc tính cÿa thực phÁm (kích th°ßc, hình d¿ng, cấu trúc và thành ph¿n) cũng Ánh h°ãng đÁn viãc đánh giá chất l°ợng sÁn phÁm Vßi sÁn phÁm fillet cá tra Viãt Nam thì các nghiên cāu về āng dụng tă tr°áng trong cấp đông và đánh giá chất l°ợng sÁn phÁm khi so sánh vßi các ph°¢ng pháp cấp đông truyền tháng h¿u nh° ch°a đ°ợc công bá

Yamamoto và cáng sự [63] đã so sánh chất l°ợng cÿa āc gà đông l¿nh, ã nhiãt đá −45ðC, trong cÁ tÿ cấp đông nhanh thông th°áng và tÿ đông CAS Sau mát tu¿n bÁo quÁn ã −30ðC, tác giÁ nhÁn thấy không có sự khác biãt nào giữa các m¿u Tuy nhiên, sau sáu tháng kß tă khi l°u trữ, các giá trá āng suất cÿa m¿u cấp đông CAS v¿n giữ g¿n giáng nh° m¿u đ°ợc l°u trữ trong mát tu¿n, trong khi các giá trá āng suất cÿa các m¿u cấp đông truyền tháng và m¿u cấp đông nhanh l¿i tăng lên đáng kß T°¢ng tự nh° vÁy, Erikson và cáng sự [62] đã so sánh chất l°ợng cÿa m¿u cá tuyÁt đ°ợc cấp đông

trong tÿ đông CAS ã -45ðC, m¿u đ°ợc cấp đông trong tÿ đông gió ã -35ðC và m¿u đông trong kho l¿nh ã -30ðC Mặc dù tác đá cấp đông đ¿t đ°ợc ã mßi thiÁt bá rất khác nhau nh°ng sự khác biãt về chất l°ợng giữa các m¿u cũng không đáng kß Ng°ợc l¿i, các tác giÁ [64]3[67] đã nghiên cāu trên thát bò, thát lợn, và thát gà trong tÿ đông CAS ã -55ðC và tÿ đông gió t¿i -45ðC cho thấy cấp đông hß trợ tă tr°áng giúp giÁm tổng thái gian cấp đông và giữ đ°ợc chất l°ợng cÿa các m¿u tát h¢n so vßi cấp đông gió Tuy nhiên, nhiãt đá cÿa tÿ đông hß trợ tă tr°áng và tÿ đông thông th°áng quá khác nhau đß có thß rút ra đ°ợc những cÁi tiÁn dành riêng cho cấp đông hß trợ tă tr°áng Đß phân biãt chính xác hiãu quÁ cÿa tă tr°áng, các thí nghiãm cấp đông có và không có āng dụng tă tr°áng nên đ°ợc thực hiãn trong cùng mát thiÁt bá Đây là cách duy nhất đß lo¿i tră Ánh h°ãng cÿa các biÁn khác ngoài tă tr°áng (nhiãt đá cấp đông, vÁn tác không khí, vá trí m¿u trong tÿ đông, v.v.) Theo cách này, James và cáng sự [61] đã so sánh các đ°áng cong cấp đông cÿa cÿ tßi đ°ợc đông l¿nh (vßi mÁt đá tă thông 0,1 3 0,4 mT) và không có tă tr°áng trong tÿ đông CAS Nghiên cāu cho thấy không có bất kỳ Ánh h°ãng nào cÿa tă tr°áng đái vßi quá trình siêu l¿nh trong các m¿u hoặc đái vßi đáng hãc cÿa quá trình cấp đông Nh° vÁy có thß thấy v¿n còn nhiều mâu thu¿n trong viãc xác đánh Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn thái gian cấp đông hay đái vßi các sÁn phÁm khác nhau thì Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng cũng khác nhau Rõ ràng rằng, theo các tài liãu đã đ°ợc công bá, ch°a có nghiên cāu nào trong các tài liãu phân tích chi tiÁt Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng dao đáng đÁn chất l°ợng thực phÁm trong các tÿ đông điãn tă th°¢ng m¿i

Liên quan đÁn tă tr°áng t*nh, viãc so sánh kÁt quÁ tă phòng thí nghiãm th°áng gặp khó khăn do hai lý do chính: (1) các thông sá cÿa tă tr°áng t*nh thực sự đ°ợc áp dụng trong các thí nghiãm th°áng không đ°ợc công bá chi tiÁt và phân bá tă tr°áng trong không gian thí nghiãm hoàn toàn bá bß qua; (2) sá l°ợng thí nghiãm đôi khi không đÿ đß phát hiãn đ°ợc bÁn chất ng¿u nhiên cÿa quá trình t¿o m¿m băng và sá liãu tháng kê th°áng không rõ ràng Do đó, c¿n thiÁt phÁi có nhiều h¢n nữa các thí nghiãm đ°ợc thực hiãn và công bá nhiều kÁt quÁ trên các phòng thí nghiãm khác nhau Đß làm nh° vÁy, tă tr°áng t*nh sử dụng phÁi đ°ợc đo thông sá đ¿y đÿ và đ°ợc điều khißn chính xác Khi đánh giá tác đáng cÿa tă tr°áng t*nh đái vßi đá siêu l¿nh, c¿n có đÿ sá l°ợng thí nghiãm cấp đông có và không có hß trợ tă tr°áng t*nh đß mô tÁ chính xác các hàm xác suất tháng kê Ngoài ra, khi so sánh đáng hãc quá trình cấp đông, kích th°ßc m¿u và tác đá cấp đông phÁi đ°ợc điều chßnh sao cho có thß dá dàng phát hiãn sự khác biãt về thái gian ã các giai đo¿n cấp đông Mặc khác, khi đánh giá hiãu quÁ cÿa tă tr°áng t*nh trong viãc cÁi thiãn quá trình cấp đông thực phÁm, kích cỡ m¿u phÁi phù hợp vßi thực tÁ và phÁi bißu dián đ°ợc các phân bá tă tr°áng và nhiãt đá trong không gian bá trí m¿u cấp đông Trong tr°áng hợp này, c¿n ghi nhÁn sự thay đổi nhiãt đá không chß ã tâm cÿa m¿u mà còn ã bề mặt m¿u Tuy nhiên, cũng c¿n chú ý rằng đß phát hiãn chính xác thái gian xÁy ra quá trình t¿o m¿m là rất khó khăn do quá trình này xÁy ra không đồng nhất trên toàn bá m¿u và sự khác nhau về cấu trúc cÿa m¿u ã các vá trí

Trong mát nghiên cāu g¿n đây, Otero và cáng sự [44] cho rằng tính không ổn đánh cÿa tă tr°áng dao đáng đ°ợc áp dụng trong các tÿ đông th°¢ng m¿i khiÁn ng°ái ta nghi ngá về tác đáng cÿa tă tr°áng yÁu đÁn n°ßc - mát chất có đá nh¿y tă thấp- th°áng chiÁm khái l°ợng lßn trong thực phÁm cấp đông Đó có thß là mát trong những lý do t¿i sao mÁt đá tă thông và/hoặc t¿n sá cÿa tă tr°áng không đ°ợc nêu chi tiÁt trong mát sá bài báo khoa hãc về cấp đông có hß trợ tă tr°áng đ°ợc thực hiãn trên tÿ đông do công ty ABI sÁn xuất [64]3[67] H¿u hÁt mÁt đá tă thông cÿa tă tr°áng trong các thiÁt bá sử dụng trong nhiều nghiên cāu là khá thấp, dao đáng tă 0,098 mT [61] đÁn 2 mT [63], vßi t¿n sá cÿa tă tr°áng dao đáng trong khoÁng 1,8 Hz [60] và 60 Hz [68] KhÁ năng tác đáng trực tiÁp cÿa các tă tr°áng yÁu đÁn n°ßc đ°ợc công bá trong các bằng sáng chÁ cÿa công ty ABI [17], [49] đã gây ra những nghi ngá khác nhau trong các nghiên cāu g¿n đây [69], [44], [52]

Tóm l¿i, các dữ liãu thực nghiãm đ°ợc công bá trong các bài báo v¿n ch°a chāng minh rõ ràng tác đáng cÿa tă tr°áng đÁn quá trình cấp đông và chất l°ợng sÁn phÁm trong các tÿ đông hß trợ tă tr°áng th°¢ng m¿i, điều mà các công ty đã kh¿ng đánh là có tác đáng tích cực và đã đ°ợc đăng kí bằng sáng chÁ Mát sá bài báo cho thấy kÁt quÁ tích cực, nh°ng những nghiên cāu khác cũng cho thấy không có tác dụng cÿa tă tr°áng trong cấp đông thực phÁm Có rất nhiều khó khăn liên quan đÁn cÁ tă tr°áng và cấp đông làm cÁn trã khÁ năng nghiên cāu lý thuyÁt l¿n thực nghiãm và tính chính xác cÿa các kÁt quÁ công bá Tuy nhiên, cũng c¿n l°u ý rằng, mặc dù có mát sá báo cáo về Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng trong cấp đông nh°ng h¿u hÁt các nghiên cāu v¿n ch°a đ°ợc thực hiãn trên cùng đái t°ợng và trong các điều kiãn cấp đông nh° nhau nên rất khó đß so sánh đ°ợc vßi nhau Do đó, điều cấp thiÁt là phÁi có mát nghiên cāu khoa hãc chāng minh đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn quá trình cấp đông và/hoặc nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm hay nó chß là mát công bá mang tính quÁng cáo cÿa các nhà sÁn xuất

Đß thực hiãn thành công nghiên cāu này, các thí nghiãm c¿n đ°ợc tiÁn hành trong những điều kiãn cụ thß đ°ợc đo đ¿c chính xác và sá l°ợng thí nghiãm đÿ lßn cũng nh°ng khÁ năng tiÁn hành trên nhiều mô hình khác nhau Tác đáng cÿa tă tr°áng lên quá trình cấp đông c¿n đ°ợc đánh giá tă đ¢n giÁn đÁn phāc t¿p, đó là trong n°ßc tinh khiÁt và tiÁp theo là trên các m¿u phāc t¿p h¢n (dung dách muái, thực phÁm m¿u, thực phÁm thực tÁ và m¿u sinh hãc) Đái vßi n°ßc và các dung dách muái, đã có nhiều thí nghiãm công bá Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn quá trình cấp đông, nh°ng đái vßi thực phÁm thì các công bá v¿n ch°a đ°ợc tiÁn hành trên cùng lo¿i thực phÁm vßi các kích th°ßc giáng nhau đß có thß tiÁn hành so sánh, đặc biãt là đái vßi sÁn phÁm fillet cá tra Khi thiÁt kÁ các thí nghiãm, phÁi đặc biãt chú ý mô tÁ chính xác m¿u và thiÁt bá cấp đông và đß xác đánh tất cÁ các yÁu tá có thß có Ánh h°ãng đÁn kÁt quÁ thí nghiãm C¿n nghiên cāu cÁ tă tr°áng t*nh và tă tr°áng dao đáng MÁt đá tă thông cÿa tă tr°áng trong tÿ đông ABI th°áng thấp h¢n 1 mT khiÁn ng°ái ta nghi ngá về Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng yÁu này đái vßi viãc cấp đông n°ßc và các sÁn phÁm sinh hãc Do đó, c¿n tiÁn hành nhiều thực

nghiãm vßi các c°áng đá và t¿n sá tă tr°áng khác nhau đß xác minh tính hiãu quÁ cÿa tă tr°áng trong cấp đông

1.4.2 Tình hình nghiên cąu trong n°ßc

Các nghiên cāu trong n°ßc về quá trình cấp đông tÁp trung vào các sÁn phÁm nh° thực phÁm có d¿ng trụ vô h¿n và c¿u, tôm và fillet cá tra, trong đó sử dụng ph°¢ng pháp cấp đông gió thông th°áng hoặc cấp đông IQF Nghiên cāu đ°ợc công bá trong luÁn án tiÁn s* cÿa tác giÁ Đß Hữu Hoàng [70] đã xây dựng đ°ợc chÁ đá cấp đông hợp lý cho sÁn phÁm fillet cá tra bằng ph°¢ng pháp cấp đông IQF Tuy nhiên, nghiên cāu này không đề cÁp đÁn các ph°¢ng pháp cấp đông hiãn đ¿i [71]

Có rất nhiều nghiên cāu về cá tra nh°ng ã ph¿m vi nuôi trồng và chÁ biÁn cũng nh° sÁn xuất gelatin tă cá tra đ°ợc thực hiãn bãi nhiều tác giÁ, nhất là t¿i tr°áng đ¿i hãc C¿n Th¢ Tuy nhiên, các nghiên cāu về công nghã cấp đông các sÁn phÁm tă cá tra thì ch°a đ°ợc công bá

Các công nghã cấp đông hiãn đ¿i, đặc biãt là cấp đông có hß trợ tă tr°áng là h°ßng nghiên cāu mßi trong n°ßc, cho đÁn thái đißm này ch°a tìm thấy đ°ợc các nghiên cāu công bá về vấn đề này

1.4.3 Nhÿng vÃn đÁ còn tßn t¿i căa các công nghá cÃp đông hián đ¿i

Mát sá công nghã cấp đông hiãn đ¿i về c¢ bÁn là cÁi tiÁn các ph°¢ng pháp hiãn có (thổi không khí và ngâm trong tác nhân l¿nh) bằng cách t¿o ra tác đá truyền nhiãt bề mặt cao h¢n so vßi các hã tháng tr°ßc đây nhằm cÁi thiãn chất l°ợng sÁn phÁm thông qua quá trình kÁt đông nhanh Trong các tr°áng hợp này, các °u đißm cÿa công nghã phụ thuác vào kích th°ßc cÿa sÁn phÁm Nhiều lo¿i thực phÁm có đá d¿n nhiãt kém làm h¿n chÁ tác đá làm l¿nh ã các sÁn phÁm có kích th°ßc lßn nên viãc tăng diãn tích bề mặt truyền nhiãt s¿ không làm tăng tác đá kÁt đông trong thực phÁm dày có tỷ lã bề mặt so vßi khái l°ợng thấp, ch¿ng h¿n nh° khái thát, nh°ng đái vßi các lo¿i thực phÁm có d¿ng mßng (fillet cá, tôm, mực, ) thì tác đá kÁt đông s¿ đ°ợc cÁi thiãn đáng kß

Các công nghã cấp đông khác (nh° thay đổi áp suất, t*nh điãn, điãn tr°áng, tă tr°áng, vi sóng, sóng vô tuyÁn và siêu âm) là nhằm hß trợ cho các hã tháng kÁt đông hiãn có nhằm cÁi thiãn sÁn phÁm chất l°ợng thông qua viãc kißm soát kích th°ßc tinh thß băng đ°ợc hình thành trong quá trình cấp đông thực phÁm Nguyên lý cÿa các công nghã này là giúp quá trình t¿o m¿m xÁy ra ngay lÁp tāc và đồng nhất trong toàn bá thực phÁm Do đó, d¿n đÁn giÁm thái gian chuyßn pha, giÁm āng suất c¢ hãc trong quá trình hình thành các tinh thß băng và các tinh thß băng nhß h¢n đ°ợc sự phân bá đồng đều trong thực phÁm Về lý thuyÁt, điều này s¿ đặc biãt có ích khi cấp đông thực phÁm có kích th°ßc lßn vßi đá d¿n nhiãt kém Mát sá nghiên cāu đã công bá về viãc phá vỡ quá trình t¿o m¿m băng và ngăn chặn sự hình thành các tinh thß băng lßn

Theo các kÁt quÁ nghiên cāu đã công bá và dựa trên bÁng tổng hợp ã các phụ lục 1.1, 1.2, 1.3, các công nghã cấp đông hiãn đ¿i đã đ°ợc nghiên cāu trên thÁ gißi và mát sá đã có sÁn phÁm th°¢ng m¿i thì h°ßng nghiên cāu về cấp đông có hß trợ tă tr°áng là

có tính khÁ thi cao Theo phụ lục 1.3, hai d¿ng tă tr°áng c¢ bÁn là tă tr°áng t*nh và tă tr°áng dao đáng đều có thß āng dụng đß hß trợ cho quá trình cấp đông Mát sá nghiên cāu cho thấy công nghã cấp đông có hß trợ tă tr°áng giúp giÁm thái gian cấp đông và giữ đ°ợc màu sÃc, tính chất c¢ lý và h°¢ng vá t°¢ng tự nh° cÿa thực phÁm ban đ¿u

Các dữ liãu thực nghiãm đã đ°ợc tổng hợp trong luÁn án này (phụ lục 1.1, 1.2, 1.3) nh°ng đa sá các công bá đều ã ph¿m vi bằng sáng chÁ hoặc nghiên cāu thử nghiãm do vÁy ch°a có bằng chāng cụ thß, đặc biãt đái vßi cấp đông fillet cá tra Điều quan trãng là các nghiên cāu này đang đ°ợc thực hiãn ã nhiều điều kiãn khác nhau (ví dụ mÁt đá tă thông khác nhau) nên ch°a có c¢ sã đß đánh giá ngang hàng vßi nhau về thái gian cấp đông cũng nh° chất l°ợng sÁn phÁm Do đó, viãc thực hiãn mát đề tài nghiên cāu về hß trợ tă tr°áng trong cấp đông mang tính cấp thiÁt trong nghiên cāu khoa hãc đß chāng minh rằng liãu cấp đông hß trợ tă tr°áng có hiãu quÁ trong viãc tăng c°áng đá siêu l¿nh và/hoặc cÁi thiãn chất l°ợng sÁn phÁm hay không

1.5 Các vÃn đÁ nghiên cąu căa luÁn án 1.5.1 Māc tiêu nghiên cąu

− Phân tích đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đông fillet cá tra

− Đánh giá đ°ợc Ánh h°ãng cÿa các thông sá công nghã (nhiãt đá, vÁn tác, chiều dày, mÁt đá tă thông) đÁn chi phí và chất l°ợng cấp đông có hß trợ tă tr°áng t*nh Trên c¢ sã đó xây dựng đ°ợc chÁ đá cấp đông phù hợp vßi sÁn phÁm fillet cá tra Viãt Nam

− Phân tích đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn chất l°ợng sÁn phÁm fillet cá tra sau khi cấp đông dựa trên các tiêu chí nh° màu sÃc, đá cāng, đá đàn hồi, đá dẻo, đá dai và tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau rã đông Đồng thái, phân tích và so sánh đ°ợc vßi sÁn phÁm fillet cá tra cấp đông th°¢ng m¿i trên thá tr°áng xuất khÁu

1.5.2 Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu

a Đối tượng nghiên cāu

− Fillet cá tra đ°ợc nuôi ã khu vực đồng bằng sông Cửu Long (cụ thß là tßnh Tiền Giang)

− Cấp đông gió có sự hß trợ cÿa tă tr°áng

b Phạm vi nghiên cāu

Nghiên cāu lý thuyÁt và thực nghiãm quá trình cấp đông fillet cá tra trên mô hình cấp đông gió có hß trợ tă tr°áng, năng suất 2 kg/mẻ

1.5.3 Nội dung nghiên cąu

Đß thực hiãn đ°ợc các mục tiêu nêu trên thì luÁn án c¿n giÁi quyÁt các vấn đề cụ thß nh° sau:

(i) Tính toán, xác đánh các thông sá nhiãt vÁt lý cÿa fillet cá tra theo nhiãt đá dựa trên các thành ph¿n chính