Giáo trình công nghệ chế biến thủy hải sản Th.s. Phạm Thị Thanh Quế - 3 docx

spp., Acinetobacter-Moraxella spp sử dụng oxy chất nhận điện tử, điều kiện khơng có oxy chúng nhận điện tử khác NO3-, SO42-, TMAO Chúng phát triển bề mặt bên thịt cá, hoạt động phân giải protein lipid Sản phẩm phân giải thường acid hữu TMA (trong trường hợp vi khuẩn khử TMAO) Chúng vi khuẩn quan trọng gây nên ươn hỏng thực phẩm Một số lồi kỵ khí khơng bắt buộc Enterobacteriaceae vi khuẩn gây ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng d Giá trị dinh dưỡng cá Để hoạt động phát triển, vi sinh vật cần nước, nguồn lượng cacbon, nitơ, loại khoáng vitamin Trạng thái tự nhiên giá trị dinh dưỡng cá ảnh hưởng đến phát triển chúng * Nguồn lượng Carbohydrate (mono-, di-, polysaccharide), acid hữu cơ, hợp chất rượu nguồn lượng Các acid amin, di-, tri-, polypeptide sử dụng nguồn lượng Hàm lượng carbohydrate cá loài giáp xác thấp (< 1%), động vật thân mềm chứa hàm lượng carbohydrate cao (> 3%) * Nguồn nitơ Vi sinh vật cần nitơ cho q trình sinh tổng hợp chúng Chúng sử dụng nguồn acid amin, peptide, nucleotide, urê, amoniac (hợp chất phi protein) protein Các thành phần tìm thấy cá, giáp xác động vật thân mềm * Khống Khống có vai trị việc thay đổi chức tế bào Khoáng diện cá dạng muối Loại lượng khoáng khác tùy thuộc vào loại cá thường thay đổi theo mùa * Vitamin Một số vi sinh vật sản xuất vitamin (auxotrophics), phát triển chúng dựa diện hay nhiều vitamin có sẵn cá Vi khuẩn gram dương cần nhiều vitamin B vi khuẩn gram âm Nhìn chung, thịt cá nguồn cung cấp tốt vitamin nhóm B Vitamin A D có nhiều lồi cá béo e Sự diện chất kháng vi sinh vật tự nhiên Chất nhớt da cá có chứa lượng lysozyme giúp kích thích murein, thành phần vách tế bào vi khuẩn gram dương Vách tế bào vi khuẩn gram âm bao gồm lớp màng (lipo-protein lipo-polysaccharide), giúp bảo vệ lớp murein bên chống lại tác động lysozyme, vài loại vi khuẩn gram âm Enterobacteriaceae nhạy cảm với lysozyme f Cấu trúc sinh học Da màng bụng cá, vỏ loài giáp xác, màng động vật thân mềm có cấu trúc sinh học có tác dụng bảo vệ, chống lại xâm nhập vi khuẩn vào bên tế bào, giúp ngăn cản ươn hỏng 2.3.5.2 Các nhân tố bên Các nhân tố mơi trường bao gồm đặc tính vật lý hóa học mơi trường bảo quản cá a Nhiệt độ 30 Nhiệt độ yếu tố môi trường quan trọng có ảnh hưởng đến tồn phát triển vi sinh vật Có nhóm vi sinh vật phát triển khoảng nhiệt độ khác bao gồm: vi khuẩn chịu nhiệt, chịu ấm chịu lạnh Bảng 2.9 Sự phát triển vi sinh vật khoảng nhiệt độ khác Nhóm VSV Min -18 37 Chịu lạnh Chịu ấm Chịu nhiệt Nhiệt độ (oC) Opt 10 30 - 37 55 Max 20 50 70 b Độ ẩm tương đối (R.H.) Độ hoạt động nước (aw) có liên quan đến độ ẩm tương đối cân (ERH) ERH (%) = aw 100 Cần phải điều khiển độ ẩm tương đối cân sản phẩm cách nghiêm ngặt để tránh hút nước bay c Sự diện loại nồng độ khí mơi trường Thay khơng khí nhiều loại khí khác (O2, CO2, N2) có ảnh hưởng đến phát triển vi sinh vật 2.4 Sự oxy hóa chất béo Trong lipid cá có lượng lớn acid béo cao khơng no có nhiều nối đơi nên chúng nhạy cảm với q trình oxy hóa chế tự xúc tác Biến đổi xảy quan trọng chất béo cá tiến trình oxy hóa hóa học 2.4.1 Sự oxy hóa hóa học (tự oxy hóa) - Giai đoạn khởi đầu Ro (gốc tự do) RH (chất béo chưa bão hịa) Bước khởi đầu tăng cường tác dụng nguồn lượng gia nhiệt chiếu sáng (đặc biệt nguồn ánh sáng UV), hợp chất hữu cơ, vơ (thường tìm thấy dạng muối Fe Cu) chất xúc tác nhạy cảm có ảnh hưởng mạnh, kích thích q trình oxy hóa xảy - Giai đoạn lan truyền Ro + O2 ROOo (gốc peroxy) ROOo + RH Ro + ROOH (hydroperoxide) Cơ chế phân hủy hydroperoxide chưa biết rõ, có vài phân hủy hydroperoxide tạo thành aldehyde ketone mà không cần phân cắt chuỗi cacbon Các hợp chất tạo thành mùi vị xấu cho sản phẩm hình thành sau chuỗi cacbon bị phân cắt Các thành phần sau phân cắt tạo thành hợp 31 chất hịa tan nước, sau bị phân giải tác dụng vi sinh vật tạo thành CO2 H2O - Giai đoạn kết thúc Ro + Ro RR ROOo + Ro ROOR 2.4.2 Sự tạo thành gốc tự do hoạt động enzym Dạng phân giải lipid liên quan đến trình thủy phân lipid phân hủy acid béo hoạt động enzym lipoxidase Quá trình thủy phân lipid gây vi sinh vật enzym lipase nội Bước phản ứng thủy phân triglyceride tạo thành glycerol acid béo tự Trong suốt thời gian bảo quản lạnh cá, thủy phân xảy enzym nội tạng cá không quan trọng, lượng acid béo tự hình thành suốt giai đoạn bảo quản nhiệt độ bảo quản gia tăng Tuy nhiên, mối liên hệ hàm lượng acid béo tự mức độ tạo thành gốc tự Cơ chế phân hủy acid béo tự chưa biết rõ Một số vi sinh vật sản xuất enzym lipoxydase kích thích chuỗi acid béo phản ứng với oxy tạo sản phẩm hydroperoxide, hợp chất dễ dàng bị phân cắt tạo thành aldehyde ketone tạo mùi vị xấu cho sản phẩm 32 CÁC BIỆN PHÁP BẢO QUẢN TƯƠI NGUYÊN LIỆU THỦY SẢN Chương III Trong suốt chiều dài lịch sử, người thích ăn cá tươi dạng sản phẩm cá khác Tuy nhiên, cá hư hỏng nhanh nên từ lâu lịch sử người phải phát triển phương pháp để bảo quản cá 3.1 Lưu giữ vận chuyển cá sống Để tránh hư hỏng giảm sút chất lượng cá cách dễ thấy giữ cho cá sống ăn Vận chuyển cá sống cho mục đích thương mại tiêu dùng Trung Quốc áp dụng cá chép có lẽ 3000 năm Ngày nay, việc giữ cá sống cho việc tiêu dùng phương pháp thường thấy nước phát triển lẫn nước phát triển với quy mô công nghiệp lẫn thủ công Khi vận chuyển cá sống, cá trước tiên nuôi dưỡng bể chứa nước Trong khoảng thời gian này, cá bị thương, yếu chết vớt Cá bị bỏ đói người ta hạ nhiệt độ nước nhằm làm giảm tốc độ trình trao đổi chất làm cho cá hoạt động Quá trình trao đổi chất xảy mức thấp làm giảm mức độ nhiễm bẩn nước amoniac, nitrit khí cacbonic chất độc cá Đồng thời, tốc độ trao đổi chất thấp làm cá giảm khả lấy ôxy từ nước Những chất độc có xu hướng làm tăng tỷ lệ cá bị chết Do cá hoạt động nên người ta phép tăng mật độ cá thùng chứa Một số lượng lớn loài cá thường giữ sống bể chứa, lồng nổi, giếng đào ao cá Các bể chứa, thường cơng ty ni cá, lắp thiết bị điều chỉnh oxy, hệ thống tuần hoàn lọc nước, thiết bị điều chỉnh nhiệt độ Tuy nhiên, thực tế người ta thường sử dụng phương pháp đơn giản Ví dụ rổ lớn đan cọ dùng lồng (ở Trung Quốc), ao cá đơn giản xây vùng nước đọng khúc sơng suối nhỏ để giữ lồi “suribi” (Platystoma spp.), loài “pacu” (Colossoma spp.) “piracucu” (Arapalma gigas) thuộc lưu vực sông Amazon Parana Nam Mỹ Các phương pháp vận chuyển cá tươi khác từ việc dùng hệ thống phức tạp lắp xe tải mà người ta điều chỉnh nhiệt độ, lọc tuần hoàn nước cung cấp thêm ôxy (Schoemaker, 1991) việc sử dụng hệ thống thủ công đơn giản để vận chuyển cá túi ni-lơng bơm bão hịa ôxy (Berka, 1986) Có xe tải vận chuyển tới 50 cá hồi sống, nhiên lại vận chuyển vài kg cá sống cách tương đối dễ dàng túi ni-ông Cho đến nay, số lớn loài cá hồi, cá chép, cá chình, cá tráp, cá bơn, cá bơn sao, cá trê, cá rơ phi,vẹm, hầu, sị, tơm, cua tơm hùm giữ sống vận chuyển cách thường xuyên từ nước sang nước khác 32 Có khác biệt lớn tập tính sức chịu đựng lồi cá khác Do vậy, phương pháp giữ vận chuyển cá sống phải nghiên cứu kỹ tùy thuộc vào loài cá cụ thể thời gian cần phải giữ mơi trường sống tự nhiên trước giết mổ Ví dụ, loài cá phổi (Protopterus spp.) người ta vận chuyển giữ sống chúng ngồi môi trường nước thời gian dài đơn cách giữ ẩm cho da chúng Một vài loài cá, đặc biệt cá nước ngọt, chịu đựng tốt thay đổi nồng độ ơxy dung dịch có chất độc hại Điều có lẽ đặc tính sinh học chúng vốn thích nghi với biến động lớn hàng năm thành phần nước số sơng (các chu trình biến đổi chất huyền phù ơxy hịa tan) Trong trường hợp này, cá sống giữ vận chuyển cách thay đổi nước thường xuyên thùng vận chuyển (xem hình 4.1 (a) (b)) Phương pháp sử dụng rộng rãi vùng thuộc lưu vực sông Amazon, Parana Orinoco Nam Mỹ, Châu (đặc biệt Trung Quốc, nơi mà phương pháp phức tạp sử dụng) Châu Phi (N’Goma, 1993) Trong trường hợp giới thiệu hình 3.1.a, chậu nhơm chứa cá nước sống thường để dọc theo hành lang tàu khách Các chậu phủ cọ bèo lục bình để ngăn cá nhảy khỏi chậu hạn chế bay nước Nước chậu thay thường xuyên người ta phải theo dõi cá Trong trường hợp giới thiệu hình 3.1.b, cá chép giữ thùng kim loại chở xe đạp Đây thực tế phổ biến Trung Quốc nước châu khác Ví dụ Băng cốc, hàng ngày người ta thường bán dạo loại cá da trơn sống đường phố (a) (b) Hình 3.1 (a) Vận chuyển nước sống Congo (N Goma, 1993) (b) Người bán cá dạo đường phố (ở Trung Quốc) bán cá sống ngày Nguồn: Suzhou,1993, ảnh chụp H Lupin Tiến gần việc giữ vận chuyển cá trạng thái ngủ đông Theo phương pháp này, thân nhiệt cá hạ xuống nhiều để giảm trình trao đổi chất cá ngưng hoàn toàn vận động cá Phương pháp giảm đáng kể tỷ lệ cá chết tăng mật độ đóng vào túi chứa cá, phải kiểm soát nhiệt độ thật chặt chẽ để trì nhiệt độ ngủ đơng Đối với lồi cá có nhiệt độ ngủ đơng thích hợp Mặc dù phương pháp sử dụng để vận chuyển tôm “kuruma” (Penaeus japonicus) tôm hùm sống mùn cưa ướt làm lạnh 33 trước nên xem phương pháp kỹ thuật thực nghiệm hầu hết loài Mặc dù, việc giữ vận chuyển cá sống ngày trở nên quan trọng khơng phải giải pháp khả thi số lượng lớn cá đánh bắt giới 3.2 Giữ nhiệt độ thấp 3.2.1 Làm lạnh Cá loài hải sản khác loại thực phẩm dễ bị hư hỏng, bảo quản điều kiện lạnh, chất lượng nhanh chóng bị biến đổi Nhìn chung, để có chất lượng tốt theo mong muốn, cá loài hải sản khác phải đem tiêu thụ sớm tốt sau đánh bắt để tránh biến đổi tạo thành mùi vị không mong muốn giảm chất lượng hoạt động vi sinh vật Vì cá thông thường nên bảo quản thời gian ngắn để tránh giảm biến đổi chất lượng không mong muốn Như đề cập đến chương 2, giảm chất lượng cá thấy biến màu theo hoạt động enzym có nội tạng thịt cá Vi sinh vật phát triển bề mặt cá, sau xâm nhập vào bên thịt cá, phân hủy mô làm biến màu sản phẩm thực phẩm Nhìn chung nhiệt độ bảo quản cá có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân giải ươn hỏng vi sinh vật Nhiệt độ bảo quản giảm, tốc độ phân hủy giảm nhiệt độ đủ thấp hư hỏng bị ngừng lại a Tính chất nước đá Để làm lạnh cá, vấn đề cần thiết nhiệt độ môi trường xung quanh phải lạnh nhiệt độ cá Môi trường làm lạnh thể rắn, lỏng khí nước đá môi trường làm lạnh lý tưởng Nước đá làm lạnh cá xuống nhanh thơng qua việc tiếp xúc trực tiếp với cá Sử dụng nước đá để làm lạnh nguyên nhân sau: - Giúp giảm nhiệt độ: Bằng cách giảm nhiệt độ xuống gần 0oC, sinh trưởng vi sinh vật gây ươn hỏng gây bệnh giảm, giảm tốc độ ươn hỏng làm giảm loại bỏ số nguy an tồn thực phẩm - Nước đá tan có tác dụng giữ ẩm cho cá - Một số tính chất vật lý có lợi nước đá: Nước đá có số ưu điểm so sánh với phương pháp làm lạnh khác kể làm lạnh không khí + Nước đá có khả làm lạnh lớn: Lượng nhiệt yêu cầu để chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng gọi ẩn nhiệt: kg nước đá cần 80 kcal nhiệt để làm tan chảy Cách biểu diễn 80 kcal/kg gọi ẩn nhiệt nóng chảy Dựa vào tính chất cho thấy cần lượng nhiệt lớn để tan chảy nước đá Vì ứng dụng nước đá để làm lạnh nhanh sản phẩm thực phẩm kcal lượng nhiệt yêu cầu để tăng nhiệt độ kg nước lên 1oC Nhiệt yêu cầu để làm ấm nước nhiều so với hầu hết chất lỏng khác Khả giữ nhiệt chất lỏng so với nước gọi nhiệt dung riêng Nhiệt dung riêng nước 1, chất lỏng khác < 34 VD: - Nước đá: 0,5 - Cá ướt: 0,96 (thường lấy gần = 1) - Cá lạnh đông: 0,4 - Không khí: 0,25 - Các loại kim loại: 0,1 Nhiệt dung riêng dùng để xác định lượng nhiệt cần để di chuyển để làm lạnh loại chất lỏng Ở đây: Nhiệt cần để di chuyển = khối lượng mẫu * thay đổi nhiệt độ * nhiệt dung riêng VD: Để làm lạnh 60 kg nước đá từ - 5oC đến -10oC cần di chuyển lượng nhiệt là: 60 * [(- - (-10)]oC * 0,5 (nhiệt dung riêng nước đá) = 150 kcal Chúng ta tính lượng nước đá cần để làm lạnh khối lượng cá cho Nếu muốn làm lạnh 10 kg cá từ 25oC xuống đến 0oC, cần phải di chuyển lượng nhiệt 10 * (25 – 0) * = 250 kcal Tuy nhiên, nước đá tan chảy hấp thu lượng nhiệt 80 kcal /kg Vì khối lượng nước đá cần là: 250/80 = 3,12 kg + Nước đá tan hệ tự điều chỉnh nhiệt độ: Nước đá tan thay đổi trạng thái vật lý nước đá (từ rắn sang lỏng) điều kiện bình thường xảy nhiệt độ khơng đổi (0oC) - Sự tiện lợi sử dụng nước đá + Ướp đá phương pháp làm lạnh lưu động + Ln sẵn có ngun liệu để sản xuất nước đá + Nước đá phương pháp bảo quản cá tương đối rẻ tiền + Nước đá chất an toàn mặt thực phẩm - Thời gian bảo quản kéo dài b Các loại nước đá Nước đá sản xuất theo dạng khác nhau; dạng thường sử dụng nhiều để ướp cá đá vảy, đá đĩa, đá ống đá Đá phải xay trước dùng để ướp cá Nước đá làm nước ngọt, từ nguồn nguyên liệu nào, nước đá nên khác nhỏ hàm lượng muối độ cứng khơng có ảnh hưởng lớn thực tế chí so sánh chúng với nước đá làm từ nước cất Các tính chất vật lý loại nước đá khác nêu bảng 3.1 Khả làm lạnh tính khối lượng nước đá (80 kcal/kg); rõ ràng từ bảng 3.1 ta thấy thể tích hai loại đá khác khơng có khả làm lạnh Thể tích riêng nước đá gấp hai lần nước, điều quan trọng bảo quản nước đá phải xem xét thể tích thùng chứa Nước đá cần thiết để làm lạnh cá xuống 0oC dùng để bù tổn thất nhiệt ln tính kg 35 điều kiện khí hậu nhiệt đới, đá bắt đầu tan nhanh Một phần nước tan chảy phần giữ lại bề mặt nước đá Diện tích bề mặt đơn vị khối lượng lớn, lượng nước bề mặt nước đá lớn Ở Bảng 3.1 Các tính chất vật lý khác nước đá sử dụng để ướp cá Loại nước đá Đá vẩy Đá đĩa Đá ống Đá Đá xay Kích thước (1) 10/20 - 2/3 mm 30/50 - 8/15 mm 50 (D) - 10/12 mm Thay đổi (3) Thay đổi Thể tích riêng (m3/tấn) (2) 2,2 – 2,3 1,7 – 1,8 1,6 – 2,0 1,08 1,4 – 1,5 Khối lượng riêng (tấn/m3) 0,45 – 0,43 0,59 – 0,55 0,62 – 0,5 0,92 071 – 0,66 Nguồn: Myers, 1981 Ghi chú: (1) phụ thuộc vào loại nước đá điều chỉnh máy làm nước đá (2) giá trị danh nghĩa, tốt nên xác định thực tế loại nhà máy nước đá (3) thường đá có khối lượng 25 50 kg/cây Đá vảy cho phép phân bố nước đá dễ dàng hơn, đồng nhẹ nhàng xung quanh cá, hộp thùng chứa, khơng gây hư hỏng học cá làm lạnh cá nhanh loại đá khác Mặt khác, đá vảy có xu hướng chiếm nhiều thể tích hộp thùng chứa với khả làm lạnh đá ướt khả làm lạnh giảm nhiều so với loại nước đá khác (vì diện tích đơn vị khối lượng lớn hơn) Với đá xay ra, có rủi ro mảnh đá to cứng làm cho cá hư hỏng mặt vật lý Tuy nhiên, nước đá xay chứa mảnh nhỏ mà mảnh tan nhanh bề mặt cá mảnh đá to tồn lâu bù lại tổn thất nhiệt Đá cần khơng gian bảo quản vận chuyển, tan chậm thời điểm nghiền lại chứa nước so với đá vảy đá đĩa Vì lý này, nhiều ngư dân nghề cá thủ công sử dụng đá (như Colombia, Senegal Philippine) c Tốc độ làm lạnh Tốc độ làm lạnh chủ yếu phụ thuộc vào diện tích đơn vị khối lượng cá tiếp xúc với nước đá hỗn hợp nước đá/nước Diện tích đơn vị khối lượng lớn, tốc độ làm lạnh nhanh thời gian yêu cầu để đạt nhiệt độ trung tâm cá 0oC ngắn Khái niệm diễn tả sau: “thân cá dày, tốc độ làm lạnh thấp” Đường cong tiêu biểu việc làm lạnh cá nước đá sử dụng loại nước đá khác nước lạnh (CW) biểu diễn đồ thị hình 3.2 Từ đồ thị 3.2 rõ ràng phương pháp làm lạnh cá nhanh dùng nước lạnh (CW) nước biển lạnh (CSW), thực tế không khác biệt so với dùng đá vảy Tuy nhiên, có khác biệt đáng kể việc làm hạ nhanh nhiệt độ ban đầu so sánh phương pháp vừa nói đến với việc sử dụng đá xay đá ống có khác diện tích tiếp xúc cá với nước đá với nước đá tan Đường cong tốc độ làm lạnh bị ảnh hưởng loại thùng chứa nhiệt độ bên Do đá tan chảy để làm lạnh cá đồng thời bù lại tổn thất nhiệt 36 nên chênh lệch gradient nhiệt độ xuất hộp thùng chứa thực tế Kiểu chênh lệch nhiệt độ làm ảnh hưởng đến tốc độ làm lạnh, đặc biệt hộp phía phía bên cạnh hộp xếp chồng lên dễ xảy dùng đá ống đá xay Những đường cong tốc độ làm lạnh hình 3.2 có ích việc xác định giới hạn tới hạn tốc độ làm lạnh áp dụng HACCP xử lý cá tươi Ví dụ việc xác định giới hạn tới hạn để làm lạnh cá phải đạt nhiệt độ trung tâm 4,5oC thời gian không theo đồ thị 3.2 điều đạt sử dụng đá vảy nước lạnh (hoặc nước biển lạnh) Trong hầu hết trường hợp, chậm trễ việc đạt nhiệt độ 0oC trung tâm cá khơng có ảnh hưởng lớn thực tế nhiệt độ bề mặt cá 0oC Trái lại, trình nâng nhiệt cho cá có rủi ro cao nhiều nhiệt độ bề mặt cá (thực tế điểm có độ rủi ro cao nhất) đạt đến nhiệt độ mơi trường bên ngồi q trình hư hỏng dễ xảy Vì cá lớn phải nhiều thời gian so với cá bé để nâng nhiệt đồng thời diện tích bề mặt (nơi trình hư hỏng bắt đầu) đơn vị khối lượng cá lớn lại bé hơn, nên so với cá bé cá lớn thường cần thời gian dài chút hư hỏng Hiện tượng sử dụng rộng rãi (và bị lạm dụng) thực tế để vận chuyển loài cá lớn (cá ngừ cá chẽm) Hình 3.2 Quá trình làm lạnh cá đù vàng loại lớn (Pseudosciaena crocea) với ba loại đá khác nước lạnh (CW) Hình 3.2 biểu diễn trình làm lạnh cá đù vàng lớn với ba loại đá khác nước lạnh Tỉ lệ cá/đá 1:1, dùng chung loại thùng cách nhiệt (có chỗ nước) thí nghiệm song song (số liệu có từ Hội thảo quốc gia FAO/DANIDA thành tựu công nghệ làm lạnh chế biến cá, Thượng Hải, Trung quốc, tháng 6/1986) Các loài cá nhỏ nâng nhiệt nhanh chắn nhanh so với cá loài cá lớn Mặc dù nghiên cứu nâng nhiệt cá tươi trước ý, chúng cần thiết kế hoạch HACCP để xác định giới hạn tới hạn 37 d Lượng nước đá tiêu thụ Lượng nước đá tiêu thụ bị ảnh hưởng yếu tố: - Lượng nước đá bị tan chảy theo nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh Vì có lượng nước đá lớn bị nhiệt độ môi trường xung quanh cao, trừ cá nước đá bảo vệ lớp vật liệu cách nhiệt với mơi trường bên ngồi - Phương pháp bảo quản cá nước đá - Thời gian cần để bảo quản lạnh cá - Phương pháp để cá làm lạnh xuống nhanh Tuy nhiên, tính lượng nước đá tiêu thụ tổng hai thành phần: lượng nước đá cần thiết để làm lạnh cá xuống 0oC lượng nước đá để bù tổn thất nhiệt qua vách thùng chứa Lượng nước đá cần thiết để làm lạnh cá đến 00C Về lý thuyết, lượng đá cần thiết để làm lạnh cá từ nhiệt độ Tf xuống 0oC tính tốn dễ dàng từ phương trình cân lượng sau: L mi = mf Cpf (Tf - 0) (3.a) Trong đó: - L: ẩn nhiệt nóng chảy nước đá (80 kcal/kg) - mi: khối lượng nước đá bị tan (kg) - mf: khối lượng cá làm lạnh (kg) - Cpf: nhiệt dung riêng cá (kcal/kg.oC) Từ (3.a) ta có: mi = mf Cpf Tf / L (3.b) o Nhiệt dung riêng cá gầy vào khoảng 0,8 (kcal/kg C), điều có nghĩa mức xấp xỉ tính theo phương trình sau: mi = mf Tf / 100 (3.c) Đây công thức tiện lợi, dễ nhớ cho phép nhanh chóng ước tính lượng nước đá cần thiết để làm lạnh cá xuống 0oC Cá béo có nhiệt dung riêng thấp so với cá gầy, theo lý thuyết, lượng nước đá cần dùng cho kg cá béo cho kg cá gầy Tuy nhiên mục đích an tồn vệ sinh nên tính cho cá béo giống cá gầy Có thể xác định xác giá trị nhiệt dung riêng, chúng làm thay đổi kết tính tốn Tuy nhiên, lý cần sử dụng nhiều nước đá có hao hụt Có hao hụt đá ướt đá bị rơi vãi trình xử lý cá, hao hụt quan trọng tổn thất nhiệt 38 Lượng nước đá cần để bù tổn thất nhiệt Về nguyên tắc cân lượng lượng đi, nước đá tan để bù lại nhiệt từ bên thùng chứa tính theo cơng thức sau (3.d) L (dMi/dt) = - U A (Te - Ti) Trong đó: - Mi: khối lượng nước đá bị tan để bù lại tổn thất nhiệt (kg) - U: hệ số truyền nhiệt chung (kcal/h.m2.oC) - A: diện tích bề mặt thùng chứa (m2) - Te: nhiệt độ mơi trường bên ngồi (oC) - Ti: nhiệt độ nước đá (thường chọn 0oC) - t: thời gian bảo quản (giờ) Phương trình 3.d lấy tích phân dễ dàng (giả sử Te số) kết quả: Mi = Mio - (U A Te / L) t (3.e) Có thể ước tính tổn thất nhiệt cách tính U đo diện tích A Tuy nhiên, cách tính cho kết xác lượng nước đá yêu cầu số yếu tố thực tế (thiếu số liệu đáng tin cậy chất liệu thùng chứa điều kiện trình trao đổi nhiệt, thùng chứa không đồng cấu trúc hình dạng, ảnh hưởng nắp lỗ xả nước, tác dụng xạ, kiểu xếp thùng chứa) Có thề tính tốn lượng nước đá u cầu xác sử dụng thử nghiệm tan chảy nước đá để xác định hệ số truyền nhiệt dụng cụ chứa điều kiện làm việc thực tế (Boeri cộng tác viên; 1985 ; Lupin, 1986 a) Thử nghiệm tan chảy nước đá tiến hành dễ dàng khơng cần có cá Cho đầy nước đá vào thùng chứa cân trước tiến hành thử nghiệm Sau khoảng thời gian định, xả nước đá tan (nếu trước chưa xả) đem thùng cân Việc giảm khối lượng dấu hiệu việc nước đá tổn thất nhiệt Hình 3.3 giới thiệu hai thử nghiệm điều kiện thực tế Những kết thể hình 3.3 nội suy từ kinh nghiệm thơng qua phương trình có dạng đường thẳng sau : Mi = Mio - K t (3.f) So sánh phương trình 3.e 3.f, ta có: K = (Uef Aef Te/L) (3.g) - Uef: hệ số truyền nhiệt chung - Aef: diện tích bề mặt hữu ích Từ phương trình 3.g ta có : K = K’ Te (3.h) cuối xác định giá trị K’ tiến hành thử nghiệm nhiệt độ khác Ưu điểm phương pháp thử nghiệm tan chảy nước đá tìm K thực nghiệm từ độ dốc đường thẳng đồ thị 3.3 phương pháp đồ thị hồi quy (hiện tìm chương trình phụ máy tính khoa học kiểu bỏ túi) Trong trường hợp đường thẳng đồ thị hình 3.3, tương quan sau: Đối với hộp nhựa: Mi = 10,29 - 1,13.t r = - 0,995 39 (3.i) K = 1.13 kg nước đá/giờ Đối với thùng cách nhiệt: Mi = 9,86 - 0,17 t, r = - 0,998 (3.j) K = 0,17 kg nước đá/giờ Trong đó: r hệ số tương quan hồi quy Hình 3.3 Các kết thử nghiệm tan chảy nước đá điều kiện thực Trong đó: (O) hộp nhựa tiêu chuẩn (khơng cách nhiệt) có tổng khối lượng 40 kg (X) thùng chứa cách nhiệt nhựa (Metabox 70 Đan Mạch) Cả hai loại để bóng mát, không xếp chồng lên nhau, dùng đá vảy, nhiệt độ bên ngồi trung bình (Te) 28oC Nguồn: Số liệu có từ Hội thảo quốc gia FAO/DANIDA Cơng nghệ khiểm soát chất lượng cá, Bissau, Guinea-Bissau, tháng 3/1986 Từ phương trình 3.i 3.7.j cho thấy lượng nước đá tiêu thụ tổn thất nhiệt điều kiện hộp nhựa lớn gấp 6,6 lần so với thùng cách nhiệt Rõ ràng điều kiện khí hậu nhiệt đới, thực tế khơng thể xử lý cá cách đắn nước đá sử dụng hộp không cách nhiệt, cần phải sử dụng thùng cách nhiệt, có thêm hệ thống thiết bị lạnh Tổng lượng nước đá cần thiết tổng mi (phương trình 3.b 3.c) Mi (theo phương trình 3.f) ước tính t (là thời gian cá bảo quản lạnh cá hộp thùng chứa trường hợp cụ thể) Mặc dù tính tốn lượng nước đá cần để làm lạnh cá trước giữ lạnh, tính tốn phức tạp khơng mang lại tính thực tế Theo kinh nghiệm thực tế cho thấy, làm lạnh cá nhiệt đới, tỉ lệ làm lạnh phần nước đá, phần cá (tỉ lệ 1:1) Nước đá nên bổ sung nhiều tốt Chế độ ướp lạnh cá tốt cuối giai đoạn vận chuyển, trước đem chế biến cá cịn lạnh cịn nước đá diện 40 Tuy nhiên, có số trường hợp khó làm lạnh trực tiếp với nước đá Cá đánh bắt không bảo quản lạnh có thay đổi chất lượng lớn thời gian ngắn Khi làm lạnh cá nước biển có chứa 3-3,5% muối, điểm lạnh đơng đạt khoảng - 2oC Làm lạnh nước biển nước biển làm lạnh xuống hỗn hợp nước đá với nước biển Cho hệ thống, tỉ lệ cá nước biển từ 3:1 đến 4:1 Q trình làm lạnh lạnh đơng nước biển nhanh q trình làm lạnh nước đá tan chảy có tiếp xúc mạnh cá môi trường làm lạnh Tuy nhiên, thực tế q trình làm lạnh khơng ln ln xảy nhanh có giới hạn truyền nhiệt hệ thống làm lạnh Làm lạnh nước biển với tỉ lệ 1:4 , hàm lượng muối cá khơng vuợt q 1% tính theo trọng lượng Tuy nhiên, nồng độ muối 1% cá không chấp nhận nhiều dạng sản phẩm cá (cá tươi, cá lạnh đông, cá dùng bữa ăn) Trong trường hợp khác, nồng độ muối 1% cá chấp nhận (cá đóng hộp, cá sấy xơng khói) Ngồi ra, lượng nước đá tiêu thụ bị ảnh hưởng yếu tố: - Nguyên liệu xử lý mát hay ánh nắng mặt trời Một điều quan trọng, đặc biệt nước vùng nhiệt đới, lượng nước đá tiêu thụ tăng lên hộp thùng chứa đặt ánh nắng mặt trời Hình 3.4 biểu diễn kết thử nghiệm tan chảy nước đá tiến hành với hộp chứa để bóng mát hộp chứa tương tự đặt ánh nắng mặt trời (hai hộp có màu sắc) Hình 3.4 Kết thử nghiệm tan chảy nước đá điều kiện thực Trong đó: (O) Hộp nhựa đặt bóng mát, (x) hộp nhựa để nắng Các hộp nhựa có khối lượng chứa 40 kg, màu đỏ, khơng xếp chồng lên nhau, dùng đá vảy, nhiệt độ trung bình bên ngồi (nhiệt độ bầu khơ) 280C 41 Nguồn: Số liệu thu từ Hội thảo quốc gia FAO/DANIDA Công nghệ Quản lý chất lượng cá, Bissau, Guinea-Bissau, tháng năm 1986 Các hộp nhựa đặt bóng mát giống hộp nhựa đồ thị hình 3.3 (xem phương trình 3.i) Phương trình hồi quy hộp đặt ngồi nắng sau: Mi = 9,62 - 3,126 t (3.k) Qua phương trình cho thấy, với loại hộp lượng nước đá tiêu thụ để hộp nắng 2,75 lần so với để bóng mát (3,126/1,13) Sự khác biệt lớn tác dụng xạ nhiệt Tùy theo bề mặt, loại vật liệu, màu sắc bề mặt xạ mặt trời, nhiệt độ bề mặt xạ cao nhiều so với nhiệt độ bầu khô Đo trực tiếp nhiệt độ bề mặt hộp thùng chứa điều kiện thực tế nước nhiệt đới cho thấy nhiệt độ xạ bề mặt đạt tới 70oC - Cách xếp chồng hộp thùng chứa Hình 3.5 Kết thử nghiệm tan chảy nước đá bảo quản chồng hộp nhựa xếp lên Nguồn: Boeri cộng tác viên, 1985 Hình 3.5 biểu diễn kết thử nghiệm tan chảy nước đá bảo quản chồng hộp nhựa xếp lên Hộp nhựa có sức chứa 35 kg đặt phịng lạnh nhiệt độ 50C, dùng đá vảy Trong chồng hộp thùng, tất chúng tiêu thụ lượng nước đá Hình 3.5 cho kết thử nghiệm nước đá tan tiến hành cho chồng hộp Các hộp thùng phía đỉnh tiêu tốn nhiều nước đá hộp thùng đáy hộp thùng lại cịn tiêu thụ - Lượng nước đá cho vào vách hộp thúng chứa Cần nhớ nước đá không tan đồng bên hộp thùng mà trình tan phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ mơi trường bên 42 ngồi nhiệt độ bên hộp/thùng Trong hình 3.6, hộp nhựa kiểu thương mại có chứa cá tuyết mecluc ướp lạnh cho thấy có thiếu hụt nước đá vách chênh lệch nhiệt độ vách hộp Hình 3.6 Hộp nhựa kiểu thương mại với cá tuyết melluc (M hubbsi) ướp lạnh cho thấy ảnh hưởng thiếu nước đá vách hộp 3.2.2 Thời hạn sử dụng cá bảo quản lạnh Thời gian bảo quản cá làm lạnh thay đổi tùy theo loài Cá đánh bắt vùng nhiệt đới thời gian sau ướp đá có thời gian bảo quản ngắn cá loài đánh bắt nước lạnh Tốc độ ươn hỏng tương đối nhiệt độ khác thường sử dụng để ước tính thay đổi chất lượng cá nhiệt độ biết trước Tuy nhiên, điều ứng dụng với cá bảo quản nhiệt độ 0oC Hoạt động vi sinh vật nguyên nhân chủ yếu làm cho sản phẩm cá tươi bị ươn hỏng Vì vậy, thời hạn sử dụng sản phẩm cá tươi tăng đáng kể bảo quản chúng nhiệt độ thấp Ở nước cơng nghiệp hố, việc bảo quản cá tươi nước đá (ở 0oC) phổ biến thời hạn sử dụng sản phẩm nhiệt độ bảo quản khác (toC) biểu diễn thông qua tốc độ ươn hỏng tương đối RRS (relative rate of spoilage- RRS), xác định công thức ( Nixon, 1971) Tốc độ ươn hỏng tương đối toC = Thời gian bảo quản 0 C Thời gian bảo quản t C Ở điều kiện bình thường, nước đá tan chảy 0oC 0oC nhiệt độ sử dụng để so sánh thời hạn bảo quản cá tươi loài hải sản khác Dựa vào phương trình Arrhenius cho phép tính tốn mối quan hệ tốc độ ươn hỏng tương đối cá loài hải sản khác nhiệt độ 0oC Cá nhiệt đới có khả chịu nhiệt cao Mơ hình xác định tốc độ ươn hỏng cá nhiệt đới, với độ nằm khoảng - 30oC (Dalgaard Huss, 1994) Ln (tốc độ ươn hỏng tương đối cá nhiệt đới) = 0,12*toC 43 ... 3. 3 giới thiệu hai thử nghiệm điều kiện thực tế Những kết thể hình 3. 3 nội suy từ kinh nghiệm thơng qua phương trình có dạng đường thẳng sau : Mi = Mio - K t (3. f) So sánh phương trình 3. e 3. f,... đồ thị 3. 3 phương pháp đồ thị hồi quy (hiện tìm chương trình phụ máy tính khoa học kiểu bỏ túi) Trong trường hợp đường thẳng đồ thị hình 3. 3, tương quan sau: Đối với hộp nhựa: Mi = 10,29 - 1, 13. t... 1, 13. t r = - 0,995 39 (3. i) K = 1. 13 kg nước đá/giờ Đối với thùng cách nhiệt: Mi = 9,86 - 0,17 t, r = - 0,998 (3. j) K = 0,17 kg nước đá/giờ Trong đó: r hệ số tương quan hồi quy Hình 3. 3 Các kết