BÀI GIẢNG KỸ THUẬT LẠNH ( ThS. Trần Thế Truyền ) - CHƯƠNG 6 docx

Nếu khâu tan giá không thực hiện tốt thì sản phẩm sẽ bị tổn thất khối lượng nhiều do dịch chất mất đi trong qúa trình tan giá, làm hư hỏng lớp bề mặt của sản phẩm và nhiễm nhiều VSV.. Là

CHƯƠNG 6: TAN GIÁ VÀ LÀM ẤM THỰC PHẨM

* Sơ đồ kỹ thuật làm lạnh và làm lạnh đông thực phẩm:

Làm tan giá và làm ấm thực phẩm đã bảo quản lạnh và lạnh đông là khâu cuối cùng trước khi đưa đi sản xuất, chế biến hoặc đem sử dụng, tiêu thụ trên thị trường

Khâu tan giá và làm ấm cũng đóng vai trò rất quan trọng, quyết định chất lượng các sản phẩm Các qui trình công nghệ ở những giai đoạn trước làm tốt, nhưng giai đoạn tan giá và làm ấm không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thì sản phẩm cũng trở thành

hư hỏng

Làm tan giá và làm ấm là hai qúa trình ngược với qúa trình làm lạnh đông và làm lạnh

Yêu cầu kỹ thuật của làm tan giá và làm ấm cũng rất chặt chẽ như các giai đoạn làm lạnh đông và làm lạnh

6.1 Làm tan giá

6.1.1 Yêu cầu chung

Trong kỹ thuật lạnh đông thực phẩm, công đoạn tan giá là khâu xử lý cuối cùng của sản phẩm trước khi đưa tới khâu làm ấm Nếu khâu tan giá không thực hiện tốt thì sản phẩm sẽ bị tổn thất khối lượng nhiều do dịch chất mất đi trong qúa trình tan giá, làm hư hỏng lớp bề mặt của sản phẩm và nhiễm nhiều VSV Khác với qui tình kỹ thuật làm lạnh thực phẩm, kỹ thuật lạnh đông thực phẩm tạo ra những biến đổi sâu sắc trong cấu trúc của hệ thống tế bào sản phẩm, của màng tế bào và kể cả thành phần hóa học của dịch bào Vì vậy nói chung là sản phẩm lạnh đông cần tan giá thế nào để đủ điều kiện và thời gian cho qúa trình phục hồi toàn bộ những tính chất ban đầu (trước khi làm lạnh đông ) của sản phẩm

Làm tan giá là qúa trình ngược với qúa trình lmà lạnh đông, có tác dụng biến nước ở trạng thái băng trong sản phẩm sang trạng thái lỏng và khôi phục tính chất tự nhiên ban đầu của sản phẩm

Bắt đầu của qúa trình là nâng nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ lạnh đông đến điểm nóng chảy của dịch bào (t = -1 ÷ -20C) đó là qúa trình tan băng Yêu cầu chủ yếu đặt ra

Nguyên liệu

Làm lạnh Bảo quản lạnh

Làm lạnh đông Trữ đông Tan giá

Làm ấm Chế biến, tiêu thụ

là làm sao cho tổn thất dịch chất ít nhất, tổn thất dịch chất càng ít thì khả năng phục hồi tính chất ban đầu của sản phẩm càng bảo toàn

Mức độ tổn thất dịch chất trong qúa trình tan giá phụ thuộc chủ yếu vào phương pháp làm lạnh đông, vào thời gian bảo quản và phương pháp làm tan giá, ngoài ra còn phụ thuộc vào chất lượng của sản phẩm, phụ thuộc vào độ pH

Cơ chế của những qúa trình sinh lý, sinh hóa và hóa học trong qúa trình tan giá cũng phức tạp như khi làm lạnh đông

Trong qúa trình tan giá đồng thời có qúa trình hấp thụ lại nước, (do băng tan ra

ở các gian bào) của tế bào và sợi cơ, mà mức độ hấp thụ lại nước này sẽ quyết định mức độ tổn hao dịch chất Nếu qúa trình làm lạnh đông chậm, thời gian bảo quản lâu, nhiệt độ bảo quản không ổn định thì dễ xảy ra hiện tượng tái lập tinh thể, nên các tinh thể băng chủ yếu tập trung ở gian bào với kích thước tinh thể băng ngày càng lớn, gây tác động cơ học giữa các tinh thể băng trong và ngoài tế bào, làm rách tế bào, khó bảo toàn tính chất ban đầu của sản phẩm

Vì vậy, trong qúa trình làm tan giá cần phải đủ thời gian, tức là làm tan giá chậm để nước do băng tan ra được hấp thụ trở lại trong tế bào và sợi cơ, tái tạo lại các dạng liên kết ban đầu của chúng Nếu qúa trình làm lạnh đông đã làm chết hoặc phá vỡ nhiều tế bào, làm biến tính Protein ở mức độ lớn, làm giảm khả năng hấp thụ lại nước của tế bào, thì khi đó nước tan ra từ băng sẽ chảy ra ngoài, mang theo dịch chất

* Tóm lại yêu cầu của kỹ thuật tan giá bao gồm:

- Tổn thất dịch chất ít nhất (tan giá chậm, tăng thời gian làm tan giá)

- Tổn thất khối lượng sản phẩm ít nhất(tăng độ ẩm tương đối ϕ của không khí)

- Đảm bảo yêu cầu vệ sinh cao nhất ϕ% thấp)

- Thời gian ngắn nhất (tan giá nhanh, tăng nhiệt độ chất tải nhiệt)

Trong thực tế không thể cùng một lúc một phương pháp lại thoả mãn cả 4 yêu cầu trên, mà tuỳ theo yêu cầu cụ thể của sản phẩm, phương pháp và mục đích sử dụng sau này mà có thể bỏ qua yêu cầu này hoặc yêu cầu khác

Như đã nói ở trên, khi làm tan giá thì đạt được yêu cầu là tổn thất dịch chất ít nhất, nhưng lại phải tăng thời gian của qúa trình , do đó sẽ tăng giá thành sản phẩm Sự hao hụt khối lượng sẽ ít nếu sản phẩm tan giá ở ϕkk cao Song khi đó bề mặt của sản phẩm bị bẩn, VSV phát triển, sản phẩm có thể bị phủ lớp nhờn, điều này có tránh được nếu bề mặt của sản phẩm ở trạng thái khô, song lúc đó sự hao hụt về khối lượng lại tăng lên Có thể rút ngắn thời gian tan giá bằng cách tăng nhiệt độ của chất tải nhiệt, nhưng lúc đó lại tăng thất dịch chất

Như vậy các yêu cầu nêu ở trên để lựa chọn chế độ và phương pháp làm tan giá mâu thuẩn nhau và trong 1 số trường hợp còn loại trừ lẫn nhau Vì thế khó trả lời câu hỏi phương pháp và những điều kiện nào để làm tan giá sản phẩm tốt nhất Thường lựa chọn phương pháp làm tan giá phụ thuộc vào điều kiện cụ thể

6.1.2 Các phương pháp làm tan giá

1 Tan giá chậm trong không khí

a/ Tan giá chậm trong không khí với nhiệt độ bề mặt sản phẩm thấp hơn nhiệt

độ điểm sương của không khí Với phương pháp này khi tan giá sẽ tăng nhiệt độ không khí từ 00C lên tới 6 ÷ 80C trong thời gian 3 ÷ 5 ngày, độ ẩm ϕkk = 90 ÷ 92% Phương pháp này có 1 số ưu điểm là sản phẩm không bị giảm khối lượng do bay hơi, tổn thất dịch chất khi tan giá và chế biến sơ bộ sau này không lớn lắm Tuy nhiên có nhược điểm là do ϕkk cao nên cho bề mặt thịt biến đổi, có hiện tượng hút ẩm ngưng tụ làm tăng khối lượng 1,5 ÷ 2% Sau khi tan giá, thịt này cần phải sấy lại bằng không khí ở

00C và ϕkk = 65 ÷ 70% cho ráo bề mặt

b Tan giá chậm trong không khí với nhiệt độ bề mặt cao hơn nhiệt độ điểm sương của không khí

Nhiệt độ của không khí tăng lên từ 00C đến 60C trong 3 ÷ 5 ngày đối với gia súc; 24 ÷ 30h đối với gia cầm, độ ẩm ϕkk = 65 ÷ 70% Với phương pháp này tổn thất khối lượng khoảng 3,2 ÷ 4% nhưng tổn thất dịch chất không đáng kể Phương pháp này đơn giản và thực tế được áp dụng nhiều

2 Tan giá nhanh trong không khí

Dùng không khí tuần hoàn có t0 = 15÷ 200C, độ ẩm ϕkk = 55 ÷ 60% Phương pháp này rút ngắn thời gian 2,5 ÷ 3 lần tức là khoảng 15 ÷ 20h Tổn thất khối lượng khoảng 3%, còn tổn thất dịch chất trong qúa trình tan giá thì nhỏ, nhưng trong qúa trình chế biến sau này thì khá lớn, khoảng 2%

3 Tan giá trong hỗn hợp không khí - hơi nước bằng phương pháp trực tiếp Phương pháp này thường dùng để làm tan giá thịt trong các Xí nghiệp sản xuất patê, lạp xưởng

Có thể tiến hành tan giá trong hỗn hợp không khí hơi nước có t0 = 4 ÷ 50C trong 16h hoặc ở t0 = 20 ÷ 250C trong 11- 12h

4 Tan giá trong nước

Theo phương pháp này có thể dùng nước ở nhiệt độ 100C với thời gian tan giá 20h hoặc nước ở nhiệt độ 200C trong 10 ÷ 11h (đối với lợn, bò) và 3 ÷ 4 (đối với gà, vịt), không nên dùng nước nóng hơn vì sẽ làm tăng sự tổn thất dịch chất Làm tan giá theo phương pháp này bề mặt thịt bị nhợt nhạt, làm tăng khối lượng 2 ÷ 3% do hút nước

Nước làm tan giá cần phải vô trùng để vừa kết hợp làm tan giá, vừa rửa sản phẩm luôn Có thể sử dụng dung dịch nước muối NaCl 4% ở nhiệt độ 40 ÷ 600C để tan giá thịt và cá, không dùng ở nồng độ cao hơn 5% vì lúc đó hiện tượng thẩm thấu làm cho tế bào bị trương nhiều

Nói chung phương pháp này rất tốn nước và dễ bị nhiễm VSV

5 Tan giá trong nước đá

Phương pháp này chỉ áp dụng đối với cá đã làm lạnh đông, được tiến hành trong các thùng gỗ hay bể ximăng Nước đá và cá xếp xen kẻ thành từng lớp mỏng cho đầy thùng, tỉ lệ nước đá khoảng 30 - 60% so với khối lượng cá Nước đá nóng chảy ở

00C nên qúa trình tan giá xảy ra ở nhiệt độ không đổi, mà nhiệt độ đóng băng của cá khoảng -0,5 ÷ -1,50C tại nhiệt độ đó có khoảng 40% nước trong tế bào đóng băng

Ban đầu qúa trình tan giá tiến hành ở Δt = 15 ÷ 180C đến giai đoạn cuối là giai đoạn cần nhiều nhiệt lượng nhất để làm tan giá tất cả nước đá trong sản phẩm thì Δt = 1,0 ÷ 1,50C, như vậy đại lượng này rất bé, do đó thời gian tan giá rất dài khoảng 100h

Phương pháp này có ưu điểm không tổn thất khối lượng và ít tổn thất dịch chất

6 Tan giá băng dòng điện cao tân

Phương pháp này có nhiều ưu điểm

- Tan giá nhanh hoặc cực nhanh, có thể tính bằng phút

- Sản phẩm được làm nóng đều hơn

- Thích hợp cho các sản phẩm có hình dáng cố định, chính xác, kể cả sản phẩm

có bao gói

Tuy nhiên phương pháp này về mặt kỹ thuật và thiết bị phức tạp, có nhiều khó khăn trở ngại nên chưa được dùng nhiều trong thực tiễn

Tóm lại, khi chọn phương pháp mà tan giá, người ta căn cứ vào từng loại sản phẩm khác nhau Mặt khác còn phải căn cứ vào sản phẩm đó trước đây đã làm lạnh đông nhanh hay chậm Nếu sản phẩm làm lạnh đông nhanh thì nên làm tan giá nhanh

để rút ngắn thời gian mà sản phẩm vẫn đảm bảo được sự phục hồi tính chất ban đầu Nhưng nếu sản phẩm đã làm lạnh đông chậm thì mất thiết phải làm tan giá chậm Nhưng trong thực tế nhiều khi không xác định được sản phẩm đó qua lạnh đông nhanh hay chậm, nên thường người ta chỉ áp dụng phương pháp làm tan giá chậm

6.2 Làm ấm

Làm ấm sản phẩm đã làm lạnh là qúa trình nâng nhiệt độ của sản phẩm sau khi

đã bảo quản lạnh ở nhiệt độ 0 ÷ 40C hay sản phẩm đã làm tan giá lên đến nhiệt độ bình thường để đem đi chế biến tiêu thụ

Cũng như qúa trình tan giá, các sản phẩm đem làm ấm nếu không phải dùng cho chế biến công nghiệp thì trong qúa trình làm ấm nhất thiết phải tránh làm ấm bề ặmt sản phẩm, tránh tạo điều kiện cho VSV phát triển

Làm ấm sản phẩm có thể tiến hành trong không khí hay trong nước ấm, nhưng bình thường người ta hay làm ấm sản phẩm trong môi trường không khí

Nhiệt độ bề mặt sản phẩm tăng dần thì các thông số trạng thái của không khí để làm ấm cũng thay đổi theo

Sự biến đổi nhiệt độ bề mặt sản phẩm cũng gần đúng theo sự biến đội nhiệt độ của lớp không khí tại lớp bề mặt sản phẩm

Nói chung thời gian làm ấm tuỳ loại sản phẩm, khoảng t = 1 ÷ 2 ngày

6.3 Sự biến đổi của sản phẩm trong thời gian làm tan giá và làm ẩm

6.3.1 Biến đổi vật lý

Thịt làm tan giá có màu đỏ sáng

Độ đàn hồi của mô cơ thịt cá giảm xuống, do kết quả của sự phá huỷ cấu trúc

mô học Bề mặt của chúng bị ẩm ướt Trong khi đó dịch chất trong thịt cá bị chảy ra ngoài với một lượng nhất định Phụ thuộc vào qúa trình xảy ra, sự hấp thụ nước trên bề mặt sản phẩm chiếm ưu thế hay sự tổn thất dịch chất chiếm ưu thế mà khối lượng của sản phẩm tăng lên hay giảm đi trong qúa trình làm tan giá

6.3.2 Biến đổi mô học

Trong tất cả các trường hợp, sau khi làm lạnh đông và bảo quản sản phẩm ở trạng thái lạnh đông đều tồn tại qúa trình biến đổi cấu trúc mô học của mô cơ Cho nên trong qúa trình làm tan giá và làm ấm thì các sợi có ít nhiều bị đứt, đồng thời có sự biến đổi khoảng cách bên trong giữa các tế bào

6.3.3 Sự biến đổi vi sinh vật

Cường độ và mức độ biến đổi của VSV xảy ra phụ thuộc vào phương pháp tiến hành tan giá Qúa trình làm tan giá chậm sẽ tạo ra môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật

Theo tài liệu nghiên cứu của viện nghiên cứu công nghiệp thịt sữa Liên Xô thì

số lượng VSV phụ thuộc vào phương pháp làm tan giá như sau: Khi làm tan giá trong không khí thì số lượng VSV tăng lên 1220%, khi làm tan giá bằng hơi nước thì tăng

44 ÷ 88% , khi làm tan giá trong nước thì tăng 6 ÷ 28%

6.3.4 Biến đổi hóa học và sinh hóa

Sự biến đổi hóa học và sinh hóa xảy ra với tốc độ nhanh hơn so với khi làm lạnh, vì có sự phân huỷ cấu trúc và làm tăng sự tiếp xúc giữa các cấu tử riêng lẻ Chiều hướng biến đổi này giống như ở thịt cá làm lạnh

6.4 Thời gian tan giá

* Theo Khristodulo có thể tính thời gian tan giá cho thịt từ -80C Æ -0,50C như sau:

t = 3 1

G t n

m

t0- Nhiệt độ không khí để làm tan giá

G1- Khối lượng 1/2 con lợn hay 1/4 con bò [kg]

G- Hằng số khối lượng vật chuẩn

G = 30 kg (đ/v lợn ) ; G = 60 kg (đ/v bò) m,n - hằng số thực nghiệm

Lợn 1/2 con m = 325 ; n = 1,5

Bò 1/4 con - Trước : m = 455 ; n = 1,8

- Sau : m = 575 ; n = 1,8

* Công thức thực nghiệm tính thời gian làm tan giá đối với sản phẩm đã chế biến

t = 1 n1

1 t

m + +

m1, n1 - phụ thuộc vào khối lượng sản phẩm đã pha chế, đã đóng gọi Nếu thịt đóng gói 7 kg thì : m1 = 180 ; n1 = 4

Nếu thịt đóng gói 1 kg thì : m1 = 136 ; n1 = 6,8

* Theo Xen nhitorich đề nghị công thức tính lý thuyết theo giả định rằng qúa trình tan giá có 2 giai đoạn:

- Làm nóng sản phẩm thì nhiệt độ ban đầu đến điểm đóng băng là qúa trình nung nóng bình thường của 1 vật rắn, tính như qúa trình truyền nhiệt

- Giai đoạn 2 là giai đoạn thu nhiệt do nước đá tan chảy

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

− +

Δ α

λδ

) t t ( q M

Co 2 1 Bi t 4

q

KE MC

Với :

q - ẩm nhiệt tan giá 1 kg sản phẩm ở đun nóng nóng chảy Kcal/kg

λ - Khối lượng riêng của sản phẩm kg/m3

δ - Bề dày sản phẩm

α - Hệ số cấp nhiệt đến bề mặt sản phẩm Kcal / m2h

Δt = t0 - tkk : Hiệu số giữa nhiệt độ môi trường làm tan giá và điểm nóng chảy

của sản phẩm

Bi =

0

2

λ

α δ

: Chuẩn số Bi

λ0 - Độ dẫn nhiệt của sản phẩm tan giá Kcal/ mh0C

Co - Nhiệt dung sản phẩm tan giá Kcal/ kg0C

M - Nghiệm số bé nhất của phương trình M tgM = Bi

(tmc - tkt) - hiệu số nhiệt độ cuối cùng ở bề mặt sản phẩm khi tan giá và nhiệt độ

nóng chảy của nó

Nhiều thực nghiệm xác minh sự đúng đắn của các công thức tính toán lý thuyết trên, và xác định một số chỉ tiêu về thời gian tan giá tốt nhất cho thịt như sau:

Lợn cả con 2 ÷ 3 ngày

Cừu cả con 2 ngày

Bò 1/4 con phía trước 3 ÷ 4 ngày , 1/4 con phía sau 4 ÷ 5 ngày với không khí tuần hoàn ở 00C ; ϕkk = 70 ÷ 75%

Tài liệu tham khảo