Nghiên cứu hợp lý hóa công đoạn xử lý phụ gia cho quá trình chế biến sản phẩm tôm sú PTO đông lạnh

Nhưng sau khi tôm chết thì hàm lượng nước thay đổi do sau khi tôm chết dưới tác dụng của enzim nội tại và vi sinh vật thì làm cho liên kết hydro giữa nước và protein bị tách ra làm giảm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TR ANG

KHOA CHẾ BIẾN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HỢP LÝ HÓA CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ

PHỤ GIA CHO QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN SẢN PHẨM TÔ SÚ PTO ĐÔNG LẠNH

Giáo viên hướng dẫn: TS NGUYỄN ANH TUẤN Sinh viên thực hiện: MAI NGUYỄN TRUNG THÀNH

Lớp: 47 CB - 1

Nha Trang, 2009

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian hơn hai tháng vừa qua được sự phân công của nhà trường em

đã thực tập đề tài tốt nghiệp tại công ty Với sự cố gắng của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Anh Tuấn, các anh chị trong công ty, đến nay em đã hoàn thành đề tài của mình

Qua đây em xin cảm ơn nhà trường và các thầy cô khoa chế biến đã bồi đấp cho em những kiến thức quý báu trong thời gian học ở nhà truòng Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Anh Tuấn, người trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài Thầy đã tận tâm chỉ bảo góp ý kiến trong thời gian em thực hiện đề tài

Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Lãnh Đạo công ty đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài này Đặc biệt cảm ơn đến các anh chị thành viên trong công ty trực tiếp hướng dẫn em trong trong thời gian thực tập

Sau cùng em xin cảm ơn quý anh chị trong công ty đã giúp đỡ tận tình em trong thời gian thực tập

Em xin chân thành cảm ơn!

Cà Mau, Ngày 2 tháng 6 năm 2009

Sinh viên thực hiện

Mai Nguyễn Trung Thành

MỤC LỤC

Trang

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 2

1.1 NGUYÊN LIỆU TÔM 2

1.1.1 Giới thiệu chung 2

1.1.2 Thành phần hóa học của tôm 3

1.1.3 Sự biến đổi của tôm sau khi chết 6

1.1.4 Một số hiện tượng hư hỏng thường gặp 8

1.2 CÔNG NGHỆ LẠNH ĐÔNG 10

1.2.1 Làm đông 10

1.2.2 Bảo quản đông 19

1.2.3 Tan giá 21

1.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HAO HỤT TL, CLCQ TRONG CẤP ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN ĐÔNG 23

1.3.1 Nguyên liệu: 23

1.3.2 Thời gian làm đông: 24

1.3.3 Nhiệt độ làm đông: 24

1.3.4 Tốc độ làm đông: 24

1.3.5 Phương pháp làm đông: 25

1.3.6 Mạ băng 26

1.3.7 Bao gói: 26

1.3.8 Nhiệt độ trữ đông: 27

1.3.9 Phương pháp trữ đông: 27

1.3.10 Thời gian trữ đông: 27

1.4 CHẤT PHỤ GIA THỰC PHẨM 28

1.4.1 Khái quát chung 28

1.4.2 Một số chất PGTP thường được sử dụng trong chế biến 29 sản phẩm đông lạnh

1.4.3 Các nguyên tắc cơ bản khi chọn và sử dụng các CPGTP 29

1.5 CÁC NGHIÊN CỨU XLPG CHO THỦY SẢN TRONG 30

VÀ NGOÀI NƯỚC 1.5.2 Các nghiên cứu trong nước 30

1.5.1 Các nghiên cứu ngoài nước 31

Chương 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 33

2.1.1 Tôm sú PTO đông lạnh 33

2.1.2 Chất phụ gia thực phẩm 33

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 35

2.2.2 Phương pháp xác định mức biến thiên trọng lượng 35

2.2.3 Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm 35

2.2.4 Phương pháp hợp lý hóa quá trình xử lý phụ gia 36

2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm và vẽ đồ thị 36

2.3 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 36

2.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 37

2.3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm hợp lý hóa thời gian xử lý phụ gia 41

2.3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm hợp lý hóa nồng độ chất phụ gia 45

Chương 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM – KẾT LUẬN 49

3.1 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TỐI ƯU HÓA THỜI GIAN XỬ LÝ PG 49

3.1.1 Xác định ảnh hưởng của thời gian XLPG lên 49

biến đổi trọng lượng của BTP trước cấp đông 3.1.2 Xác định ảnh hưởng của thời gian XLPG lên biến đổi 53

CLCQ của BTP 3.2 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HỢP LÝ HÓA NỒNG ĐỘ CHẤT PHỤ GIA 54

3.2.1 Xác định ảnh hưởng của nồng độ CPG lên 54 biến đổi trọng lượng của thành phẩm

3.2.2 Xác định ảnh hưởng của nồng độ CPG lên 58 biến thiên CLCQ của tôm bán thành phẩm

3.3 ĐỀ XUẤT CÔNG ĐOẠN XLPG ĐÃ ĐƯỢC NGHIÊN CỨU 60 HỢP LÝ HÓA

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 61

1 Kết luận 61

2 Đề xuất ý kiến 61

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BTP : bán thành phẩm BQĐ : bảo quản đông CLCQ : chất lượng cảm quan CPG : chất phụ gia

HHTL : hao hụt trọng lượng XLPG : xử lý phụ gia

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Tỷ lệ các thành phần của dung dịch hóa chất (cho cối 200lít) Bảng 3.1: Biến thiên trọng lượng tôm sau thời gian xử lý phụ gia Bảng 3.2: Điểm cảm quan của tôm BTP sau thời gian xử lý phụ gia Bảng 3.3: Biến thiên trọng lượng tôm BTP theo nồng độ chất phụ gia xử lýBảng 3.4: Biến thiên trọng lượng tôm thành phẩm theo thời gian bảo quản đông Bảng 3.5: Điểm cảm quan tôm BTP theo nồng độ chất phụ gia xử lý

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1: Biến thiên trọng lượng tôm sau thời gian xử lý phụ gia Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian xử lý phụ gia lên điểm cảm quan của BTP Hình 3.3: Biến thiên trọng lượng tôm theo nồng độ phụ gia xử lý

Hình 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ Mix phosphate đến HHLTL sản phẩm

theo thời gian BQD

Hình 3.5: Biến thiên CLCQ tôm BTP theo nồng độ phụ gia xử lý

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển ngành thuỷ sản Bờ biển nước ta dài cộng với khí hậu nhiệt đới, nên có nhiều loài thuỷ sản có giá trị kinh tế cao Một trong những loại thủy sản không thể bỏ qua khi kể đến thủy sản Việt Nam

là tôm Tôm có trữ lượng rất lớn và có giá trị dinh dưỡng rất cao Chính vì vậy sản phẩm tôm đông lạnh được nhiều nước trên thế giới ưa chuộng

Những mặt hàng tôm hiện nay chủ yếu là tôm đông lạnh xuất khẩu đòi hỏi khá cao về mặt chất lượng, giá trị dinh dưỡng, mẫu mã sản phẩm hấp dẫn Nói đến mặt hàng đông lạnh thì không thể nào tránh khỏi sự hao hụt trọng lượng và chất lượng sản phẩm Việc giảm trọng lượng của tôm đông lạnh đã gây thiệt hại không nhỏ cho các nhà sản xuất mà còn gây mất uy tín cho khách hàng Vấn đề đặt ra cho các công

ty chế biến là làm thế nào để không ngừng nâng cao chất lượng và khắc phục sự hao hụt trọng lượng tôm trong quá trình sản xuất

Để bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu và củng cố lại những kiến thức

đã học, vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề của thực tế sản xuất Chính vì vậy trong đợt thực tập tốt nghiệp, được nhà trường phân công đề

tài “Nghiên cứu hợp lý hóa công đoạn xử lý phụ gia cho quá trình chế biến sản phẩm tôm sú PTO đông lạnh” và được sự đồng ý của công ty chế biến thủy sản,

em đã tiến hành quá trình nghiên cứu thực nghiệm tại công ty với các nội dung chính sau:

2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

3 Bố trí thí nghiệm và tiến hành hợp lý hóa công đoạn xử lý phụ gia cho quá trình chế biến tôm đông lạnh

4 Kết quả thực nghiệm – kết luận Trong quá trình làm tuy đã rất cố gắng, nhưng chắc chắn không tránh khỏi nhiều thiếu sót Kính mong sự góp ý của công ty và của thầy hướng dẫn để đề tài

em được hoàn thiện

Loài Penaeus monodon

Tên thương phẩm tiếng anh là Tiger shrimp Tôm Sú là loài tôm có kích thước lớn, khi còn tươi ở vỏ đầu ngực tôm có vằn ngang Tôm sú phân bố rộng từ đầm nước lợ ra vùng biển sâu khoảng 40m, tập trung nhiều ở độ sâu 10m đến 25m Tôm sú có quanh năm nhưng mùa vụ chính từ tháng 2 đến tháng 4 và từ tháng 7 đến tháng 10, chiều dài khai thác khoảng 150mm đến 250mm với trọng lượng từ 50g đến 150g Tôm sú là loài tôm ngon, thịt chắc, thơm, có giá trị kinh tế rất cao, hiện là đối tượng nuôi nhân tạo quan trọng của Việt Nam

Tôm là động vật thủy sản chứa nguồn dinh dưỡng cao, tuy nhiên lượng nước nhiều nên dễ bị biến đổi Sau khi chết nó diễn ra hàng loạt các biến đổi sinh hóa dưới tác dụng của enzyme, vi sinh vật, oxi hóa không khí… làm cho các thành phần hóa học của nguyên liệu chuyển hóa dần theo chiều hướng giảm chất lượng, xấu đi

về mặt cảm quan và thành phần chất dinh dưỡng cũng giảm Đăc biệt là sự biến đổi trọng lượng tôm trong quá trình chế biến, cấp đông, trữ đông và tan giá

Toàn bộ tôm được bọc bằng lớp vỏ cứng chitin Phía trong lớp biểu bì có chứa các sắc tố chủ yếu là Astaxanthin và một lượng nhỏ Carotin Các sắc tố này là nguyên nhân hình thành màu sắc của tôm sú lúc tươi cũng như lúc ươn

Thịt tôm có cấu tạo săn chắc trừ khi lột xác Tôm lột thịt mềm nhũn rất dễ bị dập nát do va chạm cơ học và rất dễ bị vi sinh vật xâm nhập, là tiền đề tốt cho quá trình phân giải và phân hủy dươi tác dụng của các loại enzyme và vi sinh vật Do vậy cần phải loại trừ tôm lột, không làm nguyên liệu đưa vào chế biến

Trong các cơ quan nội tạng và mang tôm chứa một lượng lớn các loại enzyme

và vi sinh vật, hệ enzyme của tôm đăc biệt là nhóm protease có hoạt lực rất mạnh nên nó là nguồn gốc cho quá trình phân giải, phân hủy thịt tôm gây hư hỏng cho quá trình chế biến và bảo quản

Máu tôm có chứa đồng, hình thành huyết lam tố (Hemocyanin) Máu tôm còn chứa enzyme Tyrosinase là nguyên nhân gây biến đen của tôm trong quá trình bảo quản

1.1.3 Thành phần hóa học của tôm [7]

Thành phần hoá học của cơ thịt tôm gồm có protid, lipid, glucid, khoáng chất, vitamin, nước , enzim, hoocmon Những thành phần có hàm lượng tương đối cao

là nước, protein, lipid, chất khoáng, hàm lượng glucid trong tôm rất ít và tồn tại dưới dạng glucogen Các thành phần này thay đổi theo giống loài, hoàn cảnh sinh sống… Sự khác nhau về thành phần hoá học và sự biến đổi của chúng làm ảnh hưởng rất lớn đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

Nhìn chung, so với một số loài thuỷ sản khác nhau thì hàm lượng protein trong tôm tương đối cao và giàu các axit amin không thay thế như: Tyrozin, Lyzin, Triptophan Vì thế mà thịt tôm có vị ngọt hơn Lipid của tôm có hàm lượng thấp nhưng chứa phần lớn là các axit béo không no bão hoà nên rất dễ bị oxi hoá bởi không khí

Hệ enzim trong tôm rất đa dạng và hoạt động mạnh hơn hệ enzim của động vật trên cạn rất nhiều, nên rất nhanh bị hư hỏng

Prôtêin :

Prôtêin là thành phần chủ yếu trong cơ thể thịt tôm, nó chiếm khoảng 70%-80%

tỉ lệ các chất khô Prôtêin trong cơ thịt tôm liên kết với các chất hữu cơ, vô cơ khác tạo thành các phức chất có đặc tính sinh học khác nhau Thành phần cấu tạo nên protein là các axit amin Thành phần cấu trúc nên protein của tôm quy định giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Hàm lượng protein thay đổi trong khoảng 18%÷23% tuỳ loại tôm, mùa vụ, vùng phân bố, trạng thái sinh lý Có thể chia protein trong mô cơ của tôm nguyên liệu thành ba nhóm sau:

• Protein cấu trúc (Actin, Myozin, Actomyozin, Tropomyozin) chiếm 70%÷80%

hàm lượng protein Các protein này hoà tan trong các dung dịch muối trung tính với nồng độ muối ion khá cao (>0.5M)

• Protein tương cơ (sasscoplasmic): gồm có: Myogen, Myoalbumin, Glubulin, các enzim

• Protein liên kết (Collagen, Elastin, Reticulin) trong tôm có khoảng hơn 30%

protein liên kết trong đó có khoảng 2,5% protein không hoàn thiện

Điểm đẳng điện của protein trong thân tôm pH= 4,5÷5,5 Ở độ pH này các protein trung hoà về điện kém ưa nước so với trạng thái ion hoá ,điều đó có nghĩa là lực liên kết và điểm hoà tan ở điểm cực tiểu

Nước:

Hàm lượng nước trong tôm khoảng 70÷80 % so với khối lượng tươi, nhờ có hàm lượng nước cao như vậy nên thân tôm mềm mại bóng mượt Tuy nhiên, do hàm lượng nước cao như vậy cũng là nguyên nhân gây dập nát tôm, tôm dễ bị ươn hỏng, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động, giảm trọng lượng trong quá trình chế biến và trong bảo quản đông lạnh

Ngoài ra, trong cơ và trong các tế bào của tôm nước đóng vai trò quan trọng làm dung môi cho các chất vô cơ, tạo ra môi trường cho các hoạt động sinh hoá trong tế bào, đồng thời nước tham gia rất nhiều các phản ứng hoá học và có ảnh hưởng đến

sự tạo thành các phản ứng của các protein Trạng thái của nước trong cơ thịt tôm phụ thuộc vào tương tác giữa cấu trúc của nước với các dung dịch khác nhau trong

tế bào, đặc biệt là protein Những thay đổi về hàm lượng nước trong thịt tôm gây ra bởi quá trình chế biến, ảnh hưởng mạnh đến các đặc tính thẩm thấu, giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan của thịt tôm

• Hình thức tồn tại của nước trong tôm: [1]

Nước trong cơ thịt tôm tồn tại ở 2 dạng là nước kết hợp và nước tự do Nước tự

do tồn tại trong cơ thịt ở trạng thái tự do và dễ dàng làm mất đi, còn nước kết hợp liên kết chặt chẽ với các vật chất cấu trúc nên tổ chức cơ thịt, do đó khó làm mất đi được Nước kết hợp trong tôm chủ yếu là nước liên kết với protein Nước kết hợp

được hình thành là do phân tử nước có mang cực tính, nó hút được những ion cực tính của các chất để kết hợp với nhau, sự kết hợp này do tác động thuỷ hoá Những gốc cực tính thường là những nhóm ở mạch nhánh của chuỗi protein như: -OH, -NH2, -COOH, =C=O, =NH Hình thức kết hợp của chúng với nước như sau:

-C=O H-O-H, =C=O -O-H -N-H O-H H-OH H-OH H-OH

H-O-H

Khi tôm còn sống thì hàm lượng nước kết hợp và hàm lượng nước tự do cố định

Nhưng sau khi tôm chết thì hàm lượng nước thay đổi do sau khi tôm chết dưới tác dụng của enzim nội tại và vi sinh vật thì làm cho liên kết hydro giữa nước và protein bị tách ra làm giảm lượng nước kết hợp, tăng lượng nước tự do dẫn đến tăng khả năng mất nước của tôm, làm tăng sự hao hụt trọng lượng nếu tăng thời gian bảo quản tôm sau khi chết

Nói chung hàm lượng nước trong cơ thịt tôm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cảm quan và hao hụt khối lượng trong quá trình chê biến cũng như trong quá trình bảo quản đông

Gluxit và lipit:

Trong thịt tôm có rất ít mỡ ,mỡ chỉ khoảng 1÷2% , hàm lượng gluxit của rất ít chỉ khoảng 0,4÷1,2% Thực phẩm chứa ít mỡ là thực phẩm được ưa chuộng nhất hiện nay

vitamin B và vitamin C dễ hoà tan trong nước nên trong quá trình bảo quản và chế biến dễ bị thất thoát

Bảng 1.1: Hàm lượng một số Vitamin trong cơ thịt tôm [7]

Chất khoáng Hàm lượng (mg%) Vitamin Hàm lượng (mg%)

Các sắc tố:

Các loài giáp xác nói chung, tôm nói riêng khi gia nhiệt như: luộc, nấu, hoặc dùng axit vô cơ, rượu để ngâm thì vỏ của chúng biến thành màu đỏ, sắc tố đó gọi là Astaxin Astaxin là sản phẩm oxi hoá của Astaxanthin thường tồn tại dưới dạng liên kết chặt chẽ với protein có màu xanh tím, xanh ve, xám Ngoài ra, trong không khí Astaxanthin dễ bị oxi hoá thành astaxin

1.2.3 Sự biến đổi của tôm sau khi chết [2], [3],[7]

Sự biến đổi của tôm sau khi chết cũng tuân theo qui luật biến đổi chung, sau khi chết cơ thể động vật sẽ chuyển qua các giai đoạn: trước tê cứng, tê cứng cơ, tự phân giải, thối rữa tương ứng với độ tươi giảm dần, đi đến thối rữa và hư hỏng hoàn toàn theo sự tăng dần thời gian bảo quản nguyên liệu [2]

Tôm nguyên liệu sau khi chết trong cơ thịt tôm xảy ra hàng loạt những biến đổi phức tạp, đặc biệt là những biến đổi về mặt hóa học dưới tác dụng của các enzyme nội tại và hoạt động của các vi sinh vật, làm cho nguyên liệu bị biến chất và dẫn đến không sử dụng được

Do hệ enzyme protease của tôm có hoạt lực mạnh có đặc điểm riêng về thành phần hóa học và có cấu trúc kém chặc chẽ hơn so với cá nên thời điểm bắt đầu và thời gian co cứng ngắn hơn nhiều so với cá Trong thực tế nếu bảo quản lạnh ở nhiệt

độ <= 5oC tôm chỉ có thể bảo quản được 7 ngày sau khi đánh bắt

Sau khi chết ATP trong mô cơ tôm phân hủy rất nhanh, quá trình này làm nhiệt

độ của tôm tăng lên Glycogen trong cơ thể tôm cũng dần dần bị phân giải sản sinh

ra acid lactic làm cho pH của cơ thịt tôm thay đổi Sự acid hóa môi trường này có tác dụng hạn chế phần nào sự phát triển của vi sinh vật gây thối rữa

Cảm quan của tôm cũng thay đổi Khi tôm vừa chết thì cơ thịt mềm mại, đàn hồi tốt, sau một thời gian chuyến sang trạng thái cứng Khi tôm ở giai đoạn tê cứng, các sợi cơ bị co rút cực độ Sau giai đoạn tê cứng là giai đọan mềm hóa, lúc này tôm dễ

bị biến dạng, thân mềm nhão, hư hỏng Cùng với quá trình phân giải ở trên, pH của môi trường giảm dần làm cho các phức chất tăng khả năng phân ly, các thành phần vô cơ như Ca, K tăng khả năng tạo phức với các hợp chất hữu cơ Đồng thời do tác động của môi trường các actomiocin chuyển trạng thái từ hình cầu chuyển sang hình sợi Ở trạng thái hình sợi các thành phần Actin và Miocin tăng khả năng kết xoắn với nhau làm co rút tơ

cơ và sợi cơ Các sợi Actin và Miocin đan xen lại với nhau làm cho tổ chức cơ co rút lại và cơ thịt bị tê cứng Trường hợp này thì số trung tâm ưa nước của phân tử protein giảm bớt và làm cho mức độ hydrat hóa của Actomiocin giảm đột ngột

Có thể tóm tắt các biến đổi của tôm sau khi chết theo sơ đồ sau:

Tươi

Trước tê cứng

Tê cứng Mềm hóa

Tác dụng phân giải Tác dụng của vi khuẩn

Thối rửa

1.1.4 Một số hiện tượng hư hỏng thường gặp [3]

Hơn nữa những chỗ dập nát làm cho vi sinh vật hoạt động và phát triển làm tăng nhanh quá trình ươn thối nguyên liệu tôm

*/ Hiện tượng biến đen ở tôm

Đốm đen của tôm nguyên liệu thường xuất hiện sau khi tôm chết, đốm đen thường xuất hiện trong vỏ tôm, màng nối của vỏ khe đốt của tôm, sau đó đốm đen ăn sâu vào mô cơ của tôm

Hiện tượng hư hỏng này ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản phẩm

Trong quá trình chế biến và xử lý, tôm biến đen thường bị hạ loại

Hiện tượng biến đen là một quá trình sinh hoá tự nhiên xảy ra trong tôm sau khi chết Nguyên nhân là do trong tôm có hệ enzim polyphenoloxydaza nằm trong lớp màng trong suốt dưới vỏ, khi tôm chết dưới tác dụng thuỷ phân của các proteaza trong tôm làm cho lớp màng này bị phá vỡ, polyphenoloxydaza được giải phóng ra ngoài xúc tác phản ứng oxy hoá các hợp chất có mang gốc phenol như Tyrozin, Melanin tạo ra các chất phức hợp màu nâu và gây hiện tượng biến đen của tôm.[3]

Như vậy, điều kiện cần thiết để hình thành Melanin là Tyrozin, oxy không khí, enzim Tyrozinaza Do đó muốn ngăn chặn đốm đen phải ức chế, hoặc tiêu diệt các điều kiện trên

*/ Hiện tượng biến đỏ của tôm

Luôn đi kèm với sự thối rữa là sự biến đỏ của tôm Đó là hiện tượng vỏ tôm

và thịt tôm từ màu xanh tím tự nhiên chuyển sang màu đỏ gạch

Nguyên nhân là trong tôm có sắc tố Astaxanthin Sắc tố này liên kết chặt chẽ với protein trong cơ thịt tôm dẫn đến tôm có màu xanh tím nhưng dưới tác dụng ưa nhiệt độ cao oxy không khí, axit thì liên kết Astaxanthin và protein

bị cắt đứt, Astaxanthin ở dạng tự do bị oxy hoá tạo ra Astaxin có màu đỏ gạch

Như vậy, quá trình biến đỏ của tôm cũng đi kèm với sự giảm chất lượng của tôm

*/ Hiện tượng thối rửa:

Tôm nguyên liệu sau khi bảo quản lạnh quá lâu hoặc bảo quản không tốt sẽ xảy ra hư hỏng nghiêm trọng Tôm có mùi hôi khó chịu, đó là hiện tượng thối rửa

do vi sinh vật gây ra Khi tôm thối rửa cơ thịt giảm đàn hồi, cấu trúc lỏng lẻo, kèm theo sự giảm sút về chất lượng, ở mức độ nghiêm trọng tôm không còn sử dụng được làm thực phẩm

1.3 CÔNG NGHỆ LẠNH ĐÔNG 1.2.2 Làm đông [1], [5], [7]

a Khái niệm làm đông

Làm lạnh đông hay ướp đông thủy sản là quá trình làm lạnh thủy sản do sự thu nhiệt của chất làm lạnh (băng môi) để đưa nhiệt độ ban đầu của cơ thể thủy sản xuống dưới điểm đóng băng và tới -8 ÷ -10oC và có thể thấp hơn nữa -18oC; -30oC hay -40oC

Như vậy, ở phương pháp lạnh đông nước trong thủy sản đóng băng từng phần tùy theo mức hạ nhiệt Qua nhiều nghiên cứu người ta đã xác định được quan hệ giữa lượng nước đóng băng trong thủy sản và nhiệt độ làm lạnh đông như sau:

Bảng: Quan hệ giữa lượng nước đóng băng và nhiệt độ lạnh đông [1]

Nhiệt độ oC Lượng nước

đóng băng(%)

Nhiệt độ oC Lượng nước

đóng băng(%)

0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -12 -14

0,0 0,8 52,4 66,5 73,0 76,7 79,2 81,1 82,4 83,4 84,3 85,8 86,9

-16 -18 -20 -22 -24 -26 -28 -30 -32 -34 -36 -38 -40

87,8 88,4 89,0 89,4 89,8 90,0 90,2 90,3 90,4 90,4 90,5 90,5 90,5

b Mục đích ý nghĩa của phương pháp làm đông

Làm lạnh đông thủy sản là hạ thấp nhiệt độ, làm chậm sự hư hỏng của thủy sản sao cho đến khi rã đông ta không thể phân biệt được thủy sản đông lạnh và thủy sản tươi sống Lạnh đông làm giảm sự hoạt động của vi sinh vật hoặc có thể tiêu diệt

được phần lớn lượng vi sinh vật tùy thuộc vào nhiệt độ lạnh đông cuả sản phẩm, phương pháp làm đông và tốc độ làm đông Lạnh đông làm ngừng trệ sự hoạt động của phần lớn enzym có sẵn trong thực phẩm

Làm lạnh đông tạo ra cấu trúc rắn chắc bảo vệ thực phẩm tránh khỏi những tác động của việc vận chuyển, bảo quản

Làm lạnh đông còn có mục đích là dự trữ nguyên liệu để phục vụ quá trình sản xuất được điều hòa nghĩa là nhà máy luôn có nguồn nguyên liệu để ổn định quá trình sản xuất của mình mà chất lượng sản phẩm vẫn đảm bảo

Phương pháp làm lạnh đông thủy sản hoặc một số phương pháp khác như sấy khô hay đóng hộp đều là những phương pháp tối ưu để có thể bảo quản sản phẩm được thời gian dài lâu mà chất lượng sản phẩm vẫn được bảo đảm Các phương pháp nêu trên đều dựa trên nguyên tắc tạo ra môi trường không thuận lợi cho sự hoạt động của vi sinh vật Riêng trong phương pháp lạnh đông, khi mà các tinh thể nước đá được tạo thành sẽ gây hiện tượng giãn nở thể tích làm rách vỡ cấu trúc tế bào vi sinh vật và có thể làm cho chúng bị tiêu diệt

c Các phương pháp làm đông [5]

*/ Lạnh đông bằng hỗn hợp nước đá và muối

Phương pháp này được thực hiện ở những nơi không có nhà máy lạnh, nguyên tắc dựa vào sự hòa tan của muối vào nước đá tạo nên một hỗn hợp sinh hàn Qua nhiều nghiên cứu cho thấy tùy theo hàm lượng muối trộn vào nước đá sẽ tạo ra hỗn hợp có nhiệt độ lạnh là khác nhau Phương pháp này thực hiện rất đơn giản và bảo quản nguyên liệu trong một thời gian ngắn là tương đối thuận tiện mà hiệu quả mang lại cũng ở mức chấp nhận được Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm gây mất khối lượng nhiều và giảm phẩm chất bề mặt

Bảng: Quan hệ nhiệt độ của hỗn hợp muối và nước đá [5]

*/ Làm lạnh đông bằng không khí

Dùng không khí làm chất tải lạnh để làm lạnh sản phẩm, khi không khí được làm lạnh dưới tác dụng đối lưu của không khí các luồng khí lạnh sẽ tiếp xúc với sản phẩm lấy nhiệt của sản phẩm đi nhờ vậy sản phẩm dần hạ nhiệt xuống và đạt trạng thái lạnh đông

*/ Làm đông thực phẩm bằng tủ đông tiếp xúc

Tỷ lệ(%)muối so với đá Nhiệt độ hỗn hợp(oC) Khả năng sinh lạnh

Sản phẩm được kẹp giữa hai tấm kim loại phẳng trong có chứa đường ống dẫn tác nhân lạnh Như vậy, việc làm lạnh xẩy ra trực tiếp xuyên qua lớp kim loại kết hợp với sự đối lưu không khí lạnh ở bên hông tạo cho thực phẩm được nhiệt độ âm sâu một cách nhanh chóng Nhiệt độ lạnh đông đến -40oC nên chất lượng sản phẩm được đảm bảo Làm đông bằng phương pháp sử dụng tủ đông tiếp xúc rất phù hợp với các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ do cách vận hành gián đoạn của thiết bị này là khó có thể cơ giới hóa, tự động hóa được nhưng hiệu quả tủ đông này làm việc rất cao, phục vụ rất thiết yếu cho sự hoạt động sản xuất

*/ Làm đông thực phẩm bằng tủ đông băng chuyền

+Ưu điểm:

- Khả năng truyền nhiệt của tủ lớn, thời gian đông cấp nhanh, do vậy sản phẩm tạo ra có chất lượng tương đối cao

- Có bề mặt trao đổi nhiệt đều

- Quá trình sản xuất có thể được cơ giới hóa, tự động hóa và sự hoạt động được liên tục nên nguyên liệu không phải chờ đợi khi làm đông

+Nhược điểm:

- Vốn đầu tư ban đầu tương đối lớn

- Chỉ thích hợp ở qui mô sản xuất lớn

*/ Phương pháp làm đông cực nhanh

Phương pháp này áp dụng nguyên lý dùng một số chất khi vào trạng thái hóa lỏng chúng sẽ tạo ra nhiệt độ âm sâu rất thấp để làm đông thực phẩm, một số khí thường được sử dụng như: khí nitơ hay cacbonic… Nguyên liệu được vận chuyển trên băng chuyền và khí nitơ lỏng được phun trục tiếp vào bán thành phẩm Khí nitơ lỏng bốc hơi sinh nhiệt độ thấp -196oC làm lạnh đông sản phẩm trong 5 ÷ 10 phút

Nhờ tốc độ làm đông cực nhanh nên chất lượng sản phẩm được đảm bảo so với trạng thái sản phẩm còn tươi tốt gần như không có sự khác biệt Hiện nay các thiết

bị làm đông kiểu như thế này là không phổ biến, chỉ thấy nó xuất hiện ở các nước phát triển và họ yêu cầu về thực phẩm đông lạnh có chất lượng cao

d Cơ chế đóng băng của nước [1],[7]

Trong cơ thịt thủy sản, hàm lượng nước thường rất cao và chiếm khoảng 80%

Nước tồn tại dưới 2 dạng nước tự do và nước liên kết

Nước tự do: là nước tồn tại dạng dính ướt trên bề mặt hoặc tồn tại tự do trong kết cấu hình lưới của các hợp chất chứa nitơ Kết cấu hình lưới đó nằm trong màng sợi cơ, tơ cơ và các màng ngăn Nước tụ do lại phân thành nước cố định, nước kết cấu tự do và nước dính ướt

Nước cố định: là nước tự do bị nhốt trong các kết cấu hình lưới của cơ thịt,

chúng bị rang buộc một cách chặt chẽ bởi các kết cấu hình lưới nằm giữ các tế bào sợi cơ, bó sợi cơ Nước này máy ép thông thường không ép ra được

Nước kết cấu tự do: nước này tồn tại trong thủy sản có thể dùng lực ép phân ly

ra được

Nước dính ướt: còn gọi là màng mỏng nước, nó là lớp nước dính sát trên bề mặt

của cơ thịt sau khi rửa bằng nước sạch Nước này cũng có ảnh hưởng xác định đối với quá trình chế biến thủy sản như phơi khô, làm lạnh , làm đông, ướp gia vị… và

có ảnh hương khi xác định trọng lượng của thủy sản

Nước liên kết: trong thủy sản nước liên kết chủ yếu kết hợp với protein nên còn

được gọi là nước liên kết protein Nước này được chia thành 2 loại là nước liên kết keo đặc và nước liên kết keo tan

Nước liên kết keo đặc: là nước kết hợp với protein ở trạng thái keo đặc Keo đặc

này hình thành cái giá của kết cấu tổ chức cơ thịt

Nước liên kết keo tan: là nước kết hợp với protein hoặc các chất hữu cơ, vô cơ

khác ở trạng thái keo hòa tan hoặc gần với trạng thái đó

Trong thủy sản nước cố định làm cho tổ chức thịt thủy sản mềm mại, còn nước liên kết làm cho thịt thủy sản vững chắc Nước liên kết không những có ý nghĩa quan trọng về mặt duy trì sự sống trong cơ thể mà còn ảnh hưởng rất lớn đến cảm giác mùi vị trạng thái tổ chức cơ thịt động vật thủy sản Trong chế biến thủy sản đặc

biệt là các sản phẩm đông lạnh cao cấp như tôm đông lạnh thì các loại nước này có ảnh hưởng rất lớn đến sự mất trọng lượng và chất lượng cảm quan của sản phẩm như màu sắc, mùi vị, độ chắc của sản phẩm

Tùy vào mức độ liên kết của nước trong tế bào mà chúng có nhiệt độ đóng băng

là khác nhau Cụ thể : [1]

- Nước tự do cấu trúc : tql = -1 ÷ -1.5oC

- Nước bất động : tql = -1.5 ÷ -20oC

- Nước liên kết : tql = -20oC ÷ -65oC Khi nhiệt độ hạ thấp dần xuống điểm đóng băng đầu tiên các phân tử nước kết tinh ở ngoài gian bào làm cho nồng độ chất tan trong gian bào dần tăng lên Do sự chênh lệch nồng độ chất tan giữa gian bào và trong tế bào dẫn tới việc nước trong tế bào khuếch tán ra ngoài gian bào qua màng bán thấm Nếu tốc độ thoát nhiệt kết tinh thấp hơn tốc độ vận chuyển nước ra khỏi tế bào thì sẽ không có sự tạo thành tinh thể nước đá mới mà chỉ có sự tăng kích thước của các tinh thể nước đá sẵn có

Ngược lại, nếu tốc độ thoát nhiệt kết tinh lớn hơn tốc độ thoát nước ra ngoài gian bào thì lúc này sẽ có sự hình thành các tinh thể ở cả trong tế bào và ở gian bào, do vậy số lượng tinh thể nước đá tạo ra sẽ nhiều hơn và phân bố đều trong cấu trúc cơ thịt, điều này làm giảm nguy hại khi rã đông mang lại chất lượng cao cho sản phẩm

Sự đóng băng trong thủy sản bao giờ cũng tuân theo quy tắc nước tự do sẽ kết tinh trước sau đó mới đến nước liên kết yếu và sau cùng là nước có lực liên kết mạnh

*/ Các tác động của sự kết tinh nước đối với thủy sản đông lạnh:

Trong quá trình làm đông, sự kết tinh của nước tác động trước hết là đối với vi sinh vật và bản thân thực phẩm

Một số vi sinh vật bị tiêu diệt khi nước đóng băng Quá trình trao đổi chất của vi sinh vật luôn gắng liền với sự khuếch tán của nước, khi nước chuyển vào trạng thái rắn thì sự trao đổi chất của chúng dừng lại Đồng thời các tinh thể đá có thể phá vở cấu trúc của vi sinh vật, làm giảm hoạt tính hoặc vô hiệu hóa enzyme của vi sinh

vật Những vi sinh vật không bị tiêu diệt phải chuyển vào trạng thái không hoạt động Đây là yếu tố quyết định để kéo dài thời gian bào quản sản phẩm [6]

Khi nước đã kết tinh thì hệ enzyme có sẵn trong các loại thực phẩm tươi sống cũng bị giảm hoạt tính hoặc vô hiệu hóa do nhiệt độ thấp và không còn nước tự do

Ngoài ra khi nước kết tinh sản phẩm trở nên săn chắc nhờ đó mà chống lại được những tác động do va chạm cơ học và những tác động khác trong quá trình bốc xếp, vận chuyển, bảo quản

Bên cạnh những tác động tích cực đó, thì quá trình kết tinh của nước cũng gây những biến đổi không có lợi cho sản phẩm Trước hết là gây nên sự rách vỡ tế bào, thay đổi cấu trúc mô, làm tăng sự hao hụt trọng lượng và các chất dinh dưỡng khi tan giá Nước kết tinh gây nên hiện tượng dịch chuyển của nước từ trong ra ngoài tế bào làm tăng khả năng mất nước của sản phẩm.[7]

Trong các sản phẩm đông lạnh khi nhiệt độ hạ thấp dưới -18OC thì gần 90%

nước bị đóng băng làm nồng độ dịch tế bào tăng gần 10 lần, dẫn đến lực ion và pH thay đổi gây biến tính không thuận nghịch protein, các phân tử protein tan chuyển trạng thái không tan, khả năng giữ nước giảm, khả năng phục hồi về trạng thái cũ sau khi tan giá kém, dẫn đến bị mất nước nhiều khi tan giá, sản phẩm ăn gây cảm giác khô xác, chất lượng cảm quan bị giảm, giá trị dinh dưỡng cũng bị giảm

Nói chung sự tác động của nhiệt độ thấp đối với sự biến tính protein, vitamin, sự mất mát của các chất tạo mùi, vị… trong quá trình làm đông tuy có nhưng đều thấp hơn rất nhiều so với các phương pháp bảo quản khác

Những tác động này phụ thuộc vào bản chất của thực phẩm và phương pháp làm đông Vì vậy có thể hạn chế những tác động không có lợi cho thực phẩm bằng cách làm đông nhanh và trữ ở nhiệt độ càng thấp càng tốt

tinh tạo cho sản phẩm có được cấu trúc vững chắc thuận lợi cho quá trình vận chuyển, bảo quản…

- Tác động có hại : Sự kết tinh nước làm vỡ cấu trúc tế bào gây tổn hao các chất dinh dưỡng hòa tan, do đó làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm Quá trình kết tinh nước gắn liền với sự khuếch tán nước làm phân bố lại nước trong thủy sản, làm thay đổi nồng độ chất tan, gây biến tính protein…

e Những biến đổi của sản phẩm trong quá trình làm đông [1], [7]

*/Biến đổi vật lý

Trong quá trình cấp đông , biến đổi vật lý là một trong những biến đổi rất quan trọng của sản phẩm thủy sản, những biến đổi này ảnh hưởng lớn đến khối lượng và chất lượng cảm quan như : Sự tăng lên về thể tích, thay đổi trạng thái của sản phẩm

từ mềm sang rắn xẩy ra do quá trình kết tinh nước, sự giảm khối lượng do mất nước, sự thay đổi màu sắc do mất nước mà các sắc tố như Hemoglobin, Myoglobin, Hemoxyanin sẽ chuyển thành Methemoglobin, Metmyoglobin, Methemoxyanin làm màu sắc sậm lại Các biến đổi này dù ít hay nhiều đều luôn xảy ra trong quá trình cấp đông và chúng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ cấp đông và đối tượng cấp đông

Khi cấp đông thể tích nước sẽ tăng lên do nước được đóng băng, hiện tượng này xẩy ra làm căng sợi cơ dẫn đến rách vỡ màng tế bào Nhưng do các sợi cơ có độ đàn hồi nhất định nên hiện tượng rách vỡ màng tế bào được hạn chế một phần Khi màng tế bào bị rách vỡ dẫn đến hiện tượng hao hụt khối lượng và giảm chất lượng dinh dưỡng do dịch tế bào bị chảy ra và mang theo chất dinh dưỡng

Các biến đổi vật lý trong quá trình cấp đông xẩy ra chủ yếu là do nước gây ra, bởi vì bản chất của quá trình cấp đông chính là quá trình kết tinh nước Quá trình kết tinh nước diễn ra rất phức tạp bởi trong thực phẩm thủy sản có nhiều loại nước:

(nước liên kết và nước tự do) mỗi loại nước có nhiệt độ đóng băng không giống nhau Nước tự do cấu trúc kết tinh ở -1 ÷ -1,5oC , nước bất động ở -1,5oC ÷ -20oC

và nước liên kết ở -20oC ÷ -65oC Cũng do trong thực phẩm thủy sản có nhiều loại

nước và nhiệt độ đóng băng các loại nước khác nhau đã tạo ra các biến đổi vật lý như trên

*/ Những biến đổi hóa học

Quá trình cấp đông làm nhiệt độ của sản phẩm được hạ thấp, nước lại kết tinh nên các biến đổi sinh hóa diễn ra không đáng kể Mặc dù, có thể hạn chế được một phần các biến đổi sinh hoá, nhưng chúng vẫn tiếp tục xẩy ra trong quá trình cấp đông và bảo quản đông về sau, nhất là các quá trình phân giải protein, lipit, gluxit…

càng về sau càng rõ rệt

- Biến đổi protein : Khi quá trình làm đông thực phẩm thủy sản diễn ra sẽ làm cho

protein bị biến tính Trạng thái vật lý của protein và nồng độ của chất tan trong môi trường chứa protein là những nhân tố gây ra sự biến tính hợp chất protein Nhiều nghiên cứu cho thấy sự biến tính của protein mạnh nhất trong khoảng nhiệt độ từ : -2,5 ÷ -5oC do trong khoảng nhiệt độ này nước đóng băng gần hết dẫn đến nồng độ chất tan trong dịch bào sẽ tăng cao gây biến tính protein Độ biến tính của protein còn phụ thuộc rất lớn vào tốc độ làm đông, thời gian làm đông càng dài thì protein càng dễ bị biến tính và ngược lại

- Biến đổi chất béo : Mặc dù nhiệt độ thấp làm cho sự hoạt động của các enzym

ngừng trệ, nhưng có một số enzym vẫn còn hoạt động được, đặc biệt là enzym Lipaza, Lypoxygenaza Chúng không bị mất hoạt tính ngay cả khi ở nhiệt độ -35oC

Như vậy, chất béo rất dễ bị hư hỏng, khi gặp phải điều kiện có oxy không khí sẽ sinh ra rất nhiều sản phẩm của sự oxy hóa lipit Khi ở -12oC, sau 10 tuần chỉ số Peroxyt tăng lên rõ rệt và khi sau 30 tuần bảo quản thì chỉ số này sẽ vượt mức quy định về phẩm chất vệ sinh.[5]

- Biến đổi gluxit : Gluxit ở động vật thủy sản thường tồn tại ở dạng glycogen, đây là

chất sinh năng lượng được cơ thể động vật thủy sản dự trữ Ở nhiệt độ thấp, phản ứng phân giải glycogen vẫn diễn ra dưới tác dụng của enzym với tốc độ đáng kể

Sản phẩm phân giải chứa nhiều axit lactic

*/ Biến đổi về vi sinh vật

Khi cấp đông làm cho lượng nước tự do trong thực phẩm giảm xuống, kèm theo

đó là hoạt độ nước cũng giảm kết hợp với điều kiện nhiệt độ thấp, làm cho số lượng

vi sinh vật giảm đi đáng kể Tuy nhiên, một số khác vẫn có thể tồn tại dưới dạng bào tử và thích nghi dần với điều kiện nhiệt độ thấp, qua thời gian bảo quản lâu dài chúng phát triển và gây hư hại cho thực phẩm Ở - 8oC hầu hết các loài vi sinh vật còn hoạt động được, khi đến -12oC thì chỉ có nấm mốc và nấm men hoạt động tốt, còn khi ở -18oC hầu hết các vi sinh vật đều ở trạng thái ngừng hoạt động Do vậy, cấp đông sản phẩm phải làm cho nhiệt độ tâm sản phẩm đạt -18oC để các hư

hại về vật lý, hóa học và vi sinh giảm xuống mức tối thiểu [1], [6]

1.2.2 Bảo quản đông

a Khái niệm bảo quản đông

Là giai đoạn tiếp theo sau giai đoạn làm lạnh đông và bao gói sản phẩm Kỹ thuật này nhằm duy trì thành phẩm đông lạnh duy trì trạng thái và chất lượng cho đến khi phân phối đến tay người tiêu dùng Công nghệ bảo quản đông phải bảo đảm lưu giữ được thực phẩm trong thời gian dài mà vẫn duy trì chất lượng sản phẩm, không ảnh hưởng tới sức khỏe của người tiêu dùng Chính vì vậy, công nghệ bảo quản các sản phẩm đông lạnh trở nên quan trọng cho bảo quản thực phẩm nói chung và các sản phẩm đông lạnh thủy sản nói riêng

b Những biến đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản đông [1]

Trong quá trình bảo quản đông sản phẩm đông lạnh thường xảy ra các biến đổi sau cho thực phẩm:

*/ Biến đổi vật lý

Các biến đổi chủ yếu là sự kết tinh lại và thăng hoa của các tinh thể nước đá :

- Sự thăng hoa của các tinh thể nước đá: Khi đưa sản phẩm đông lạnh vào kho trữ đông, nhiệt độ sản phẩm sẽ là không đều theo bề dày sản phẩm, và nhiệt độ của bề mặt sản phẩm thường thấp hơn nhiệt độ kho, điều này tạo ra sự chênh lệch áp suất hơi nước giữa không khí xung quanh và bề mặt sản phẩm, tạo ra sự thăng hoa của các tinh thể nước đá Các tinh thể nước đá khi thăng hoa sẽ tạo ra cấu trúc rỗng,

xốp, gây biến tính chất tan và tạo điều kiện thuận lợi cho oxy xâm nhập vào và gây oxy hóa sản phẩm Ngoài ra, tại nguồn phát lạnh luôn luôn có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ không khí xung quanh, do đó làm ngưng tụ một phần ẩm tại đó, ẩm này bốc lên từ bề mặt sản phẩm , và do bốc hơi nên bề mặt sản phẩm ngày càng giảm dần nhiệt độ, gây ra hiện tượng thăng hoa của các tinh thể nước đá ngay cả khi ở điều kiện nhiệt độ kho là ổn định, chúng chỉ quan trọng là xảy ra ở mức độ nào mà thôi.

- Sự kết tinh lại của các tinh thể nước đá : Khi làm đông thực phẩm làm cho các phân tử nước kết tinh, khi bảo quản cũng chính là nhằm mục đích sao cho các tinh thể nước đá này được ổn định tại vị trí của chúng đang tồn tại sẵn trong thực phẩm

Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng tái kết tinh của các tinh thể nước đá là do sự dao động nhiệt độ kho bảo quản Hiện tượng này xảy ra làm giảm số lượng, và tăng kích thước các tinh thể nước đá Sự tăng kích thước tinh thể nước đá sẽ tạo ra điều kiện thuận lợi cho sự phá rách màng tế bào sản phẩm khi rã đông các chất dinh dưỡng sẽ bị chảy ra ngoài khi ăn sản phẩm sẽ mất mùi vị và trở lên khô xác

*/ Biến đổi hóa học

Trong quá trình bảo quản đông lạnh do nước vẫn giữ nguyên được trạng thái tinh thể, nhiệt độ sản phẩm thấp nên sự hoạt động của enzym cũng bị kìm hãm do vậy mức độ biến đổi hóa học diễn ra ít và có tính chọn lọc Xét trong quá trình bảo quản đông có thể có những biến đổi sau:

- Biến đổi protein : Protein của sản phẩm thủy sản thường xuyên biến đổi trong thời gian làm lạnh đông và bảo quản đông, tốc độ biến tính protein tùy thuộc đa phần vào nhiệt độ Ở nhiệt độ dưới điểm băng một chút, ví dụ -2oC, tức khắc xảy ra những biến đổi nghiêm trọng, những chất Miozin và Miogien hòa tan biến tính trở thành không tan, thủy sản sẽ mất vẻ ngoài trong suốt mà hóa mờ đục đi và khi tan giá protein sẽ chảy ra ngoài Ngay cả ở -10oC protein cũng bị biến đổi nhanh chóng

và sản phẩm mau chóng hư hại, chỉ khi nhiệt độ ở mức thấp hư hại mới dần giảm xuống Ở -20oC biến tính sẽ là không đáng kể Đối với tôm, bảo quản 60 ngày ở -

14oC có tới 50% protein bị biến tính Chỉ có nhiệt độ dưới -20oC mới bảo đảm lượng protein hầu như nguyên vẹn

- Biến đổi chất béo : Bảo quản đông sẽ tạo cho sản phẩm nhiệt độ lạnh đông ổn định, tuy nhiên trong điều kiện này các enzym như : Lipaza, Lypoxygenaza vẫn hoạt động ngay cả khi nhiệt độ ở -35oC những enzym này làm hư hỏng các chất béo Oxy hóa chất béo xảy ra càng nhanh chóng khi ở nhiệt độ cao Do vậy, bảo quản ở nhiệt độ càng thấp càng giảm được sự biến đổi hư hỏng chất béo

- Biến đổi màu sắc: Chất lượng thủy sản thường được đánh giá qua bề ngoài, do

đó biến đổi màu sắc khi bảo quản đông là một trong những yếu tố biểu thị cho sự xuống cấp của sản phẩm

- Biến đổi mất nước: Trong quá trình bảo quản đông, khi hiện tượng mất nước xảy ra làm cho bề mặt sản phẩm trở nên khô, đục và xốp Dần dần lớp xốp này ăn sâu vào trong sản phẩm gây ra hiện tượng cháy lạnh Mất nước cũng gây gia tăng tốc độ biến tính protein và sự oxy hóa chất béo của thủy sản

*/ Biến đổi vi sinh vật

Lạnh đông xảy ra các phân tử nước sẽ tạo thành các tinh thể nước đá làm sản phẩm có nhiệt độ thấp, đồng thời làm hoạt độ nước giảm xuống Thực ra khi làm đông thủy sản khi đạt yêu cầu thì phần lớn lượng vi khuẩn chúng đã bị tiêu diệt song một số nhỏ chúng vẫn còn tồn tại và một số tồn tại dưới dạng nha bào Trong quá trình bảo quản chúng sẽ dần thích nghi với điều kiện nhiệt độ thấp và sinh sôi phát triển làm hư hỏng sản phẩm Điều này nói lên qua thời gian bảo quản số lượng

vi sinh vật sẽ tăng lên, do vậy muốn bảo vệ được sản phẩm không bị ảnh hưởng nhiều của vi sinh vật cần phải xác định điều kiện bảo quản cho phù hợp để đảm bảo

chất lượng ban đầu của nguyên liệu

1.2.3 Tan giá

a Khái niệm tan giá

Tan giá là quá trình chuyển nước ở trạng thái rắn sang trạng thái lỏng mà vẫn

giữ nguyên thuộc tính ban đầu của sản phẩm đã có trước khi làm đông và trữ đông

Trong quá trình tan giá, sản phẩm đông lạnh nhận nhiệt để nâng từ nhiệt độ thấp lên đến điểm đóng băng, sau đó các tinh thể nước đá mới chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng diễn ra đồng thời quá trình sắp xếp lại hàm ẩm bên trong sản phẩm Trong quá trình tan giá cũng có các phản ứng lý hóa, sinh hóa và vi sinh vật diễn ra, trong đó có quá trình hấp thụ lại nước do nước đá tan ra ở các gian bào, xuyên qua màng tế bào, màng nguyên sinh chất để vào lại bên trong tế bào Do vậy cần có một thời gian nhất định để hoàn thành việc phục hồi các tính chất ban đầu

của sản phẩm

b Những biến đổi của sản phẩm trong quá trình tan giá [1], [7]

Hiện tượng chảy dịch qua các khe hở do rách vỡ các tế bào và cấu trúc mô của sản phẩm, dịch này gồm nước và các chất dinh dưỡng hòa tan trong nước, do vậy vừa gây tổn thất về trọng lượng, vừa gây giảm chất lượng sản phẩm Sản phẩm đông chậm và bảo quản đông không đúng kỹ thuật sẽ bị tổn thất nhiều hơn sản phẩm đông nhanh Đối với sản phẩm đông châm thì thời gian tan giá càng nhanh, sự chảy dịch càng mạnh, tan giá chậm sẽ giảm được tổn thất dịch bào, trọng lượng và

chất lượng sản phẩm ít bị giảm

Sự bay hơi nước gây tổn thất trọng lượng, tổn thất này thường ít hơn do chảy

dịch và chỉ xảy ra khi sản phẩm tan giá trong môi trường không khí

Sự phục hồi hoạt động của enzyme và vi sinh vật Đối với các sản phẩm đông lạnh, khi nhiệt độ tan giá và nhiệt độ làm ấm vượt quá giới hạn 20OC thì sản phẩm nhanh chóng bị hư hỏng Vì vậy cần tiến hành tan giá trong điều kiện thật đảm bảo

vệ sinh, tránh sự nhiễm bẩn và các yếu tố thuận lợi cho hoạt động của enzyme và vi

sinh vật

Yêu cầu của quá trình tan giá là phải nhanh nhất trong điều kiện có thể được, để phục vụ cho quá trình chế biến tiếp theo và sử dụng các sản phẩm đông lạnh Tan giá nhanh không những có liên quan đến nhu cầu của người sử dụng mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế đối với các nhà sản xuất và nhà phân phối sản phẩm lạnh đông do các chi phí về thời gian và các chi phí khác cho quá trình này Nhưng tan giá càng nhanh thì tổn thất về trọng lượng và chất lượng càng nhiều Để giải

quyết mâu thuẩn này thì các sản phẩm đông lạnh cần được làm đông nhanh, đông

càng nhanh thì khi tan giá nhanh các tổn thất càng ít

1.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HAO HỤT TRỌNG LƯỢNG, CHẤT LƯỢNG TRONG CẤP ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN ĐÔNG [1], [5]

Môi trường sống có liên quan mật thiết với thành phần hoá học của tôm dẫn đến có ảnh hưởng đến hàm lượng nước liên kết cũng như hàm lượng nước tự do trong tôm

Thời vụ khai thác tôm để đem chế biến có tác động rất lớn đến chất lượng và hao hụt trọng lượng của tôm Vì vậy cần khai thác tôm đem chế biến ở thời vụ thích hợp để phần nào hạn chế sự giảm khối lượng đồng thời có chất lượng tốt nhất

Kích cỡ của tôm gắn liền với diện tích bề mặt bay hơi của nước nguyên liệu trong quá trình cấp đông cũng như bảo quản sản phẩm sau này Động lực

cơ bản của quá trình mất nước trong cấp đông và bảo quản đông là sự thăng hoa của tinh thể đá trên bề mặt thành phẩm, mà sự thăng hoa này có liên quan mật thiết với diện tích tiếp xúc bề mặt của tôm với môi trường xung quanh Nếu

diện tích tiếp xúc với môi trường xung quanh của tôm càng lớn thì khả năng hao hụt khối lượng càng tăng và ngược lại Do đó tôm có size càng lớn (tôm nhỏ) thì càng tăng hao hụt khối lượng , còn tôm có size nhỏ (tôm lớn) thì giảm khối lượng ít

1.3.2 Thời gian làm đông:

Thời gian làm đông càng dài thì sự bay hơi thăng hoa nước đá càng tăng làm cho thực phẩm mất nhiều nước, dẫn đến biến tính protein, oxy hoá lipid dễ xảy ra cháy lạnh sản phẩm Mặt khác thời gian làm đông kéo dài sẽ có hiện tượng các tinh thể nước đá đóng băng chậm có kích thước lớn, phân bố không đồng đều gây chèn ép làm rách vỡ cấu trúc tế bào và phá huỷ cấu trúc mô của sản phẩm, khi tan giá sẽ gây hiện tượng giảm khối lượng và chất lượng sản phẩm

1.3.3 Nhiệt độ làm đông:

Trong quá trình làm đông nếu nhiệt độ không đủ thấp thì thời gian sẽ kéo dài, các tinh thể nước đá tạo thành có kích thước lớn chen lấn làm rách vỡ cấu trúc tế bào của tôm Khi tan giá lượng nước bị kết tinh sẽ tan ra theo các đường rách đi ra ngoài kéo theo các chất dinh dưỡng hoà tan làm giảm khối lượng và chất lượng của sản phẩm

1.3.4 Tốc độ làm đông:

Quá trình làm đông được chia thành đông chậm, đông nhanh, và động cực nhanh

Quá trình làm đông chia thành 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: làm đông tới điểm đóng băng

- Giai đoạn 2: đóng băng ở điểm băng

- Giai đoạn 3: tiếp tục làm đông đến nhiệt độ bảo quản lạnh đông Khi đang làm đông chậm (tốc độ làm đông v=0.5 cm/h) tinh thể đá tạo thành chủ yếu ở dịch gian bào, nồng độ chất tan ở gian bào thấp hơn trong tế bào

nên ẩm khuếch tán từ trong tế bào ra gian bào làm tăng thể tích các tinh thể nước đá, do sự tạo thành mầm tinh thể đá mới khó khăn hơn nhiều, mặt khác khi nước đóng băng có sự tăng lên về thể tích nên làm vỡ rách màng tế bào Sự tăng cao nồng độ dịch mô kèm theo hiện tượng biến tính một phần protein, hơn nữa hàm lượng nước tự do tăng lên đáng kể vì thế khả năng giữ ẩm của nó kém

Khi ta bảo quản đông hoặc tan giá lượng ẩm dễ dàng thoát ngoài, không những làm giảm khối lượng sản phẩm mà còn kéo theo một số chất hoà tan khác làm giảm mùi vị sản phẩm

Khi làm đông nhanh (tốc độ làm đông v=1÷3 cm/h) hình thành tinh thể đá nhỏ, đều, số lượng tinh thể dá nhiều Do khi làm đông nhanh tốc độ tạo các tinh thể đá

từ ngoài vào trong lớn hơn sự khuếch tán của ẩm từ trong tế bào ra ngoài, không làm mất cân đối giữa lượng tinh thể đá ở gian bào và trong tế bào mà còn

có sự phân bố của các tinh thể đá đều khắp ở trong cơ thịt tôm dẫn đến lượng nước tự do sau khi cấp đông không tăng, nếu có tăng thì cũng chỉ với một lượng rất nhỏ Do đó đảm bảo được khối lượng và chất lượng của tôm trong quá trình bảo quản và tan giá

Với trường hợp làm đông cực nhanh (tốc độ làm đông v>15cm/h) do thoát nhiệt đều và rất nhanh các tinh thể đá tạo thành đồng loạt ở mọi nơi và ở vị trí ban đầu của chúng trong sản phẩm, các tinh thể đá tạo thành có kích thước rất nhỏ và đều nên hầu như không có tác động gì đến cấu trúc tế bào của cơ thịt tôm cũng như các tính chất khác của nó Vì vậy trong bảo quản đông hạn chế rất nhiều

sự hao hụt khối lượng và khi tan băng cơ thịt tôm phục hồi trong trang thái hoàn toàn như trước khi đưa tôm vào làm đông

1.3.5 Phương pháp làm đông:

Phương pháp cấp đông ảnh hưởng rất lớn đến sự giảm chất lượng và trọng lượng của sản phẩm Có nhiều phương pháp cấp đông, mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng của nó

Phương pháp làm đông càng nhanh càng tốt bằng các phương pháp trao

đổi nhiệt Nếu làm đông chậm tinh thể đá kết tinh trong gian bào có kích thước lớn phá vỡ làm rách tổ chức màng tế bào, phá huỷ mô tế bào của sản phẩm Khi làm tan giá dịch bào bị chảy mất do các màng bị rách, dẫn đến chất lượng sản phẩm bị giảm

vệ trọng lượng và chất lượng của sản phẩm tốt hơn

1.3.7 Bao gói:

Bao gói với mục đích bảo vệ chất lượng, trọng lượng của sản phẩm và tăng vẻ

mỹ quan cho sản phẩm Vì vậy bao gói phải kín để ngăn cản sự oxy hoá sản phẩm

và sự thăng hoa của các tinh thể nước đá do chênh lệch hàm lượng ẩm, vật liệu làm bao bì phải có sức đề kháng mạnh với sự xâm nhập hơi nước để bảo vệ sản phẩm khỏi bốc hơi nước trong khi bảo quản, có thể bao gói trước hoặc sau khi cấp đông, nếu bao gói trước khi cấp đông do phải làm lạnh bao bì nên thời gian làm đông kéo dài hơn sẽ ảnh hưởng đến nhiều vấn đề khác trong sản xuất như: chi phí lạnh, năng suất cấp đông, chất lượng và khối lượng của sản phẩm sau khi rã đông Nhưng nó được bù đắp lại hạn chế sự hao hụt khối lượng ở giai đoạn này đồng thời cũng giảm được sự xâm nhập của oxy không khí vào sản phẩm xảy ra những biến đổi do quá trình oxy hoá gây ra Vì vậy ta cần xem xét sản phẩm nào nên bao gói trước hoặc sau cấp đông

1.3.8 Nhiệt độ trữ đông:

Trong thực tế sản xuất nhiệt độ trữ đông của các kho -20O

C ± 2O

C Nếu nhiệt độ trữ đông cao thực phẩm dễ bị biến đổi về mặt vi sinh, là môi trường thích hợp cho vi sinh vật hoạt động tạo ra những sản phẩm cấp thấp, giảm giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan Ngược lại, nhiệt độ bảo quản quá thấp chi phí lạnh tăng không có lợi trong sản xuất, cứ giảm đi 10C thì năng suất chi phí lạnh tăng 4% Mặt khác nếu nhiệt độ bảo quản quá thấp dễ xảy ra hiện tượng mất nước, làm biến tính protein, oxy hoá lipid, cháy lạnh làm khô xát sản phẩm giảm giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan

1.3.9 Phương pháp trữ đông:

Kho bảo quản sản phẩm càng thông thoáng thì càng bảo vệ sản phẩm khỏi

bị biến đổi Trong quá trình bảo quản đông, nếu như kho không thông thoáng, nhiệt độ và độ ẩm khó thay đổi sẽ làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm do hiện tượng kết tinh lại và sự thăng hoa nước đá Sự thăng hoa nước

đá trong quá trình bảo quản đông tạo ra những lỗ trống tạo điều kiện cho quá trình oxy hoá xảy ra, nếu mất nhiều nước sẽ xảy ra hiện tượng cháy lạnh làm sản phẩm mất nhiều nước và làm giảm giá trị cảm quan

1.3.10 Thời gian trữ đông:

Trong thời gian trữ đông, do hoạt động của các enzim làm sinh ra các chất bazơ bay hơi chủ yếu là NH3, Dimetylamin, Trimetylamin; phản ứng oxy hoá lipid;

hiện tượng thăng hoa và hiện tượng kết tinh lại của các tinh thể nước đá đều

có tác dụng làm giảm trọng lượng và chất lượng của sản phẩm đông lạnh

1.4 CHẤT PHỤ GIA THỰC PHẨM [5], [7]

1.4.1 Khái quát chung

Phụ gia thực phẩm (PGTP) là các chế phẩm tự nhiên hay tổng hợp được đưa vào thực phẩm một cách cố ý ở các giai đoạn chế biến, bảo quản, nhằm thực hiện một mục đích nhất định như kỹ thuật, dinh dưỡng Chất phụ gia thực phẩm sẽ còn tồn tại trong thực phẩm dưới dạng nguyên thể hoặc dẫn suất, không gây độc hại, đảm bảo

an toàn cho sức khỏe con người

Một số phụ gia thực phẩm đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ, ví dụ bảo quản bằng cách ngâm dấm (gỉảm pH), ướp muối – chẳng hạn như với thịt ướp muối xông khói, hay sử dụng SO2 trong một số loại rượu vang Với sự phát triển nhanh của công nghiệp chế biến thực phẩm trong nửa sau thế kỷ XX, đã có thêm nhiều phụ gia thực phẩm mới cả tự nhiên lẫn nhân tạo ra đời Phụ gia thực phẩm ngày càng thể hiện được tầm quan trọng của mình nhờ những ưu việt mà chúng tạo ra Đối với một số ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, phụ gia thực phẩm đã là một vật liệu không thể thiếu trong quá trình chế biến Khi sử dụng phụ gia thực phẩm sẽ đem lại nhiều lợi ích khác nhau, nhưng không phải chất phụ gia nào cũng thỏa mãn tất cả các mục đích [7]

Theo chức năng tác dụng có thể chia phụ gia thực phẩm thành các nhóm sau:

- Các chất tạo mùi

- Các chất điều vị

- Các chất cải tạo cấu trúc

- Các chất bảo quản

- Các phụ gia có tính dược liệu như các loại vitamin (phụ gia dinh dưỡng)

Đối với mục đích bảo quản đông lạnh thường sử dụng phụ gia vừa đảm bảo chất lượng dinh dưỡng cũng phải đảm bảo chất lượng cảm quan, thỏa mãn các yêu cầu

vệ sinh an toàn thực phẩm, và đảm bảo lượng hao hụt khối lượng trong quá trình cấp đông cũng như quá trình bảo quản đông là thấp nhất

Việc sử dụng phụ gia cho thêm vào thực phẩm nói chung và quá trình chế biến tôm đông lạnh nói riêng cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không gây độc hại, không gây ảnh hưởng xấu đến người sử dụng

- Không gây mùi lạ, tính chất hóa học ổn định, dễ tan trong nước

- Không làm nguyên liệu biến màu

- Không làm cho dụng cụ bị hư hỏng

- Giá thành rẻ và sử dụng đơn giản

1.5.2 Một số chất PGTP thường được sử dụng trong chế biến sản phẩm

đông lạnh [5], [7]

Các sản phẩm đông lạnh chủ yếu là dưới dạng các sản phẩm không ăn liền mà thường phải qua giai đoạn nấu nướng Quá trình chế biến từ nguyên liệu để tạo ra sản phẩm đông lạnh cho đến khi đến tay người sử dụng không phải lúc nào cũng có thể đạt được trong thời gian ngắn cần thiết, nên yêu cầu đặt ra cho các nhà sản xuất

là phải vừa đảm bảo duy trì chất lượng sản phẩm, vừa phải đạt được hiệu quả kinh

tế cao Việc dùng các chất phụ gia thực phẩm đông lạnh nhờ đó mà ngày càng trở nên phổ biến Hiện nay, trong công nghệ các sản phẩm lạnh đông người ta rất chú trọng đến việc dùng một số phụ gia chứa các gốc phosphat như: Brisol 512, carnal 659’S, Natri bicacbonat (Sodium bicarbonate), MTR-79, STPP… hay cũng có thể dùng phụ gia mà không chứa gốc phosphat (hay còn gọi là các chất non-phosphate)

mà vẫn đảm bảo yêu cầu như sử dụng Qualimax trên đối tượng mực ống Các phụ gia này khi áp dụng vào quá trình sản xuất ít nhiều chúng cũng đã thể hiện được tính ưu việt của chúng Một số chất đã tạo cho sản phẩm có cảm quan đẹp, giá trị dinh dưỡng không bị ảnh hưởng và đảm bảo cho các nhà sản xuất ổn định về mặt kinh tế nhờ giảm được định mức nguyên liệu trong quá trình chế biến

1.4.3 Các nguyên tắt cơ bản khi chọn và sử dụng các chất phụ gia thực