bài giảng công nghệ chế biến lạnh thủy sản nguyễn anh tuấn

+ Khối l+ Khối lưượng riêng hữu ích: là khối lợng riêng hữu ích: là khối lưượng riêngợng riêng còn lại của thực phẩm khi không tính chất khí trong trong đđó mà không làm thayó mà không l

Bài giảng môn học CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN LẠNH THỦY SẢN

(Technology of chilling and freezing seafood)

Biên soạn: Nguyễn Anh Tuấn Khoa Chế Biến

Khoa Chế Biến – – Trường Đại Học Nha Trang Trường Đại Học Nha Trang

(Tài liệu sử dụng nội bộ)

Nội dung chi tiết môn học

CHƯƠNG 1 CÁC TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN

CHƯƠNG 2 MÔI TRƯỜNG LẠNH

CHƯƠNG 3 QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH THỦY SẢN

CHƯƠNG 4 BẢO QUẢN VÀ VẬN CHUYỂN THỦY SẢN LẠNH

CHƯƠNG 5 QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG THỦY SẢN

CHƯƠNG 6 BẢO QUẢN VÀ VẬN CHUYỂN THỦY SẢN ĐÔNG LẠNH CHƯƠNG 7 TAN GIÁ SẢN PHẨM THỦY SẢN ĐÔNG

CHƯƠNG 8 SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ

CHƯƠNG 9 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MỘT SỐ MẶT HÀNG THỦY

SẢN ĐÔNG LẠNH

Tài liệu tham khảo

1 Bài giảng Công nghệ lạnh do giáo viên môn học biên

soạn.

2 Trần Đức Ba, Nguyễn Văn Tài,Trần Đức Ba, Nguyễn Văn Tài, Công nghệ lạnh thủy Công nghệ lạnh thủy

sản

sản, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia, TP HCM, 2004., Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia, TP HCM, 2004.

3 Nguyễn Xuân Phương,Nguyễn Xuân Phương, Kỹ thuật lạnh thực phẩm Kỹ thuật lạnh thực phẩm, NXB, NXB

Khoa Học Và Kỹ thuật, 2004.

4 W.A Johnston,W.A Johnston, Freezing and refrigerated storage in Freezing and refrigerated storage in

fisheries.

5 A.M MartinA.M Martin, Fisheries processing , Fisheries processing, 1996., 1996.

6 G.M.Hall,G.M.Hall, Fish processing technology Fish processing technology, VCH Publishers,, VCH Publishers,

1992.

CH CHƯƠ ƯƠNG I NG I

CÁC TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU THỦY SẢN

∆

= F t

Q

h

Dùng khuôn bao gói,

So sánh tSo sánh tươươngng đươđương ng

Sử dụng chỉ số hình dạng (F/V m2/m3)) đđể hiệuể hiệu

chỉnh việc tính toán thời gian làm lạnh vật thực

phải có góc nghiêng < góc trưượt.ợt.

Từ nTừ nơơi cao xuống thấp: các boong xe, mángi cao xuống thấp: các boong xe, máng

tr

trưượt phải có góc nghiêng > góc trợt phải có góc nghiêng > góc trưượt.ợt

vào kích thưước của vật.ớc của vật.

Bề mặt vật

liệu (ướt) Gỗ Tôn Cao su

tg α của cá 0,51 0,47 0,45

phươương tiện vận chuyển thực phẩm.ng tiện vận chuyển thực phẩm.

Ngoài ra, khối l

Ngoài ra, khối lưượng riêng cònợng riêng còn đưđược sử dụngợc sử dụng đđểể

m m

+ Khối l

+ Khối lưượng riêng hữu ích: là khối lợng riêng hữu ích: là khối lưượng riêngợng riêng

còn lại của thực phẩm khi không tính chất khí

trong

trong đđó mà không làm thayó mà không làm thay đđổi thành phần vàổi thành phần vàtính chất của thực phẩm

Đ

Đưược tính cho những thực phẩm có cấu trúcợc tính cho những thực phẩm có cấu trúc

dạng xốp Khi tính dựa vào

dạng xốp Khi tính dựa vào đđộ xốp của thựcộ xốp của thực

phẩm

Độ xốp của thực phẩm là phần tr

Độ xốp của thực phẩm là phần trăăm chất khí cóm chất khí có

trong thực phẩm

2: MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ NHIỆT

CỦA THỰC PHẨM

1 Nhiệt dung riêng C (kj/kg

1 Nhiệt dung riêng C (kj/kg.đđộ)ộ)

* Định nghĩa: nhiệt dung riêng là l

* Định nghĩa: nhiệt dung riêng là lưượng nhiệt màợng nhiệt màmmột

mmột đơđơn vị khối ln vị khối lưượng thực phẩm traoợng thực phẩm trao đđổiổi

với môi tr

với môi trưường bên ngoàiờng bên ngoài đđể nhiệtể nhiệt đđộ của nóộ của nó

thay

thay đđổi 1ổi 1oC

Nhiệt dung riêngNhiệt dung riêng đưđược ứng dụng trong tínhợc ứng dụng trong tính

toán nhiệt của thực phẩm trong quá trình công

nghệ lạnh

Khi n

Khi nưước trong thực phẩmớc trong thực phẩm đđóng bóng băăngng

Nhiệt dung riêng của n

Nhiệt dung riêng của nưướcớc đđá nhỏ há nhỏ hơơn nhiệtn nhiệt

dung riêng của n

dung riêng của nưước gần 2 lần.ớc gần 2 lần

2 Nhiệt

2 Nhiệt đđộ (ộ (0C/0K/0F):

Là

Là đđại lại lưượng dùngợng dùng đđể biểu diễn trạng thái nhiệtể biểu diễn trạng thái nhiệt

của vật rắn Hay nhiệt

của vật rắn Hay nhiệt đđộ làộ là đđại lại lưượngợng đđặcặc

tr

trưưng cho mứcng cho mức đđộ chuyểnộ chuyển đđộng của các phânộng của các phân

tử, nguyên tử

Bản chất của nhiệt

Bản chất của nhiệt đđộ giống nhộ giống nhưư đđộng nộng năăng củang của

các phân tử trong cấu trúc của vật

trúc của thực phẩm Nó đưđược tính bằng lợc tính bằng lưượngợng

nhiệt truyền qua một

nhiệt truyền qua một đơđơn vị thể tích dạng hìnhn vị thể tích dạng hình

nhiệt đđộ trong mộtộ trong một đơđơn vị thể tích của vật vớin vị thể tích của vật với

llưượng nhiệt mà nó traoợng nhiệt mà nó trao đđổi với môi trổi với môi trưườngờng

xung quanh

5 Hàm nhiệt: I (kj/kg)

Định nghĩa: hàm nhiệt là

Định nghĩa: hàm nhiệt là đđại lại lưượngợng đđặc trặc trưưng chong cho

trạng thái nhiệt của thực phẩm

Hàm nhiệt của thực phẩm chính là nội n

Hàm nhiệt của thực phẩm chính là nội năăng củang của

một

một đơđơn vị khối ln vị khối lưượng thực phẩm.ợng thực phẩm

Hàm nhiệt trên chỉ mang tính lý thuyết Thực tế

ng

ngưười ta chỉ tínhời ta chỉ tính đđộ biếnộ biến đđổi hàm nhiệtổi hàm nhiệt ∆∆i

∆∆i là li là lưượng nhiệt mà mộtợng nhiệt mà một đơđơn vị khối ln vị khối lưượng thựcợng thực

C : nhiệt dung riêng

∆∆t :t : đđộ biếnộ biến đđổi nhiệtổi nhiệt đđộ.ộ

6 Hệ số cấp nhiệt αα (w/m2 đđộ)ộ)

Hệ số cấp nhiệt của bề mặt thực phẩm là

Hệ số cấp nhiệt của bề mặt thực phẩm là đđạiại

llưượngợng đđặc trặc trưưng cho khả nng cho khả năăng traong trao đđổi nhiệtổi nhiệt

giữa bề mặt thực phẩm với môi tr

giữa bề mặt thực phẩm với môi trưường lỏngờng lỏng

hoặc khí ở xung quanh

αα đưđược tính bằng lợc tính bằng lưượng nhiệt traoợng nhiệt trao đđổi giữa mộtổi giữa một

a Qui luật chung:

Co rút, giảm thể tích, tuân theo qui luật giản

nở nhiệt

TTăăngng đđộ nhớt dịch tế bào, giảm khả nộ nhớt dịch tế bào, giảm khả năăngng

khuếch tán chất bên trong dịch tế bào

Giảm hoạt tính của enzyme do aw giảm

Giảm traoGiảm trao đđổi chất, giảm hoạtổi chất, giảm hoạt đđộng sống.ộng sống

b Đối với tế bào thực vật

Tuy nhiên, ở nhiệt

Tuy nhiên, ở nhiệt đđộ dộ dươương thấp vẫn ảnh hng thấp vẫn ảnh hưưởngởngxấu

xấu đđến chức nến chức năăng sống của cng sống của cơơ thể sống.thể sống

một vài giai đđoạn làm lạnh hay thời gian tácoạn làm lạnh hay thời gian tác

dụng lâu sẽ xảy ra những biến

dụng lâu sẽ xảy ra những biến đđổi không thuậnổi không thuậnnghịch

Đặc biệt chú ý

Đặc biệt chú ý đđiều nàyiều này đđối với rau quả vùngối với rau quả vùng

nhiệt

nhiệt đđới.ới

Đối với rau quả vùng nhiệt

Đối với rau quả vùng nhiệt đđới chỉới chỉ đưđược hạ nhiệtợc hạ nhiệtđ

đến một giới hạn cao hến một giới hạn cao hơơn rất nhiều so vớin rất nhiều so với đđiểmiểmđ

c Đối với tế bào

c Đối với tế bào đđộng vật:ộng vật:

Hoạt đđộng sống của tế bàoộng sống của tế bào đđộng vật thộng vật thưường gắnờng gắn

liền với hoạt

liền với hoạt đđộng sống của cộng sống của cơơ thể Vì vậy, khảthể Vì vậy, khả

nóng, mất khả năăng hoạtng hoạt đđộng khi nhiệtộng khi nhiệt đđộ cộ cơơ

thể giảm 40C so với thân nhiệt bình thC so với thân nhiệt bình thưường củaờng của

Khi nhiệt

Khi nhiệt đđộ giảm tế bào mất nộ giảm tế bào mất năăng lng lưượng, làmợng, làm

phân lớp các chất tách ra khỏi nhau và

phân lớp các chất tách ra khỏi nhau và đđộ nhớtộ nhớtcủa tế bào t

của tế bào tăăng ảnh hng ảnh hưưởngởng đđến quá trình traoến quá trình trao

Điều này

Điều này đưđược ứng dụngợc ứng dụng đđể làm giảm chi phíể làm giảm chi phí

vận chuyển thực phẩm t

vận chuyển thực phẩm tươươi sống, sau khi vậni sống, sau khi vận

chuyển ta nâng nhiệt

chuyển ta nâng nhiệt đđộ lên thì các hoạtộ lên thì các hoạt đđộngộng

sống

sống đưđược phục hồi.ợc phục hồi

VD: bảo quản tôm hùm sống: sử dụng túi n

VD: bảo quản tôm hùm sống: sử dụng túi nưướcớc

Sau khi vận chuyển xong muốn phục hồi trạng

thái, cho tôm vào môi tr

thái, cho tôm vào môi trưường lạnh và nâng dầnờng lạnh và nâng dầnnhiệt

nhiệt đđộ lên tôm sẽộ lên tôm sẽ đưđược phục hồi sự sống.ợc phục hồi sự sống

Ph

Phươương pháp này áp dụng nhiều loại sò, cá,ng pháp này áp dụng nhiều loại sò, cá,

tôm

d Đối với tế bào vi sinh vật:

Khi nưướcớc đđóng bóng băăng gây ra sự khuếch tán nng gây ra sự khuếch tán nưướcớc

từ trong tế bào ra ngoài gây ra sự biến

từ trong tế bào ra ngoài gây ra sự biến đđổiổi

Protien hoà tan Các tinh thể n

Protien hoà tan Các tinh thể nưướcớc đđá giãn nỡá giãn nỡ

làm rách vỡ cấu trúc tế bào làm mất khả n

làm rách vỡ cấu trúc tế bào làm mất khả năăngng

phục hồi sự sống khi nhiệt

phục hồi sự sống khi nhiệt đđộ lên mức bìnhộ lên mức bình

th

thưường.ờng

Tuy nhiên trong nhiều tr

Tuy nhiên trong nhiều trưường hợp, sựờng hợp, sự đđóng bóng băăngng

của n

của nưước trong một giới hạn nàoớc trong một giới hạn nào đđó không làmó không làm

mất

mất đđi khả ni khả năăng sống mà chỉ kìm hãm sự phátng sống mà chỉ kìm hãm sự phát

triển của tế bào

Vd: khoai tây khi ¼ l

Vd: khoai tây khi ¼ lưượng nợng nưướcớc đđóng bóng băăng, tếng, tế

bào vẫn sống nh

bào vẫn sống nhưưng hoạtng hoạt đđộng sống rất chậm.ộng sống rất chậm

vệ đưđược sự nguyên vẹn cấu trúc và các tínhợc sự nguyên vẹn cấu trúc và các tính

chất của tế bào trong một thời gian dài

b Đối với tế bào

b Đối với tế bào đđộng vật:ộng vật:

Khi làm

Khi làm đđông, các tinh thể nông, các tinh thể nưướcớc đđá tạo thành cóá tạo thành có

khả n

khả năăng phá vỡ cấu trúc vi mô của tế bào.ng phá vỡ cấu trúc vi mô của tế bào

Ngoài ra, sự tạo thành n

Ngoài ra, sự tạo thành nưướcớc đđá làm kìm hãm vàá làm kìm hãm và

(VSV) rất đơđơn giản, sự traon giản, sự trao đđổi chất và nổi chất và năăngng

llưượng chủ yếu là sự khuếch tán nợng chủ yếu là sự khuếch tán nưước và cácớc và các

Khi nKhi nưước chớc chưưaa đđóng bóng băăng: sự giảm nhiệtng: sự giảm nhiệt đđộ sẽộ sẽ

kéo theo hoạt

kéo theo hoạt đđộng sống VSV giảm nhộng sống VSV giảm nhưưng vẫnng vẫnhoạt

hoạt đđộng và phát triển ở mứcộng và phát triển ở mức đđộ thấp.ộ thấp

Khi nKhi nưướcớc đđóng bóng băăng: có một số VSV bị chết,ng: có một số VSV bị chết,

nơơi khác và không làm vỡ, rách cấu trúc tếi khác và không làm vỡ, rách cấu trúc tế

bào, nó có thể giữ cho tế bào sống lại

bào, nó có thể giữ cho tế bào sống lại đưđược.ợc

Nưước ở trạng thái vôớc ở trạng thái vô đđịnh hình là do sự giảmịnh hình là do sự giảm đđộtộtngột mức n

ngột mức năăng lng lưượng, các phân tử không kịpợng, các phân tử không kịp

sắp xếp vào các vị trí của mạng tinh thể, chúngngừng chuyển

ngừng chuyển đđộng và liên kết với nhau ởộng và liên kết với nhau ở

những vị trí tự do tạo ra chất rắn ở trạng thái

tinh thể, nó không có tính chất của tinh thể

n

nưướcớc đđá doá do đđó không gây ra các biếnó không gây ra các biến đđổi bấtổi bất

lợi về tính chất và cấu trúc tế bào

Điều kiện tạo n

Điều kiện tạo nưước vôớc vô đđịnh hình:ịnh hình:

Vận tốc giảm nhiệtVận tốc giảm nhiệt đđộ lớn (nhanh) > 100ộ lớn (nhanh) > 1000C/s

Đối với nĐối với nưước thớc thưường, nhiệtờng, nhiệt đđộ giảm trongộ giảm trong

Khi đưđưa na nưước vôớc vô đđịnh hình về trạng thái lỏng, nóịnh hình về trạng thái lỏng, nóphụ thuộc vào tốc

phụ thuộc vào tốc đđộ tộ tăăng nhiệtng nhiệt đđộ (>100ộ (>100oC/s)

Nếu nâng nhiệt

Nếu nâng nhiệt đđộ với vận tốc < 100ộ với vận tốc < 1000C/s nC/s nưướcớc

sẽ chuyển về dạng tinh thể rồi sau

sẽ chuyển về dạng tinh thể rồi sau đđó sẽ nóngó sẽ nóng

CHƯƠNG II MÔI TRƯỜNG LẠNH

I MÔI TRƯỜNG LẠNH KHÔNG KHÍ

1 Khái niệm môi trường lạnh:

Môi trường lạnh là môi trường tiếp xúc trực tiếp

và lấy nhiệt ra khỏi thực phẩm

Trường hợp thực phẩm có lớp bao gói thì vật liệubao gói được coi là thành phần của thực phẩm,không coi là môi trường lạnh

2 Một số tính chất của môi trường lạnh không

3 Ưu nhược điểm của môi trường không khí

- Không khí linh hoạt, dễ lưu thơng trong phịng

lạnh và tiếp xúc bao quanh thực phẩm để trao đổinhiệt

- Dễ điều chỉnh vận tốc, lưu lượng.

- Dễ cơ giới hóa tự động hóa

- Không ăn mòn thiết bị Không gây độc hại cho

người và thực phẩm

- Không khí cần cho sự sống, vì vậy trong hệ thốnglàm lạnh, bảo quản lạnh, điều hòa không khí chonhà ở, xe cộ… không thể không dùng không khílạnh

- Có sẵn trong tự nhiên, rẻ tiền, dễ kiếm

3 Nhược điểm của môi trường không khí lạnh:

- Hệ số cấp nhiệt nhỏ α = 6 ÷ 8 kcal/m2.h.độ khi ởtrạng thái đối lưu tự nhiên Vì vậy trao đổi nhiệtkém hơn môi trường lỏng và rắn

- Môi trường không khí chứa ôxy nên dễ gây ôxyhóa, ảnh hưởng xấu đến thực phẩm

- Dễ làm bay hơi nước trên bề mặt thực phẩm

- Không khí bị nhiễm các chất có mùi vị lạ, VSV…thì rất khó làm sạch

- Có thể khắc phục nhược điểm trao đổi nhiệt bằngcách đối lưu cưỡng bức để tăng α nhưng cũng

không tăng lên nhiều

II MÔI TRƯỜNG LẠNH LỎNG

1 Môi trường lạnh lỏng thường dùng:

2 Ưu điểm của môi trường lạnh lỏng:

- Có hệ số cấp nhiệt lớn α = 200 ÷ 400 kcal/m2hoC

Khi chất lỏng có v = 5m/s có thể đạt α = 40.000 kcal/m2hoC

Vì vậy làm lạnh trong môi trường lạnh lỏng sẽ rất nhanh so với trong môi trường không khí lạnh và chất lượng của sản phẩm cũng cao hơn.

- Dùng môi trường lỏng tránh được sự hao hụt khốilượng do bay hơi nước và sự ôxy hóa thực phẩm

- Dung dịch của nhiều loại muối có thể hạ nhiệt độcủa môi trường lạnh lỏng xuống rất thấp.

Dung dịch NaCl 23% có điểm băng tb= -21,2oC

Dung dịch CaCl2 29,9% có điểm băng tb = -55 o C

- Khí hóa lỏng có điểm sôi rất thấp:

CO2 điểm sôi ts = - 78,52oC

N2 điểm sôi ts = - 196oC

3 Nhược điểm của môi trường lạnh lỏng:

Nước và nước muối có nhược điểm:

- Ăn mòn thiết bị

- Thấm vào sản phẩm gây mùi vị lạ

- Làm ướt bề mặt gây giảm chất lượng cảm quancủa nhiều loại thực phẩm, và còn là môi trườngthuận lợi cho VSV phát triển

- Nước muối thích hợp cho VSV ưa mặn hoạt độnggây biến đổi thực phẩm

- Muối CaCl2 và các tạp chất lẫn vào (muối khôngtinh khiết) có khả năng phản ứng với thực phẩmlàm thay đổi chất lượng sản phẩm.

- Dung dịch muối khi bị nhiễm bẩn khó làm sạch

Trong thực tế khi dùng môi trường lạnh lỏng bao giờ cũng phải chú ý: nhiệt độ của môi trường lỏng phải lớn hơn so với điểm băng của nó để tránh hiện tượng đóng băng trên giàn lạnh của máy lạnh Thường thì ∆ t = 7 ÷ 10oC

III MÔI TRƯỜNG LẠNH RẮN

Môi trường thường dùng:

- Kim loại có nhiệt dung riêng nhỏ nên hao phí

lạnh để giảm nhiệt độ trong quá trình sản xuất bé,thời gian khởi động ngắn

2 Nước đá:

- Nhiệt độ nóng chảy ổn định ở 0oC

- Có khả năng trao đổi nhiệt tốt, nhiệt tan chảy

335kJ/kg thích hợp cho quá trình làm lạnh và bảoquản lạnh TP

- Nước đá có khả năng tự điều chỉnh năng suất lạnhphù hợp với biến đổi chi phí lạnh, rất có lợi choquá trình làm lạnh

- Nước đá dễ làm hư hỏng cấu trúc thực phẩm do

va chạm cơ học

- Khó cơ giới hóa, tự động hóa

- Khi nước đóng băng, thể tích tăng lên gần 10%

- Sau khi tạo thành nước đá cứ giảm 1oC thì khối lượng

riêng tăng lên 0,15 kg/m3

- Khi nhiệt độ giảm thì nhiệt dung riêng giảm, hệ số dẫn

nhiệt tăng, độ cứng tăng theo sự giảm nhiệt độ Thường

ở –5oC, nước đá ở trạng thái rắn bền, chịu được lực nén

≤ 36kg/cm2

- Độ trong suốt là chỉ tiêu cảm quan đánh giá chất lượng

của nước đá,độ trong suốt phụ thuộc vào tạp chất và bọt

khí.

3 Hổn hợp nước đá + muối ăn:

Khi trộn nước đá cĩ kích thước nhỏ với muối tinhthể sẽ tạo thành hỗn hợp cĩ nhiệt độ tan chảy thấphơn 0oC

Tỷ lệ nước đá

(%) Tỷ lệ muối ăntinh khiết (%) Nhiệt độ tan chảy(0 o C)

Trong thực tế cả 3 môi trường: Không khí lạnh;

lỏng lạnh và rắn lạnh đều được ứng dụng rất phổbiến

Tùy từng loại thực phẩm mà chọn môi trường làmlạnh phù hợp./

Chương 3 LÀM LẠNH THỰC PHẨM

I MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1 Lạnh:

- Lạnh là khái niệm tương đối biểu thị sựgiảm hàm nhiệt xuống dưới mức bình

thường tự nhiên của nó

- Lạnh và nhiệt có cùng bản chất là biểudiễn sự chuyển động của các phân tử,nguyên tử Nhiệt độ càng thấp nguyêntử, phân tử chuyển động càng chậm

- Mọi vật chất đều có khả năng tạo ra

lạnh khi nó thu nhiệt từ môi trường xungquanh và từ các vật chất khác

2 Nhiệt Độ:

- Nhiệt độ là đại lượng đặc trưng mức

năng lượng ở dạng nhiệt của vật chất

- Nhiệt độ là hình thức đánh giá trạng tháinhiệt của vật chất