Bài giảng Kỹ thuật lạnh - P2

Các phương pháp làm lạnh nhân tạo: Từ lâu con người đã biết lợi dụng thiên nhiên để thỏa mãn một phần nhu cầu về lạnh. Ở các nước ôn đới người ta trử băng đá, còn ở các nước nhiệt đới

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Mục lục

MỞ ĐẦU 4

I Lịch sử phát triển ngành lạnh: 4

II Ý nghĩa kinh tế của kỹ thuật lạnh: 4

III Kỹ thuật lạnh ở Vịêt Nam: 6

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH 7

1.1 Các phương pháp làm lạnh nhân tạo: 7

1.1.1 Phương pháp bay hơi khuếch tán: 7

1.1.2 Phương pháp hòa tan: 8

1.1.3 Phương pháp hóa lỏng (nóng chảy): 8

1.1.4 Phương pháp thăng hoa: 8

1.1.5 Phương pháp bay hơi chất lỏng: 8

1.1.6 Phương pháp khử từ đoạn nhiệt: 9

1.1.7 Phương pháp giản nở khí có sinh ngoại công: 9

1.1.8 Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công: 9

1.1.9 Làm lạnh bằng hiệu ứng xoáy: 10

1.1.10 Hiệu ứng nhiệt điện (hiệu ứng Pentier): 11

1.2 Tác nhận lạnh: (Môi chất lạnh, gaz lạnh) 12

1.2.1 Định nghĩa: 12

1.2.2 Yêu cầu: 12

1.2.3 Một số tác nhân điển hình: 13

1.3 Chất tải lạnh: 16

1.3.1 Định nghĩa: 16

1.3.2 Yêu cầu: 16

1.3.3 Chất tải lanh điển hình 17

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM 22

2.1 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với vi sinh vật (ảnh hưởng) 22

2.1.1 Nguyên nhân làm hỏng thực phẩm: 3 nguyên nhân chính 22

2.1.2 Các loại VSV phá hoại thực phẩm: 22

2.1.3 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với VSV 22

2.2 Tác dụng chủa nhiệt độ thấp đối với cơ thể sống và thực phẩm 23

2.2.1 Đối với động vật 23

2.2.2 Tác dụng của nhiệt độ thấp đến tế bào cơ thể thực vật và rau quả: 25

2.3 Lý thuyết về kỹ thuật làm lạnh thực phẩm: 26

2.3.1 Ý nghĩa về việc làm lạnh thực phẩm: 26

2.3.3 Điều kiện làm lạnh sản phẩm trong phòng bảo quản: 30

2.3.4 Tốc độ làm lạnh và thời gian làm lạnh thực phẩm: 30

2.4 Các chế độ làm lạnh thực phẩm: 31

2.4.1 Chế độ làm lạnh thích hợp: 31

2.4.2 Các phương pháp làm lạnh thực phẩm: 32

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT BẢO QUẢN LẠNH THỰC PHẨM 38

3.1 Các quá trình sinh lý hóa xảy ra khi bảo quản lạnh thực phẩm: 38

3.1.1 Biến đổi vật lý: 38

3.1.2 Biến đổi sinh hóa: 38

3.2 Các chế độ bảo quản 40

3.2.1 Bảo quản lạnh thịt (gia súc) 40

3.2.3 Bảo quản trứng: 40

3.2.4 Bảo quản cá và sản phẩm từ cá: 41

3.2.5 Bảo quản rau xanh 41

3.2.6 Bảo quản sữa và các sản phẩm sữa: 42

-CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM 43

4.1 Sự khác nhau giữa làm lạnh và lạnh đông 43

4.2 Sự quá lạnh và tác dụng của nó trong quá trình làm lạnh đông 43

4.3 Lượng nước đóng băng 45

4.4 Nhiệt độ trung bình cuối cùng của sản phẩm khi làm lạnh đông 46

4.5 Nhiệt độ trung bình của sản phẩm trong quá trình làm lạnh đông 48

4.6 Tốc độ làm lạnh đông thực phẩm và sự phân bố tinh thể đá 48

4.7 Thời gian làm lạnh đông 49

4.8 Các phương pháp làm lạnh đông thực phẩm 51

4.8.1 Phương pháp lạnh đông chậm 51

4.8.2 Phương pháp lạnh đông nhanh (Lạnh đông đột ngột hay cấp đông) 52

-4.8.3 Phương pháp lạnh đông cực nhanh (lạnh đông siêu nhanh hay lạnh đông tức thời) 53

4.9 Những biến đổi của thực phẩm làm lạnh đông 54

4.9.1 Những biến đổi nhiệt Lý học 54

4.9.2 Những biến đổi sinh hóa 57

4.10 Các biện pháp hạn chế hao hụt khối lượng trong lạnh đông và trữ đông 57

4.11.Kỹ thuật làm lạnh đông một số thực phẩm 58

4.11.1 Lạnh đông thịt và sản phẩm thịt gia súc 58

4.11.2 Lạnh đông thịt gia cầm 60

4.11.3 Lạnh đông thuỷ sản 60

4.11.4 Làm lạnh đông rau quả 62

CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT BẢO QUẢN THỰC PHẨM ĐÃ LẠNH ĐÔNG 63

-5.1 Các biến đổi sinh lý hóa của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh đông- 63 -5.1.2 Những biến đổi sinh hóa của sản phẩm động vật trong khi bảo quản lạnh đông 64

5.1.3 Biến đổi cấu trúc bắp thịt và hệ thống keo tế bào động vật 64

-5.1.4 Những biến đổi trong thực phẩm từ thực vật (rau, qủa) khi bảo quản lạnh đông: 65

5.2 Kỹ thuật bảo quản một số thực phẩm đã làm lạnh đông 65

5.2.1 Bảo quản lạnh đông thịt và sản phẩm từ thịt gia súc 65

5.2.2 Bảo quản thịt gia cầm lạnh đông 66

5.2.3 Bảo quản cá lạnh đông và sản phẩm từ cá: 66

5.2.4 Bảo quản rau quả lạnh đông 66

CHƯƠNG 6: TAN GIÁ VÀ LÀM ẤM THỰC PHẨM 68

6.1 Làm tan giá 68

6.1.1 Yêu cầu chung 68

6.1.2 Các phương pháp làm tan giá 70

6.2 Làm ấm 71

6.3 Sự biến đổi của sản phẩm trong thời gian làm tan giá và làm ẩm 72

6.3.1 Biến đổi vật lý 72

6.3.2 Biến đổi mô học 72

6.3.3 Sự biến đổi vi sinh vật 72

6.3.4 Biến đổi hóa học và sinh hóa 72

6.4 Thời gian tan giá 72

Tài liệu tham khảo 74

-MỞ ĐẦU

I Lịch sử phát triển ngành lạnh:

Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách đây rất lâu:

* Các tranh vẽ trên tường trong các kim tự tháp Ai Cập cách đây khoảng 2500 năm đã mô tả cảnh nô lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay hơi để làm mát không khí

* Cách đây khoảng 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết trộn muối vào nước hoặc tuyết để tạo nhiệt độ thấp hơn

* Nhưng kỹ thuật lanh hiện đại bắt đầu phải kể từ khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hóa hơi và ẩn nhiệt nóng chảy vào năm 1761 - 1764

* Ở cuối thế kỷ XVIII từ phát hiện đầu tiên là trong điều kiện chân không nước bay hơi ở nhiệt độ thấp Vào năm 1834 bác sĩ Perkins (Anh) xây dựng được máy lạnh đầu tiên với tác nhân lạnh là ete etylen làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển

* Cuối thế kỷ XIX có hàng loạt các phát minh ra máy lạnh với những tác nhân

có áp suất trong chu trình kín cao hơn áp suất khí quyển:

+ Năm 1871 Tellier xây dựng máy lạnh với tác nhân ete metylen

+ Năm 1872 Boil phát minh nguyên lý máy lạnh NH3

+ Năm 1874 kỹ sư Linde (Đức) đã thiết kế được máy lạnh NH3, lúc này việc chế tạo máy lạnh nén hơi mới thực sự phát triển rộng rãi trong hầu hết các ngành kinh

Riêng kỹ thuật lạnh là nhu cầu thiết yếu để phát triển công nghiệp thực phẩm:

“Lạnh cần cho công nghiệp thực phẩm như điện và hơi nước cần cho công nghiệp nặng vậy Điện và hơi nước đã đẩy công nghiệp nặng tiến tới, thì lạnh sẽ làm cho công nghiệp thực phẩm phát triển vượt bậc (Micoiang - 1935)

II Ý nghĩa kinh tế của kỹ thuật lạnh:

1 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm:

Theo một số thống kê thì khoảng 80% công suất lạnh được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm như chế biến thịt cá, rau quả, công nghiệp thủy hải sản các kho lạnh bảo quản, các kho lạnh chế biến phân phối, các máy lạnh thương nghiệp, đến các

tủ lạnh gia đình, các nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp đặt trên tàu thủy và các

phương tiện vận chuyển, kể cả các ngành công nghiệp rượu bia, nước giải khát, nước hoa quả, công nghiệp sữa, sản xuất aga - aga

2 Sấy thăng hoa:

Sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiện đại hầu như không làm giảm lượng của vật sấy, lúc này vật được làm lạnh đông nhanh dưới -200C và được sấy bằng cách hút chân không Vì giá thành cao do đó chỉ ứng dụng cho các sản phẩm quý hiếm như những dược liệu từ hoa, cây, quả những sản phẩm y dược dễ biến đổi chất lượng do tác động của nhiệt độ như máu, thuốc tiêm, hoóc môn

3 Công nghiệp hóa chất:

* Ứng dụng quan trọng nhất là sự hóa lỏng khí như: Clo, NH3, CO2, HCl, khí đốt, khí sinh học

* Nhờ kỹ thuật lạnh nên chủ động điều khiển tốc độ các phản ứng hóa học

* Ứng dụng trong kỹ nghệ sản xuất vải, sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh

4 Điều tiết không khí:

* Ngày nay không thể tách rời kỹ thuật điều tiết không khí với các ngành cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử, vi điện tử, máy vi tính, kỹ thuật quang học

* Điều tiết không khí cũng đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp nhẹ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm như công nghiệp dệt, vải, sợi, thuốc lá

* Trong công nghiệp chăn nuôi điều tiết để đạt tốc độ tăng trọng cao nhất

* Điều tiết không khí công nghiệp và dân dụng nhằm tạo điều kiện cho con người để sống và làm việc

5 Siêu dẫn:

Năm 1911 nhà Vật lý Kamerlingh (Hà Lan) phát hiện ra rằng khi giảm đến một nhiệt độ rất thấp nào đó (nhiệt độ nhẩy), điện trở sẽ biến mất và kim loại trở thành siêu dẫn Ứng dụng hiện tượng này để tạo ra các nam châm cực mạnh trong các máy gia tốc ở các nhà máy điện nguyên tử, nhiệt hạch, hoặc các đệm từ cho tàu hỏa cao tốc

8 Các ứng dụng khác:

* Trong hàng không và du hành vũ trụ: tạo ra nhiệt độ thấp để kiểm tra máy móc làm việc trong điều kiện tương tự

* Trong khai thác mỏ, trong cơ khí, trong y dược

III Kỹ thuật lạnh ở Vịêt Nam:

Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế ở nước ta, thực vật kỹ thuật đã xâm nhập vào hơn 60 ngành kinh tế, đặc biệt vào các ngành chế biến thực phẩm, hải sản xuất khẩu, công nghiệp nhẹ, điều hòa không khí

Nhưng nhược điểm chủ yếu của ngành lạnh nước ta hiện nay là quá nhỏ bé non yếu và lạc hậu Nước ta chỉ chế tạo được các loại máy NH3 loại nhỏ, chưa chế tạo được các loại máy nén và thiết bị cỡ lớn, các loại máy lạnh freon, các thiết bị tự động Và đặc điểm quan trọng khác là ngành lạnh ở ta bị tản mạn và phân tán, không có cơ quan trung ương chủ trì nên không được đầu tư và phát triển đúng mức Các đơn vị sử dụng lạnh thường trang bị tự phát nên nhiều khi gây ra lãng phí

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH

1.1 Các phương pháp làm lạnh nhân tạo:

Từ lâu con người đã biết lợi dụng thiên nhiên để thỏa mãn một phần nhu cầu về lạnh Ở các nước ôn đới người ta trử băng đá, còn ở các nước nhiệt đới người cổ đại biết sử dụng các hang động có mạch nước ngầm nhịêt độ thấp để bảo quản thực phẩm

và lương thực

Làm lạnh nhân tạo là các quá trình làm lạnh nhờ một phương tiện hoặc thiết bị

do con người tạo ra

Danh từ LẠNH biểu diễn một trạng thái nào đó của vật chất khi nhiệt độ của nó thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh Vậy giới hạn nào đó của nhiệt độ môi trường xung quanh để phân biệt giữa NÓNG và LẠNH của vật chất? Vấn đề này chưa được thống nhất trên thế giới, song hiện nay nhiều nước vẫn lấy nhiệt độ thích hợp bình thường là +200C - +240C làm giới hạn Như vậy thừa nhận LẠNH biểu diễn trạng thái vật chất có nhiệt độ dưới +200C

Trong kỹ thuật lạnh phân biệt như sau:

* Lạnh thường: tđb < t0 < +200C

* Lạnh đông: - 1000C < t0 < tđb

* Lạnh thâm độ: -272, 9999850C < t0 < - 1000C

1.1.1 Phương pháp bay hơi khuếch tán:

Một thí dụ điển hình là nước bay hơi khuếch tán vào không khí: khi phun nước liên tục vào không khí có cùng nhiệt độ, nước sẽ bay hơi khuếch tán vào không khí và trạng thái khôngkhí sẽ biến đổi theo đường đẳng entanpi:

Hình ***

t1: nhiệt độ khô (đọc trên nhiêt kế khô)

t2: nhiệt độ ướt (đọc trên nhiêt kế bầu ướt)

Ứng dụng khác trong kỹ thuật là máy lạnh hấp phụ khuếch tán: ở giàn bay hơi

NH3 lỏng bay hơi khuếch tán vào khí Hydro, là chất khí dùng cân bằng áp suất cho hệ

thống lạnh

1.1.2 Phương pháp hòa tan:

Cách đây 2000 năm, người Trung Quốc và Ấn Độ đã biết làm lạnh bằng cách

hòa trộn muối và nước theo những tỷ lệ nhất định

Quá trình hòa tan luôn kèm theo quá trình thu nhiệt, hiệu ứng lạnh phụ thuộc

nồng độ và nhiệt độ điểm cùng tinh của hỗn hợp

1.1.3 Phương pháp hóa lỏng (nóng chảy):

Nước đá khi tan chảy sẽ thu một lượng nhiệt bằng chính ẩn nhiệt đóng băng

r = 80 Kcal/Kg, do đó làm môi trường xung quanh lạnh đi Nếu cần nhiệt độ thấp hơn

phải hòa trộn đã vụn với muối ăn hoặc muối CaCl2

Phương pháp này dễ sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đánh bắt hải sản vì có

ưu điểm: đơn giản, rẻ tiền, không độc hại và ẩn nhiệt hóa lỏng lớn

1.1.4 Phương pháp thăng hoa:

Đá khô (tuyết cacbonic) là cacbonic ở dạng rắn Khi thăng hoa đá khô thu một

lượng nhiệt khá lớn bằng ẩn nhiệt thăng hoa r = 137 Kcal/Kg

Ngày nay đá khô có ý nghĩa công nghiệp rộng lớn, đặc biệt dùng làm lạnh trên

phương tiện vận tải

Ưu điểm: + Ẩn nhiệt thăng hoa lớn

+ Năng suất lạnh thể tích lớn

1.1.5 Phương pháp bay hơi chất lỏng:

Các môi chất lỏng dùng trong máy lạnh nén hơi, hấp thụ và ejectơ là NH3, nước

và các freon đều thực hiện quá trình thu nhiệt ở môi trường lạnh bằng quá trình bay

hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, đồng thời thải nhiệt ra môi trường bằng quá trình

ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao

Quá trình bay hơi chất lỏng bao giờ cũng gắn với quá trình thu nhiệt Vì ẩn nhiệt bay hơi của chất lỏng bao giờ cũng lớn hơn rất nhiều ẩn nhiệt hóa rắn nên hiệu ứng lạnh lớn hơn

Chất lỏng bay hơi đóng vai trò là môi chất lạnh và chất tải lạnh quan trọng trong kỹ thuật lạnh Trong đó Nitơ lỏng được sử dụng trong kỹ thuật lạnh thâm độ (Cryô), nhiều trường hợp Nitơ lỏng vừa là môi chất lạnh vừa là chất bảo đảm vì Nitơ

là loại khí trơ có tác dụng kìm hãm các quá trình sinh hóa trong sản phẩm

1.1.6 Phương pháp khử từ đoạn nhiệt:

Đây là phương pháp sử dụng trong kỹ thuật Cryô để hạ nhiệt độ của các mẫu thí nghiệm từ nhiệt độ sôi của Heli (3-40K) xuống gần nhiệt độ không tuyệt đối

Nguyên tắc làm việc: Nguời ta sử dụng một loại muối nhiễm từ ở quá trình

nhiễm từ giữa hai cực từ mạnh, lúc này các tinh thể được sắp xếp thứ tự, muối tỏa ra một lượng nhiệt nhất định, lượng nhiệt này truyền ra ngoài để làm bay hơi Heli lỏng Quá trình nhiễm giẩm đột ngột và tạo ra một năng suất lạnh qo Lập lại các quá trình

đó nhiều lần, người ta có thể tạo ra nhiệt độ lạnh rất thấp

1.1.7 Phương pháp giản nở khí có sinh ngoại công:

Các máy lạnh làm vịêc theo nguyên lý giãn nở khi có sinh ngoại công gọi là MÁY LẠNH KHÍ NÉN Phạm vi ứng dụng rất rộng lớn từ máy điều tiết không khí cho đến các máy sản xuất Nitơ, Oxy lỏng, máy hóa lỏng không khí và khí đốt

* Nguyên tắc làm việc: Môi chất lạnh là khộng khí hoặc một chất khí bất kỳ,

không biến đổi pha trong chu trình Khí được nén đoạn nhiệt s1 = const từ trạng thái 1 lên trạng thái 2 Ở bình làm mát (BLM) không khí thải nhiệt cho môi trường ở áp suất p2 = const đến trạng thái 3, sau đó được giãn nở đoạn nhiệt s3 = const xuống trạng thái 4 có nhiệt độ thấp và áp suất thấp Trong phòng lạnh không khí thu nhiệt của môi trường ở áp suất p4 = const và nóng dần lên điểm 1, khép kín vòng tuần hoàn

Như vậy chu trình máy lạnh nén khí gồm hai quá trình nén và giản nỡ đoạn nhiệt, với quá trình thu và thải nhiệt đẳng áp nhưng không đẳng nhiệt Nhiệt độ to đạt được phụ thuộc vào t3, p1, p2 và số mũ đoạn nhiệt k

Công của chu trình bằng diện tích 1235

* Sơ đồ làm việc :

Hình ***

1.1.8 Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công:

(Hịêu ứng Jun - Tomson)

Có thể giãn nở khí không sinh ngoại công bằng cách tiết lưu khí qua cơ cấu tiết lưu từu áp suất cao p1 xuống áp suất thấp p2, không có trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài và entanpi không đổi

Hình ***

Năm 1852 Jun - Tomson nêu lên quan hệ gữa sự thay đổi áp suất và nhiệt độ qua quá trình tiết lưu như sau:

idp

VTVCp1

Đối với khí lý tưởng vì :

VT

Do đó: α = 0: nhiệt độ không thay đổi sau tiết lưu

Đối với khí thực xảy ra 3 trường hợp, gọi là hịêu ứng Jun - Tomson:

* α > 0: nhiệt độ giảm sau tiết lưu

* α = 0: nhiệt độ không đổi

* α < 0: nhiệt độ tăng sau tiết lưu

Ở nhiệt độ môi trường, chỉ trừ Heli và Hydro có nhiệt độ tăng sau tiết lưu, còn hầu hết các khí và hơi sau khi tiết lưu đều có nhiệt độ giảm, đặc biệt khi tiết lưu hơi

* Nguyên tắc làm việc: không khí được nén và làm lạnh đến nhiệt độ môi

trường (200C) được thổi tiếp tuyến với thành trong của ống, vuông góc với trục ống Sau giãn nở dòng khí có vận tốc rất lớn tạo thành dòng xoáy Tốc độ góc ở ngoài cùng thì nhỏ, còn ở gần tâm trục ống thì rất lớn Khi chuyển động đến VTL2 do bị ma sát

giữa các lớp khí, dòng có tốc độ hầu như không đổi, tức là ở các lớp bên trong tốc độ giảm còn ở lớp bên ngoài tốc độ tăng

Vì rằng lúc đầu của quá trình tách khí, tốc độ góc của các hạt lớn so ovứi thời điểm sau, cho nên có sự dư thừa động năng, được truyền cho các lớp ngoài và làm tăng nhiệt độ của chúng, còn các lớp khí bên trong thì lạnh đi Kết quả là các lớp khí bên ngoài đi qua VTL2 thì nóng, còn các lớp khí bên trong đi qua cửa nghẽn thì lạnh

Thí nghiệm cho thấy không khí có áp suất vừa phải ở nhiệt độ môi trường có thể nhận được một dòng khí lạnh (-10 ÷ -500C) và dòng khí nóng (100 ÷ -1300C)

Hiệu ứng ống xoáy mới đầu hấp dẫn nhiều nhà khoa học, vì nó đơn giản và đầy hứa hẹn, nhưng đến nay vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi vì hệ số lạnh quá bé

1.1.10 Hiệu ứng nhiệt điện (hiệu ứng Pentier):

Năm 1821 Seebeck (Đức) phát hiện rằng: trong một vòng dây dẫn kín gồm hai kim loại khác nhau, nếu đốt nóng một đầu nối và làm lạnh đầu kia thì sẽ xuất hiện một dòng điện một chiều trong dây dẫn

Đến năm 1837 Pentier phát hiện ra hiện tựơng ngược lại: khi cho một dòng điện một chiều đi qua vòng dây dẫn kín gồm hai kim loại khác nhau thì một đầu nối sẽ nóng lên và đầu kia lạnh đi

Hiệu ứng Pentier được gọi là hiện tượng nhiệt điện và được ứng dụng trong đo đạc nhiệt độ và cả trong kỹ thuật lạnh

Để đạt được độ chênh lệch nhiệt độ lớn, người ta phải sử dụng các cặp nhiệt điện thích hợp gồm các chất bán dẫn đặc biệt của Bismut, Antimon, Selen và các phụ gia

* Cấu tạo và nguyên tắc làm việc:

Hình ***

Nhiệt lượng mất ra Q0 tỉ lệ với cường độ dòng điện và thời gian:

Với: P - hệ số Pentier, phụ thuộv vào tính chất vật lý của vật liệu

Pin nhiệt điện làm bằng hai chất bán dẫn 1 và 2 nối tiếp nhau bằng các lá đồng

3 Các pin có thể nối tiếp thành nhiều bộ (hình b)s Khi cho dòng điện một chiều đi qua, thì trên một đầu sẽ mất điện Q0 và bị lạnh đi đến to, còn đầu kia thì được cung cấp nhiệt Qn và sẽ nóng lên đến tn Hiệu nhiệt độ có thể đạt đến 60 oK

Máy lạnh nhiệt điện được sử dụng khá rộng rãi, nhưng năng suất lại nhỏ (30 - 100W)

* Nhược điểm: + Hệ số lạnh thấp, tiêu tốn điện lớn

Tác nhân lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều

để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn

Tác nhân lạnh tuần hòan được trong hệ thống nhờ quá trình nén

* Ở máy lạnh nén khí, môi chất lạnh không thay đổi trạng thái, luôn ở thể khí

* Ở máy lạnh nén hơi, môi chất lạnh thu nhiệt của môi trường xung quanh trong thời gian nó biến đổi trạng thái

* Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi nhiều: tđđ << tbh

* Nhiệt độ tới hạn phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ nhiều: tth >> tnt

+ Nhiệt độ tới hạn là nhiệt độ mà trên đó trạng thái khí không thể chuyển thành trạng thái lỏng được dù có tăng áp suất

Ví dụ: tth (NH3) = 132,90C ; tth (CO2) = 310C; tth (R12) = 1120C

+ Nhiệt độ đông đặc: tại đó vật thể chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn

*Ẩn nhiệt hóa hơi và nhiệt dung (c) càng lớn, càng tốt vì lúc này lượng môi chất hoàn toàn trong hệ thống càng nhỏ, năng suất lạnh riêng khối lượng càng lớn

* Năng suất lạnh riêng theo thể tích qv càng lớn càng tốt, vì lúc này máy nén và các thiết bị sẽ gọn nhẹ

* Độ nhớt động học càng nhỏ càng tốt, nhằm giảm tổn thất áp suất trên đường ống và các van

* Hệ số dẫn nhiệt (λ) và hệ số tỏa nhiệt (α) càng lớn càng tốt

* Mội chất hòa tan dầu hoàn toàn có ưu điểm hơn so với loại không hòa tan hoặc hòa tan hạn chế, vì quá trình bôi trơn sẽ tốt hơn, thiết bị trao đổi nhiệt không bị một lớp trở nhiệt do dầu bao phủ, nhưng có nhược điểm là làm tăng nhiệt độ bay hơi

và làm giảm độ nhớt của dầu

* Khả năng hòa tan nước của môi chất càng lớn càng tốt, để tránh tắc ẩm cho bộ phận tiết lưu

* Môi chất không được dẫn điện, để có thể sử dụng cho máy nén khí và nữa kín

3 Tính chất sinh lý:

* Không độc hại đối với người và cơ thể sống, không gây phản ứng với cơ quan

hô hấp, không tạo các khí độc khi tiếp xúc với lửa hàn và vật lịêu chế tạo

* Cần có mùi để dễ phát hịên rò rỉ, có thể pha thêm chất có mùi vào nhưng không ảnh hưởng đến chu trình

* Không ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm bảo quản khi bị rò rỉ

1 Môi chất vô cơ:

* Ký hiệu: vì công thức hóa học của các môi chất vô cơ đơn giản nên ít khi sử dụng ký hiệu Tuy nhiên quy định như sau:

R7 - (hai chữ số ghi tròn phân tử lượng của chất)

Ví dụ: NH3 : R717; H2O : R718; Không khí: R729

Các chất có cùng phân tử lượng phải có dấu hiệu riêng phân biệt

Ví dụ: CO2, R744, N2O, R744A

* Môi chất điển hình NH3:

Máy lạnh NH3 được ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp thực phẩm

+ Ưu điểm:

- Nhiệt độ bay hơi thấp nhất đạt được t0 = - 670C

- Có ẩn nhiệt hóa hơi lớn: r = 313,8 Kcal/Kg ở t0 = -150C

- Nếu bị rò rỉ NH3 bị hấp phụ vào sản phẩm, gây nên mùi khó chịu và làm tăng

độ pH của bề mặt sản phẩm, dễ cho vi sinh vật phát triển

- Không hòa tan dầu

2 Môi chất hữu cơ:

- Dẫn xuất của C2H6 : C2F3Cl3 ký hiệu là F_113

C2H5Cl ký hiệu là F_160

- Dẫn xuất của C3H8 : C3H6Cl2 ký hiệu là F_160

Nếu trong công thức các nguyên tử Clo được thay thế bằng các nguyên tử Brôm thì ta viết chữ B sau ký hiệu trên và thêm một chỉ số bằng số nguyên tử Brôm

Ví dụ: CF3Cl Ký hiệu là F_13

CF3Br ký hiệu F_13B1

+ Ưu điểm:

- Ít độc

- Không mùi hoặc có mùi thơm nhẹ

- Không (hay ít) gây nổ + Nhược điểm:

- Ẩn nhịêt hóa hơi bé

- Freon không hòa tan trong nước, nên dễ có hiện tượng nút đá

- Hỗn hợp của các freon với không khí thì không độc, không nguy hiểm (trừ khi quá đặc thì gây ngạt), nhưng các sản phẩm phân hủy của chúng khi có ngọn lửa thì rất nguy hiểm vì tạo khí độc là fosgen (OCCl2)

- Các freon hòa tan hoàn toàn trong dầu, do đó làm tăng nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tự của tác nhân Khi tăng lượng dầu trong tác nhân thì sẽ giảm lượng tác nhân làm việc trong hệ thống, do đó làm giảm năng suất lạnh của “1kg biểu kiến tác nhân lạnh” (1kg biểu kiến tác nhân lạnh là lượng hỗn hợp tác nhân lạnh và dầu máy, nước bằng 1kg), đồng thời sẽ làm tăng độ nhớt dung dịch so với tác nhân tinh khiết nên hệ số cấp nhiệt (α) cũng giảm

Tuy nhiên dầu hòa tan hoàn toàn vào tác nhân lại có ưu điểm là không tạo ra các màng dầu ở bề mặt thiết bị truyền nhiệ, do đó không làm giảm hiệu suất truyền nhiệt

- Nhược điểm lớn nhất của freon là thủ phạm phá hủy tầng ozon và gây hiệu ứng lồng kính làm nóng trái đất

* Tầng ôzon và sự suy thoái:

Tầng ôzon là tầng khí quyển có độ dày chừng 40 km, cách bề mặt trái đất từ 10

- 50 km Tầng ôzon được coi là lá chắn của trái đất, chống các tia cực tím có hại của mặt trời (làm cháy da và gây ra các bệnh ung thư da )

Năm 1950 (Paul Crutzen - Đức) đã phát hiện ra sự suy thoái của tầng ôzon, nhưng mãi đến năm 1974 (Powland và Molina - Mỹ) mới phát hiện ra thủ phạm là các chất freon có chứa Clo, và ba giáo sư đã được giải thưởng Nobel hóa học vào năm

1995

Freon tuy nặng hơn không khí, nhưng sau nhiều năm nó cũng đến được tầng bình lưu, dưới tác dụng ánh sáng mặt trời chúng phân hủy các nguyên tử Clo Clo tác dụng như một chất xúc tác phá hủy phân tử ôzon (O3 → O2) Do Clo tồn tại rất lâu trong khí quyển nên khả năng phá hủy ozon rất lớn, ước tính rằng cứ 1 nguyên tử Clo

có thể phá hủy tới 100.000 phân tử ozon

* Hịệu ứng lồng kính:

Nhiệt độ trung bình của bề mặt trái đất khoảng 150C, nhiệt độ này được thiết lập nhờ hiệu ứng lồng kính cân bằng do khí Cacbonic và hơi nước ở trạng thái cân bằng sinh thái trong tầng khí quyển tạo ra Chúng để cho các tia năng lượng mặt trời

có sóng ngắn đi qua một cách dễ dàng, nhưng lại phản xạ lại những tia năng lượng sóng dài phát ra từ trái đất, làm nóng trái đất

Hiệu ứng lồng kính: lồng kính là một hộp thu năng lượng mặt trời, đáy và xung quanh làm bằng vật liệu cách nhiệt, bên trong đặt tấm thu năng lượng sơn màu đen, bên trên đặt tấm kính trắng Ánh nắng mặt trời có bước sóng rất ngắn xuyên quan tấm kính một cách dễ dàng và được tấm thu hấp thụ năng lượng Do nhiệt độ không cao, nên tấm hấp thụ màu đen chỉ phát ra các tia bức xạ năng lượng sóng dài Các lớp kính trắng lại có tính chất phản xạ hầu hết các tia bức xạ dài, do đó lồng kính có khả năng bẫy các tia năng lượng mặt trời để biến thành nhiệt sử dụng cho mục đích sưởi ấm, đun nước, sấy

Ở trạng thái cân bằng sinh thái, lựơng CO2 và hơi nước có trong khí quyển vừa

đủ để giải nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất khoảng 150C Nhưng trong quá trình công nghiệp hóa, trạng thái cân bằng bị con người tác động, ngoài lượng CO2 thải ra từ các nhà máy nhiệt điện và cơ sở công nghiệp ngày càng lớn, vì nhiều freon có hiệu ứng lồng kính lớn gấp 5000 - 7000 lần CO2 Dẫn đến trạng thái cân bằng sinh thái bị phá vỡ, trái đất nóng dần lên, dẫn đến hậu quả khó lường là băng giá vĩnh cửu ở hai cực trái đất tan ra, nước biển dâng lên thu hẹp diện tích canh tác, thời tiết thay đổi, thiên tai hoành hành

+ Môi chất lạnh bị cấm: R11, R12, R13, R502

+ Môi chất lạnh quá độ: R22, R401A/B, R401 A/B

+ Môi chất lạnh cho tương lai là các chất không chứa Clo như: R134a, R507, R23, R717

* Không ăn mòn phá hủy máy móc, thiết bị

* Không cháy, không gây nổ

* Bền ở điều kiện làm việc

2 Tính chất lý học:

* Điểm đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi yêu cầu nhiều

* Nhiệt độ sôi phải đủ cao để không bị bay hơi tổn thất vào môi trường

* Hệ số dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng càng lớn càng tốt, vì chất tải lạnh cần có tính chất trao đổi nhiệt tốt và khả năng trữ lạnh lớn

* Độ nhớt và khối lượng riêng càng nhỏ càng tốt

3 Tính chất sinh lý:

* Không làm mất màu, mùi, vị của sản phẩm

* Không độc hại đối với cơ thể sống

4 Tính kinh tế:

* Rẻ tiền

* Dễ kiếm, dễ vận chuyển và bảo quản

1.3.3 Chất tải lanh điển hình

1 Môi trường khí : Không khí, CO2, hỗn hợp nitơ + hydrô

* Ở đây không khí là môi trường dùng phổ biến nhất vì

- Rẻ tiền đâu cũng có nhiều

- Dễ vận chuyển vào tận các nơi cần làm lạnh

- Không khí không độc

- Không khí dễ điều chỉnh vận tốc, lưu lượng

* Tuy nhiên chất tải lạnh bằng không khí cũng có những nhược điểm sau

- Khi tăng vận tốc không khí thì tăng qúa trình ôxy hoá các sản phẩm làm lạnh, bảo quản lạnh

Tăng v còn kéo theo tăng cường qúa trình bay hơi ẩm từ bề mặt sản phẩm, gây tổn thất khối lượng tăng, làm cho rau quả, hoa ?? chóng héo, chóng hỏng

- Tinh khiết về phương diện tách hỗn hợp có ?? khó làm sạch tách VSV và nhất

là khó tách mùi hôi thối (thường muốn tẩy mùi phải dùng ozôn)

Các môi trường khí tải lạnh khác như N2, cũng có các ưu nhược điểm riêng, với mục đích điều hòa không khí thì không dùng các môi trường tải lạnh này, chỉ dùng

trong 1 số trường hợp lạnh phục vụ kỹ thuật sản xuất ở các Xí nghiệp hoá chất, dược phẩm Đnág chú ý là các môi trường này khôgn có oxy nên không gây hiện tượng oxy hóa sản phẩm, và vì đắt tiền nên chúng phải dùng trong hệ thống kín

2 Môi trường tải lạnh nóng: thường dùng nước, nước muối

a/ Ưu điểm:

- Có hệ số cấp nhiệt α lớn : α = 200 ÷ 400 Kcal/m/s

Trường hợp chất lỏng chuyển động với v = 5m/s thì hệ số cấp nhiệt α = 40000 Kcal/m2h0C Do vậy làm lạnh trong môi trường lỏng rất nhanh, điều này có ý nghĩa quan trọng không những về mặt kinh tế là rút ngắn thời gian sản xuất mà còn đảm bảo được phẩm chất của sản phẩm vì phần lớn các sản phẩm chỉ có làm lạnh nhanh thì mới tốt, giữ được nhiều tính chất ban đầu

- Dùng môi trường lỏng thì tránh được sự hao hụt khối lượng, tránh được hiện tượng oxy hóa sản phẩm

- Dùng nước muối có thể đạt được nhiệt độ khá ??

b Nhược điểm

- Một số sản phẩm không cho phép thấm ướt nên không thể dùng môi trường lỏng để làm lạnh được

- Bẩn thỉu, ẩm ướt, dễ bị meo mốc, rỉ và chóng hỏng thiết bị

- Nước muối thấm vào sản phẩm làm lạnh dẫn đến ảnh hưởng phẩm chất của sản phẩm

Về màu sắc thì trong muối có ít hợp chất Na NaCl có màu xanh da trời Trong nước hỗn hợp này cho phản ứng kiềm (Na NaCl Æ NaOH) pH = 8 ÷ 8,3 nên nó làm trung hòa axit trong sản phẩm làm cho VSV dễ xâm nhập và phát triển Do đó tốt nhất người ta phải làm lạnh và làm lạnh đông sản phẩm đã được bọc gói, kỹ bằng nilon, giấy chống thấm ướt (phương pháp khristodulo)

- Môi trường nước muối là môi trường thích hợp cho loại VSV ưa mặn (chịu được áp suất thẩm thấu cao) VSV này làm nứt (xẻ dọc) các phần tử Protit, làm cho protit có khả năng hút muối mặn thêm, qúa trình này có hiệu quả nhất trong giai đoạn chín hóa học, vì lúc ấy protit có nhiều nhóm axit amin tự do và ở nhiệt độ thấp hơn nitơ trong nhóm - NH2 thì hoá trị 3 chuyển sang hóa trị 5 liên kết với muối

Công thức ***

Lúc này protit trở nên háo nước Đặc điểm này được ứng dụng trong kỹ thuật muối cá ở nhiệt độ thấp

- Muối ăn (NaCl) luôn luôn có chứa các hợp chất muối khác như CaCl2, MgCl2, KCl CaCl2 liên kết với protit và axit béo tạo thành albaminat canxi không hòa tan, làm tăng độ cứng của sản phẩm, giảm mức độ tiêu hóa của sản phẩm

Ion Mg++ sinh ra vị đắng và làm sản phẩm bị cứng KCl tích tụ ở thực phẩm và gây bệnh viêm cổ cho người ăn phải nó (chính là do K+)

- Dung dịch NaCl khi bị bẩn rất khó làm sạch

- Dùng môi trường lỏng để tải lạnh có thể gặp nguy hiểm vì chất tải lạnh đóng băng trong đường ống gây nổ vỡ ống và thiết bị (hệ thống kín)

Ví dụ:

Dùng chất tải lạnh có nồng độ NaCl là 1 thì t0đb của nó là -130C, nếu để

t0<130C thì xảy ra qúa trình đóng băng

- Đối với CaCl2 nguyên chất thì ăn mòn kém: Trong thực tế không có CaCl2

tinh khiết nên thêm chất chống ăn mòn như sau: 1m3 dung dịch CaCl2 thì dùng 1,6 kg

Na2Cr2O7 (có thêm 0,27 kg NaOH cho 1 kg Na2Cr2O7 để chuyển bicromat thành ?> trung tính Na2Cr2O4 ) Trước đó phải trung hòa dung dịch đến pH = 7 Mỗi năm 1 lần phải thêm ?? lượng Na2Cr2O7 và NaOH ban đầu

- Để khắc phục hiện tượng đóng băng thì ta chọn nhiệt độ chất tải lạnh lỏng sao cho có khoảng nhiệt độ dự tính theo qui chuẩn nhiều nước cho phép như sau:

+ Nhiệt độ nước muối thấp hơn nhiệt độ yêu cầu trong ?? chừng 5 ÷ 70C

+ Nhiệt độ bốc hơi tác nhân lạnh thấp hơn nhiệt độ nước muối

- Nhiệt độ đóng băng của nước múôi thấp hơn nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh 5 ÷ 80C

- Để khắc phục hiện tượng thấm muối vào sản phẩm khi ướp lạnh người ta dùng

1 hỗn hợp muối chớ không dùng riêng 1 thứ muối

Năm 1910 ở Paris ông Zurosinacv đã thí nghiệm và kết luận : “Hiện tượng thấm muối chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ơtecni” Kết luận này đã bác bỏ thuyết cho răng qúa trình khuếch tán (trong đó có sự thấm muối) chỉ do sự chênh lệch nồng độ

Ta biết rằng sự khuếch tán tỉ lệ với ΔC nhưng điều đó chỉ phù hợp với t0 > t0 ơtecti ở

t0< t0 ơtecti thì sự khuếch tán xảy ra chủ yếu phụ thuộc vào lực đẩy và lực hút giữa các phần tử trong dung dịch

Ví dụ: Dùng hỗn hợp 2 muối NaCl/CaCl2 với tỉ lệ 1/1 làm lạnh đông sản phẩm

ở t0 = -380C (≈ t0ơtecti hỗn hợp) sản phẩm không bị thấm muối NaCL chỉ bị thấm muối CaCl2 Vấn đề ở đây là ta thay muối thứ 2 (CaCl2) bằng 1 chất khác cho phép có thể thấm vào thực phẩm mà không gây tác hại gì hoặc có khi còn có lợi nữa

Qua nhiều thí nghiệm người ta thấy dùng được hỗn hợp NaCl/glyxerin thì đạt yêu cầu hơn, vì glyxerin thấm vào sản phẩm thì càng tăng độ ngọt thực phẩm (chỉ dùng cho rau quả)

3 Chất tải lạnh rắn:

Thường dùng là đá ướt, đá khô, ơtecti cứng

a Đá ướt: (nước đá) gồm có nước đá thiên thiên và nước đá nhân tạo

* Đá thiên nhiên: Là nước qua qúa trình hình thành và sản xuất nó đều dựa vào lạnh của thiên nhiên Tuyết cũng là đá thiên nhiên

* Nước đá nhân tạo: Được sản xuất ở dạng khối (cây 10, 20, 25, 50kg) dạng viên (φ 30 ÷ 100 mm, cao 40 ÷ 100nm) dạng vảy, bột như tuyết

Đá khối khi dùng phải nghiền nhỏ để làm lạnh đông nhanh, dạng viên thì có thể dùng ngay, dạng ?? dùng để ướp và trộn vào bột thịt nghiền trong sản xuất dăm bông, xúc xích, bánh kẹo (cho phép tạo độ ẩm của sản phẩm )

Nói chung nước đá đều được làm lạnh tới nhiệt độ thấp (t0 = -7 ÷ 80C) khi bảo quản chúng cần nhiệt độ -2 ÷ -40C Tan ra cho t0 = 00C

Ẩn nhiệt tan chảy của băng đá là 72 Kcal (80 Kcal/kg) còn tuyết có ẩn nhiệt tan tuỳ vào độ xốp (tuyết cũ hay mới)

Đá thiên nhiên thì rẻ tiền nhưng thưòng chỉ làm lạnh gián tiếp vì bẩn, nhiều VSV Đối với dùng ướp lạnh thực phẩm trực tiếp vào đá ăn thì cần phải đạt tiêu chuẩn không quá 100 vi khẩun và hoàn toàn không có coli Trong sản xuất người ta phải dùng nước sạch đã sát trùng, dùng hóa chất NaClO, Ca(OCl)2, NaNO, NaNO3

Các muối hơi, khí hơi là chất tự nó sát trùng Nó có tác dụng biến tính protit của VSV Nó có sát trùng gián tiếp bằng cách tạo thành những nguyên tử oxy có năng lực oxy hoá mạnh Thì nồng độ trung bình của clo hoạt động tồn tại trong nước cho phép không quá 50 ÷ 80 mg/lít Nếu nhiều muối hơi và nhiều khí Clo thì nước đá sẽ có mùi không thích hợp dùng cho thực phẩm

b/ Đá khô (tuyết cacbonic)

Hình ***

Đá khô bay hơi không qua trạng thái lỏgn (thăng hoa ) nên được ứng dụng thích hợp cho bảo quản nhiều loại sản phẩm cả việc dùng làm lạnh đông thực phẩm

Điểm cân bằng 3 trạng thái R-K-L (điểm 3) của ?? là p = 5,28 ata, t0 = -56,60C Nếu P < 5,28 ata và t < - 56,60C thì CO2 chuyển trực tiếp rắn ↔ ?? Chính vì vậy ở điều kiện ngoài khí quyền ( p ?? tuyết CO2 thăng hoa Nhiệt độ đạt được khi thăng hoa

là -790C, ẩn nhiệt thăng hoa (bay hơi) r = 137 Kcal /kg

Dùng đá khô bảo quản thực phẩm tốt, nhưng xuất đá khô phức tạp và đắt hơn sản xuất đá ướt nhiều (gấp 10 lần)

c ơtecti cứng

Dùng hỗn hợp lạnh đông của 2,3 muối đúng theo thành phần ơtecti để có nhiệt

độ tan chảy thấp Dung dịch các muối ấy cho vào các thùng kim loại, đem làm lạnh đông, sau đó xếp vào phòng bảo quản sản phẩm

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM

2.1 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với vi sinh vật (ảnh hưởng)

2.1.1 Nguyên nhân làm hỏng thực phẩm: 3 nguyên nhân chính

- Do tác dụng của men của chính nó

- Do VSV từ ngoài đột nhập vào

- Do độc tố: độc tố có thể từ một số loại VSV gây ra, cũng có thể từ chính một

số sản phẩm tự sinh ra như một số nấm, độc tố còn do một số cá mà cá đó ăn phải những giống cá nhỏ thuộc loại độc, ở ta có loài cá nóc có chứa độc tố

2.1.2 Các loại VSV phá hoại thực phẩm:

Tùy theo nhiệt độ thích hợp của chúng, chia ra 3 loại:

- VSV ưa nóng: nhiệt độ sinh sống được của chúng là khoảng 30 ÷ 800C, nhưng thích hợp cho sự sinh sản là 50 ÷ 650C

- VSV ưa ấm: t0thích hợp = 30 ÷ 800C, t0opt = 25 ÷ 350C (phổ biến)

- VSV ưa lạnh: t0thích hợp = 25 ÷ -100C, t0opt = 6 ÷ 100C

2.1.3 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với VSV

Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp một số VSV chết hoặc bị ngừng hoạt động vì các lý do sau:

+ Phần protit của VSV bị biến đổi hay phá hủy, do đó hệ thống keo sinh học (keo protit) trong ấy bị pha hủy Sự giảm nhiệt độ kéo theo sự giảm năng lượng bề mặt của nước, giảm các lực kết hợp với hệ keo, đến một mức nào đó thì nước bắt đầu tách

ra khỏi vỏ hydrat, làm thay đổi hệ thống keo, làm cho protit cuộn tròn lại Mặt khác lực đẩy giữa các phân tử cũng giảm và đến 1 mực nào đó thì bắt đầu quá trình đông tụ poptit, do đó tác hại đến VSV Điều đáng chú ý là sự đông tụ này có tính chất thuận nghịch, không biến đổi hoàn toàn hóa tính protit Vì vậy đứng về phương tiện tiệt trùng thì nhiệt độ thấp không thể diệt VSV triệt để được Một số VSV qua thời gian làm lạnh và làm lạnh đông có thể khôi phục được sức sống, lại tiếp tục sinh sôi nảy nở nhanh trong môi trường thực phẩm được làm ấm và tan giá

+ Phá hủy cơ học tế bào VSV: khi nước đóng băng thành tinh thể làm tăng thể tích, các tinh thể có thể chèn và làm sách vở tế bào của VSV

+ Biến nước thành đá: khi thực phẩm đạt tới -180C thì bên trong thực phẩm 86% nước đã đông băng, do đó môi trường hoạt động của VSV không còn nữa các loại nấm mốc có thể sống khan nước nhất nhưng lượng nước tối thiểu cần thiết cũng phải Chính vì vậy người ta qui định nhiệt độ làm lọanh đông của sản phẩm thực phẩm là -

180C để lượng nước còn lại chỉ 14% không đủ cho VSV hoạt động kể cả nấm mốc

* Thay đổi pH, nồng độ chất khô và áp suất thẩm thấu do nước đóng băng tách

ra ở dạng tinh thể nguyên chất (dung môi kết tinh trước) nên nồng độ cưa dịch tế bào tăng lên, áp suất thẩm thấu cũng tăng lên, pH giảm, do đó VSV khó phát triển

2.2 Tác dụng chủa nhiệt độ thấp đối với cơ thể sống và thực phẩm

Ta biết rằng tất cả các chức năng sống cơ bản được thực hiện đều có sự tham gia trực tiếp của nước và phụ thuộc vào hàm lượng của nó trong cơ thể sống

Một loạt các chất protit trong thành phần sản phẩm thực phẩm dưới tác dụng của các yếu tố bên ngoài bị biến tính thuận nghịch hay không thuận nghịch đều phải có

sự tham gia của một lượng nhất định nào đó của nước khi hàm lượng của nước rất ít (như trong sữa khô hay bột trứng) protit không bị biến tính cả khi bị tác dụng nhiệt Tác dụng của nhiệt độ đến có thể sống có tính chất quyết định ở chỗ nó là một trong những yếu tố bên ngoài tác dụng lên trạng thái của nước và cũng từ đó tác dụng lên tất

cả các tổ hợp thành phần hóa học của sản phẩm hay của cơ thể sống

* Sơ đồ sau biểu thị ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động sống của cơ thể một

số loài khác nhau (từ 00K đến 1500C) Biểu đồ cho biết số (lượng) dạng động vật và thực vật mà hoạt động sống của nó thích hợp với các vùng nhiệt độ tương ứng

Hình ***

Đoạn a: là vùng nhiệt độ mà cơ thể sống rất bị kìm hãm

Đoạn b: vùng nhiệt độ mà cơ thể sống biểu hiện hoạt tính yếu, vẫn bị hạn chế Đoạn c: vùng nhiệt độ thích hợp, cơ thể sống hoạt động mạnh nhất

Đoạn điều kiện: giống vùng b

Đoạn enzim: có thể sống không thể tồn tại được

Sau đây ta xét cụ thể tác dụng riêng biệt của lạnh đến cơ thể của động vật và thực vật

2 ÷ 30C so với mức bình thường

Nhiệt độ hạ thì cơ thể chết là vì:

- Tăng độ nhớt của huyết tương (do năng lượng bề mặt giảm nên chúng dễ kết hợp lại với nhau và do chuyển động phân tử giảm xuống)

- Giảm độ thấm hút của màng tế bào Màng tế bào thuộc loại màng bán thấm,

nó thấm hút có tính chọn lọc các chất hòa tan và nước còn một số chất thì bị giữa lại Trong quá trình khuếch tán cũng chỉ có một só con qua lại nó dễ dàng, còn một số thì

bị giữ lại, cho nên chúng tạo thành một lớp diện tích bên ngoài màng tế bào và lúc bấy giờ sự khuếch tán không phải là khuếch tán thường mà là sự khuếch tán dưới tác dụng của diện tích

Ở nhiệt độ dưới điểm otecti, điện tích của các phần tử mất hiệu lực cho nên cũng không thể có sự khuếch tán dù là vẫn có sự chênh lệch nồng độ

Như vậy ở nhiệt độ thấp sự khuếch tán thông thường bị hạn chế và không thể thực hiện được sự khuếch tán dưới tác dụng của điện tích một cách mạnh mẽ, nên không thể trao đổi chất dinh dưỡng trong tế bào cơ thể cũng thải như thải những chất cặn bã trong tế bào, vì vậy một số tế bào bị chết dưới tác dụng của lạnh Nhưng trong

cơ thể luôn luôn có sự chống đỡ lạnh bằng cách này hay cách khác để bảo tồn sự sống

a Tăng cường lớp da bảo vệ: để giảm sự tổn thất nhiệt từ trong có thể ra xung quanh, do đó giảm bớt được sự sinh nhiệt của cơ thể bên trong Do vậy các động vật

xứ lạnh có lớp lông dày, đất đai dày, tích nhiều mỡ Có một số trường hợp biến đổi về màu sắc có thể đổi từ màu đen (có độ bức xạ lớn) sang màu trắng (có độ bức xạ bé) Nhà bác học lạnh Pháp Monvoisier đã thí nghiệm đem nhốt con mèo đen vào phòng lạnh - 60C sau 30 ngày thì lông mèo biến thành màu trắng Nhưng sau hơn 3 tháng sống ở nhiệt độ bình thường thì lông trắng lại biến thành đen

b Tăng cường sản xuất nhiệt bên trong cơ thể: bằng cách hoạt động nhiều (người xứ rét đi nhanh hơn ) để cơ năng biến thành nhiệt năng Nhưng biện pháp chủ yếu là cần cung cấp nhiều thức ăn có độ calo cao

Đặc biệt ở một số động vât máu nóng miền Bắc cực dưới tác dụng của nhiệt độ thấp thì chuyển về dạng “ nằm yên”, lúc đó cơ thể nó giảm thoát nhiệt ra môi trường xung quanh bằng cách hạ nhiệt độ của cơ thể xuống, như dơi bắc cực mùa đông nó có thể hạ thân nhiệt, xuống tới +80C với nhiệt độ không khí là +60C Động vật ở dạng

“nằm yên” không hoạt động sống, song gặp điều kiện thích hợp; thì hoạt động bình thường trở lại (giống VSV ở trạng thái nha bào) Các nhà bác học Smit, Xakharov đã giải thích sự biến chuyển trạng thái này là do sự biến đổi thành phần trong máu và chất béo, huyết tương trở nên loãng hơn, các axit béo no chuyển thành axit béo không no,

do dó nhiệt độ đóng băng của lipit sẽ thấp hơn (khối lượng phân tử nhỏ thì nhiệt độ đóng băng thấp) Ngoài ra protit của màng tế bào bắt đầu liên kết với muối bằng cách chuyển N-3 thành N-5

Công thức ***

Và hợp chất mới có khả năng hút nước, muốn tách lượng nước ấy ra cần hạ điểm đóng băng Đối với một phân tử gam chất này liên kết với một lượng nước nào

đó thì hạ băng điểm riêng (hằng số nghiệm lạnh) là 1,840C

Vì vậy để giữ đựơc quá trình “nằm yên” động vật máu nóng cần tích tụ 1 lượng

mỡ, glycogen (tinh bột động vật) là những chất khi giảm nhiệt độ môi trường sống bên ngoài thì chúng phân ly các axit béo khác và các mono do đó tăng nồng độ phân tử trong tế bào cơ thể

2 Nhóm động vật máu lạnh:

Thân nhiệt của chúng thay đổi theo nhiệt độ bên ngoài Ví dụ: như cá còn ở dưới biển thì nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ nước bề (15 ÷ 280C) nhưng khi đánh bắt lên bờ thì có nhiệt độ từ 22 ÷300C Ở nhiệt độ t0 < 00C thì trong tế bào cơ thể động vật máu lạnh cũng có hiện tượng:

- Tăng độ nhớt của huyết tương, do đó thực hiện quá trình tuần hoàn, bài tiết và dinh dưỡng trong cơ thể

- Giảm độ thấm hút của tế bào

Nói chung động vật có máu lạnh có khả năng chống rét tốt hơn nên từ lâu người

ta đã ứng dụng tính chất ấy vào phương pháp bảo quản và chuyển cho cá sống, nghĩa

là làm lạnh để chuyển vào trạng thái “nằm yên” sau đó cho vào môi trường ấm để sống lại bình thường Quá trình chuyên chở bảo quản như vậy chính là quá trình cất giữ theo phương pháp hạn chế sự sống

2.2.2 Tác dụng của nhiệt độ thấp đến tế bào cơ thể thực vật và rau quả:

Tế bào thực vật, rau quả có khả năng chịu lực rất tốt, cơ thể chịu đựng được

±00C, một đôi loại vẫn sống ở -70 ÷ -1000C, vì thế người ta tin rằng trong tương lai ở châu Âu về mùa đông băng giá có đủ loại xanh để ăn Sở dĩ như vậy là vì tế bào cơ thể của chúng ngoài màng bao bọc bằng protit, lipo - protein mà còn có màng bằng xenlulô và protopectin, màng này chắc cứng bảo tế bào khỏi va chạm cơ học và chống

đỡ được lạnh

Ở t0 ≤ 00C phần lớn thực vật cũng chuyển vào trạng thái “nằm yên”, sau thời gian đó thực vật sống lại, có một số loại sống lại với chất lượng tốt hơn Tại sao tế bào thực vật lại có khả năng chống rét tốt như vậy? (Ngoài ra lý do về lớp màng bao bọc trên) trong khi đó thực vật không thể chống rét bằng biến đổi huyết tương cũng không bằng cách tăng nguồn sinh nhiệt bên trong cơ thể? Các nhà bác học Nga Xerevitinov, Maximox đã chứng minh sự biến đổi nồng độ phân tử của dịch bào thực vật, liên kết

và giữ được nhiều nước ở dạng gel, không cho nước đóng băng để bảo toàn sự sống

Dạng gen trong tế bào thực vật tạo thành do protein Protopectin chứa nhiều ở

vỏ ngoài tế bào luôn luôn có sự cân bằng động giữa quá trình phân ly một phần này và tổng hợp thành một phần khác do đó hàm lượng protopectin vẫn cố định

Gluxit đơn giản → protopectin → pectin

Ở nhiệt độ thấp thì cả hai quá trình phân ly và tổng hợp đều bị kìm hãm, nhưng quá trình tổng hợp bị kìm hãm mạnh hơn, nên tế bào thực vật sẽ tích lũy nhiều pectin hơn làm cho rau quả mềm đi Quả mềm vì pectin ngắn mạch, hòa tan trong nước, pectin có khả năng hút ẩm lớn, pectin có khả năng keo hóa lớn Keo của pectin rất bền

2.3 Lý thuyết về kỹ thuật làm lạnh thực phẩm:

2.3.1 Ý nghĩa về việc làm lạnh thực phẩm:

Khác hẳn với các phương pháp bảo quản khác (sấy, phơi, ướp muối, hun khói, bảo quản bằng SO2 ) phương pháp bảo quản lạnh bảo đảm giữ được hầu như nguyên vẹn tính chất ban đầu của nguyên liệu về hình dạng bên ngoài và chất lượng dinh dưỡng bên trong Đặc biệt trong một số trường hợp, bảo quản lạnh còn là biện pháp để tăng cường thực phẩm chất của sản phẩm, ví dụ trong khi bảo quản lạnh thịt có quá trình chín hóa học làm thịt ngon hơn các loại mức, nước uống bảo quản lạnh sẽ ngon hơn, uống thú vị hơn Muối cá ở nhiệt độ t thấp thì tốt hơn và tươi hơn

Tóm lại, mục đích của làm lạnh thực phẩm là tăng thời gian bảo quản, phục vụ cho điều hòa dự trữ nguyên liệu và kéo dài thời vụ sản xuất cho xí nghiệp chế biến thực phẩm, cung cấp thực phẩm cho nhân dân và phục xuất khẩu

2.3.2 Những biến đổi chính trong quá trình làm lạnh thực phẩm

Trong quá trình làm lạnh thực phẩm, các quá trình lý, hóa, sinh lý, sinh hóa học chỉ bị hạn chế ít nhiều chớ không bị diệt hẳn, nên vẫn có những biến đổi về chất lượng thực phẩm

1 Biến đổi lý học:

Gồm có biến đổi hình dạng, màu sắc bên ngoài nhưng quan trọng hơn cả là quá trình bay hơi, là nguyên nhân chủ yếu gây tổn hao tự nhiên khối lượng snả phẩm làm cho rau quả tươi chóng lại héo sự bay hơi nước phụ thuộc vào bề mặt bay hơi riêng (m2/kg), nhiệt độ của môi trường xung quanh, độ ẩm tương đối của không khí xung quanh, độ ẩm tương đối của không khí xung quanh và vận tốc không khí ngoài

ra còn phụ thuộc tính chất của sản phẩm, độ chín tới của sản phẩm (nhất là rau quả )

Tổn thất trong quá trình làm lạnh và bảo quản ảnh hưởng xấu đến khả năng chống bệnh tật của quả (tính kháng sinh) Tế bào thực vật bị khô héo sẽ làm thay đổi

phương hướng các quá trình men, làm tăng cường quá trình thủy phân, giảm quá trình tổng hợp

* Các phương pháp giảm tổn hao tự nhiên khối lượng sản phẩm khi làm lạnh:

- Giảm thời gian làm lạnh bằng cách làm lạnh nhanh

- Giảm bề mặt bay hơi: đóng gói, bao bì lỏng, phủ kín

- Không nên thông gió nhiều khi làm lạnh, chỉ cần đủ bảo đảm rau quả hô hấp hạn chế Còn thịt cá thì không cần thông gió

- Tăng độ ẩm không khí trong phòng lạnh nếu làm lạnh trực tiếp bằng cách nhúng trong môi trường lỏng thì tránh được tổn hao khối lượng nhưng lại sinh ra những khó khăn khác về kỹ thuật

2 Biến đổi về hóa học:

Nói chung trong quá trình làm lạnh thì các quá trình hóa học có bị kìm hãm, nhưng không bị ngừng hẳn Theo định luật Berthelot thì:

Logy = log y0 + at

Trong đó: y0, y : tốc độ phản ứng ở 00C và t0C

a: Hệ số nhiệt độ của vận tốc phản ứng t: nhiệt độ phản ứng

⇒ y = y0 10at Công thức này cho thấy sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ (phù hợp với định luật Vant - Hoff) các quá trình thủy phân protopectin thành pectin, và tiếp tục cho đến axit axetic, rượu metylic các gluxit phức tạp cho các đường đơn giản, các axit và sản phẩm khác, các quá trình oxy hóa các vitamin, tanin, chất béo cũng xảy ra tương tự

3 Biến đổi sinh lý:

Khi làm lạnh rau quả xảy ra quá trình biến đổi sinh lý là chủ yếu

- Sự hô hấp: hô hấp là quá trình trao đổi chất của tế bào cơ thể sống, lấy Cu, thải CO2, nước và năng lượng

* Hô hấp hiếu khí (có O2)

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 674 Kcal/ptg

* Hô hấp yếu khí ( không có O2)

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2+ 28 Kcal/ptg Qúa trình hô hấp trước tiên là làm tổn thất các monosaccant, sau đó đến đissaccant, tinh bột, mỡ khi thiếu oxy (nồng độ O2 dưới 2%) thì rau quả chuyển từ

hô hấp hiếu khí sang hô hấp yếm khí Trong điều kiện ấy sự sống giữ được phần nào là nhờ năng lượng oxy hóa các đường bằng khí oxy trong các hợp chất có oxy của tế bào thực vật

Cường độ hô hấp: biểu diễn bằng số MgCO2 thải ra trong 1giờ của 1kg sản phẩm Trong quá trình hô hấp thì rau quả thải nhiệt khi làm lạnh từ cường độ hô hấp

và sự thải nhiệt của rau quả giảm xuống từ 2 ÷ 6 lần

4 Các quá trình sinh hóa trong thịt cá:

Sau khi chết trong thịt động vật xảy ra những quá trình sinh hóa rất mãnh liệt có liên quan tới sự chuyển hóa các chất cấu tạo nên tế bào bắp thịt như gluxit, este, axit phophoric Làm lạnh càng sớm càng nhanh thì càng hãm được nhiều quá trình sinh hóa

và sự tỏa nhiệt

Nói chung những quá trình biến đổi sinh hóa của thịt động vật sau khi giết và dem làm lạnh đều xảy ra 3 giai đoạn lớn là:

- Quá trình tê cóng sau khi chết

- Quá trình chín tới (chín hóa học)

- Quá trình trôi rửa (giai đoạn phân hủy sâu sắc)

Đối với cá trước khi bước vào giai đoạn tê cóng có 1 giai đoạn ngắn là giai đoạn đổ nhớt sau khi chết

a Giai đoạn đổ nhớt của cá:

Cá mới đánh lên thì quanh da được bao bọc bởi một lớp nhớt trong suốt, trong nhớt cá có chất protit (loại glucoprotit) là nuxin, nên nó là môi trường tốt cho VSV phát triển nên sau đó lớp nhớt bị đục do VSV phá hoại, có mùi khó chịu, ban đầu mùi chua sau có mùi thối Khi nhớt bị phân hủy thì cá vẫn chưa hỏng, cơ thể rửa cá tách sạch lớp nhớp trước khi đem làm lạnh vẫn còn tốt

b Quá trình tê cóng sau khi chết:

Tê cóng là quá trình biến đổi sinh hóa cơ lý hóa học trong tế bào động vật chết Thời điểm bắt đầu tê cóng từ khi chết thì ở cá tính bằng phút, ở bò lợn tính bằng giờ

Sau khi con vật chết thì các tổ chức bắp cơ bắt đầu quá trình tê cóng, biểu hiện

bề ngoài là sự rắn đanh lại và bắp thịt co rút lại, trong giai đoạn này độ chắc cơ học của bắp thịt tăng, độ đàn hồi giảm, cho nên thịt ở giai đoạn tốn hao năng lương chế biến cơ học, sau khi nấu thịt vẫn cứng, không ngon, nước nấu không ngọt Đồng thời, với sự co cứng tế bào bắp thịt, có quá trình giảm ẩm của thịt, ở trạng thái tê cóng thịt rất bền cũng đối với tác dụng tiêu hóa của men pepxin, nói bị mất một số hương vị vốn

có của nó khi nấu nướng Do đó thịt cá ở trạng thái tê cóng ít dùng để làm thức ăn, chế biến công nghiệp và cả đối với lạnh đông để bảo quản lâu dài

Thực chất quá trình tê cóng là do biến đổi chất protit trong tế bào chết: actin, miozin, actominozin Trong tế bào chết do sự trao đổi chất vói bên ngoài đình chỉ nên

có quá trình phân hủy axit adenoznin triphotphoric ATP thành axit adenozin diphotphoric ADP và sinh nhiệt năng (qua 12 giờ sau khi chết cơ thể phân hủy trên 90% ATP) ATP → ADP + Q + H3PO4

Trong tế bào bắp thịt hàm lượng của actin, miozin, actomiozin và ATP xác định tính chất cơ lý, tình trạng chất lượng bắp thịt của con vật Người ta xác định rằng các sợi có bắp giữ được đàn tình chỉ khi nào có đủ một lượng nhất định ATP ATP và một

số nucleotit triphotphat khác có tác dụng phân ly actomiozin thành actin và miozin, đồng thời ngăn cản không cho actin bổ hợp với miozin thành actomiozin Chính trạng thái của tổ hợp actomiozin mới ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cơ lý của tế bào: nếu ít actomiozin (nhiều actin và miozin) như thịt con vật sống) thì hàm ẩm thịt cao, thịt mềm, nếu actomizin tăng (giảm actin và miozin là những trung tâm háo nước) thì thịt giảm ẩm, protit co cứng cuộn tròn tăng độ bền

Trong sản phẩm càng mỏng, nhiệt độ càng thấp và giảm càng nhanh thì ATP phân hủy càng chậm, vì vậy sẽ nhiệt độ thấp thì sự tê cóng bắt đầu chậm và kéo dài

Sau thời kỳ tê cóng, thịt bắt đầu mềm ra, tức là bắt đầu chuyển sang giai đoạn chín tới (chín hóa học) còn ở cá thì không có giai đoạn chín hóa học, chuyển sang giai đoạn phân hủy sâu sắc, bối hỏng

c Quá trình chín tới (chín hóa học)

Các quá trình sinh hóa xảy ả trong giai đoạn chín tới có thể nói là quá trình ngược lại với quá trình tê cóng: lượng các axit nucleotit giảm, độ háo nước của protit trong bắp thịt tăng lên Sự tích tụ axit lactic và photphoric làm giảm pH của thịt, ngăn cản VSV phát triển Do tăng các trung tâm háo nước (miozin, actin là những protit cao phân tử) nên thịt mềm ra Người ta đã chứng minh và thực tế nhận thấy rằng thịt chín hóa học thì có độ tiêu hóa cao, ngon hơn, nấu nướng nó cho nhiều hương vị hơn, nước ngọt hơn thịt được bảo quản lạnh hương vị ngon thể hiện rõ sau khi giết 2 ngày, sau

5 ngày thì hương vị rất tốt Chính là do quá trình tạo thành những chất dễ bay hơi không ngừng tăng lên Vị của thịt ngọt có liên quan tới hàm lượng axit glutamin và các muối của nó trong thịt khi nấu nướng, nhờ sự đề amin hóa nhóm amit của glutamin

Còn đối với các ngay sau khi kết thúc quá trình tê cóng thì bắt đầu ngay sự phân hủy mô cơ liên kết (nhất là colagen) làm cá ươn nhanh, sinh mùi hôi

d Giai đoạn phân hủy sâu sắc:

Đây là quá trình phân hủy các thành phần cơ bản của bắp thịt động vật như protit, lipit Quá trình thủy phân protit do men thủy phân pepticlaza và catepxin phá các liên kết peptit và polipeptit

Phân hủy mỡ là Clo men lipaza

* Kết luận chung: những biến đổi bên trong bắp thịt khi làm lạnh là kết quả nọ

tương tác phức tạp cảu nhiều nhân tố từ bên trong lẫn bên ngoài lên các thành phần cấu tạo bắp thịt, lên các quan hệ giữa các thành phần ấy lên chức năng hoạt hóa các thành phần ấy

2.3.3 Điều kiện làm lạnh sản phẩm trong phòng bảo quản:

Để làm lạnh thực phẩm cần phải tiến hành trong các thiết bị, các phòng làm lạnh riêng để hạ nhiệt độ của sản phẩm được nhanh và hiệu quả hạ nhiệt độ của sản phẩm được nhanh và hiệu quả cao Nhưng có trường hợp nguyên liệu nhiều nên phải tiến hành làm lạnh ngay trong phòng bảo quản, nhưng phải tuân theo các điều kiện sau:

- Số lượng sản phẩm “nóng” (mới đưa vào) không được nhiều quá năng suất thiết bị làm lạnh đã tính toán (chỉ khoảng ≈ 8% thể tích phòng/ ngày đêm) vì khi tăng nhiệt độ không khí và độ ẩm của sản phẩm đang bảo quản thì dễ bị mốc và hỏng sản phẩm

- Sản phẩm “nóng” phải xếp ở vùng lạnh nhất (gần dàn ống lạnh, gần rãnh không khí lạnh thổi vào) để làm lạnh được nhanh chóng

- Mẽ sản phẩm “nóng” chỉ được đưa vào phòng khi mẻ trước đó đã làm lạnh xong

- Giai đoạn chế độ điều tiết (hay điều hòa): khi ấy sự biến đổi của nhiệt độ tại các điểm khác nhau của vật không còn phụ thuộc vào nhiệt độ của trường nhiệt ban đầu nữa mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm lạnh và được xem là qui luật chung: quy luật chế độ điều tiết

- Giai đoạn cân bằng nhiệt: đặc trưng bằng sự cố định nhiệt độ tại tất cả các điểm của vật và nhiệt độ của vật bằng nhiệt độ môi trường làm lạnh Thực tế rất khó đạt được tới sự đồng nhất nhiệt độ giữa vật và môi trường vì đòi hỏi thời gian dài

Các thí nghiệm chứng tỏ răng quá trình làm lạnh thực phẩm chủ yếu đạt đến giai đoạn chế độ điều tiết (làm lạnh sơ bộ vẫn ở giai đoạn không điều tiết)

* Định luật điều tiết: tại bất kỳ điểm nào của vật thể làm lạnh, tốc độ làm lạnh đều tỉ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ tại điểm đó với nhiệt độ của môi trường

dt

= -m (t-t0) (1) Với:

t0: nhiệt độ của môi trường làm lạnh

t: nhiệt độ tại một điểm nào đó của thực phẩm, thường là giá trị cho trước theo yêu cầu công nghệ

m: hệ số tỉ lệ (nhịp làm lạnh) m phụ thuộc vào hình dạng của sản phẩm, vào hệ

số dẫn nhiệt của sản phẩm thực phẩm, phụ thuộc vào hệ số cấp nhiệt, vào chuẩn số Bi Thường m được xác định bằng thực nghiệm:

0tt

e-mt =

0 d

0 t t

t t

t t

t t

Chế độ làm lạnh được xem là một hàm số của nhiều biến số, thay đổi theo tính chất, tình trạng của sản phẩm, điều kiện trang thiết bị, yêu cầu sử dụng của sản phẩm sau khi làm lạnh Mỗi giai đoạn phát triển của kỹ thuật lạnh và ở muối nước có thông

dụng một kỉeu hay một số kiểu thiết bị nên cũng có những chế độ làm lạnh khác nhau, dùng nhiều môi trường làm lạnh khác nhau

Làm lanh trong môi trường không khí theo những qui chuẩn hiện hành chung cho các loại như sau (Liên Xô):

10C, nói chung làm sao tăng nhanh tốc độ làm lạnh cơ thể cho sản phẩm quá lạnh, nhưng tránh để đóng băng trong sản phẩm Đối với rau quả thì phải chú ý thay đổi không khí để chúng hô hấp, duy trì sự sống

2.4.2 Các phương pháp làm lạnh thực phẩm:

1 Làm lạnh thị gia súc (trâu, bò, lơn)

a Các phương pháp làm lạnh thịt:

Dựa vào môi trường làm lạnh ta có các phương pháp sau:

+ Làm lạnh trong môi trường ẩm:

Phương pháp này được áp dụng từ lâu trước tiên ở Anh Phương pháp này tránh được phần lớn các hiện tượng tổn hao khối lượng, oxi hóa mỡ, vitamin song lại gặp nhược điểm là sản phẩm bị ẩm bề mặt và bị thấm muối, do vậy phương pháp này không dùng cho một số trường hợp sản phẩm kỵ ẩm, kỵ thấm muối nên dùng phương pháp ướt gián tiếp của sản phẩm được gọi bằng nilông, giấy bóng vì nhúng vào nước muối hạng phun nước muối lên cơ thể làm lạnh thịt phủ tạng trong nước đá hay nước muối có t0 = -40C chỉ mất 5 giờ, đối với mỡ thì dùng nước lạnh có t0 =2 ÷

30C, T = 4h

+ Làm lạnh trong môi trường khí:

Chủ yếu dùng không khí lạnh, tùy theo nhiệt độ của không khí chia làm 2 phương pháp:

- Làm lạnh chậm (phương pháp cổ điển): thịt ở dạng nữa hay nguyên con được làm lạnh trong các phòng lạnh có t0KK = 0 ÷ 20C, Tkk = 85 ÷ 900%, vKK = 0,2 ÷ 0,30m/s Quá trình làm lạnh xảy ra chậm (T = 24h) cho nên quá trình tự phân hủy xảy ra nhiều trước khi hoàn thành quá trình làm lạnh, sự lây nhiễm VSV đối với sản phẩm rất lớn,

sự phân phối nhiệt độ trong phòng không đều thịt nóng đưa vào và sản phẩm lấy ra không ổn định do đó ảnh hưởng đến chế độ điều chỉnh các thông số tối ưu

- Làm lạnh nhanh: khi làm lạnh nhanh nhiệt độ của phòng phải chọn cho thích hợp để tăng tốc độ làm lạnh, nhưng không được quá thấp để tránh sự đóng băng của dịch bào, và cần tăng cường lưu thông không khí trong thiết bị làm lạnh

Phương pháp làm lạnh nhanh chia ra làm 2 giai đoạn:

+ Giai đọan 1: làm lạnh nhanh thịt trong không khí lạnh có nhiệt độ tương đối thấp

+ Giai đoạn 2: Để cân bằng nhiệt độ của thịt và không khí hịên nay trên thế giới

áp dụng một số chế độ làm lạnh mới

CHDC Đức:

Giai đoạn 1: t0KK = -50C, vKK = 3 ÷ 4m/s (cho lợn)

t0KK = -10C, vKK = 2 ÷ 3m/s (cho bò) Thời gian giai đoạn này 1,5 ÷2h

Giai đoạn 2: t0KK = -10C (lợn), +20C (bò), vKK = 2m/s (cho lợn), ϕKK = 95% Thời gian làm lạnh T = 13 ÷ 14h (lợn), T = 20 ÷24h (bò)

- Phòng làm lạnh có vòi phun không khí không khí lạnh được phun trực tiếp lên sản phẩm nên quá trình trao đổi nhiệt xảy ra nhanh hơn

- Hệ thống phòng lạnh có trần giả: phòng lạnh được chia làm 2 ngăn:

Không khí lạnh trực tiếp được phun vào phòng

- Hầm làm lạnh có dàn ống bố thí xen kẻ lúc này quá trình trao đổi nhiệt được tăng cường, nhờ trao đổi nhiệt bức xạ nên tốn hao năng lượng ít hơn so với hệ thống dùng quạt

Nhược: Con vật bị kéo dài ra, cản trở định hình khi bao gói, xếp hàng

b Làm lanh hai giai đoạn: Làm nguội và làm lạnh

Giai đoạn 1: Làm nguội con vật đến nhiệt độ không khí chung quanh 16 ÷ 180C, sau đó đem phân loại, xếp thùng

Giai đoạn 2: Làm lạnh tăng cường để con vật đạt t0 = 3 ÷ 40C

Ưu: Đảm bảo định hình con vật

Nhược: kéo dài T, gây tổn thất chất lượng sản phẩm và tăng diện tích sản xuất

c Làm lạnh bằng tunen:

Sử dụng loại tunen lạnh có t0KK = -0,5 ÷ -20C , vKK = 4m/s, ϕKK = 85 ÷ 90% Con vật xếp lên khung của xe, con này gối lên con kia với góc xếp 300 đưa vào tunen làm lạnh đến nhiệt độ bên trong con vật đạt 60C, thời gian làm lạnh 4 ÷ 6h ở ngỗng, 2÷3 ở gà và vịt Để giảm thời gian làm lạnh thì chỉ có thể chỉ làm lạnh đến mức độ nào

đó rồi chuyển sang phòng bảo quản lạnh, ở đó tiếp tục làm lạnh sao cho 4,5 ngày sau thì con vật đạt nhiệt độ 3 ÷ 40C

d Các phương pháp khác:

Nhiều nước trên thế giới dùng phương pháp nhúng gia cầm trong nước lạnh hay hỗn hợp đá nước Làm lạnh trong hỗn hợp đá - nước thì tăng nhanh tốc độ làm lạnh, giảm tổn hao khối lượng Còn làm lạnh bằng tuyết hay đá bột thì chỉ mất 1 ÷ 1,5h

Nếu phải sản xuất trong 10 ÷ 15 ngày thì làm lạnh trong nước lạnh có thêm chất chống VSV (nước sát trùng)

3 Làm lạnh cá:

Yêu cầu cá phải được làm lạnh nhanh để tránh sự tác hại của hệ thống men của

cá và của VSV, bảo vệ nguồn vitamin A, D, B là nguồn cung cấp vitamin quan trọng cho người Thường phải làm lạnh cá đến gần bằng điểm dịch bào của nó, thường

tđb = 0,6 ÷ -20C cá biển có nồng độ dịch bào cao hơn cá hồ ao nên có thể làm lạnh tới

-20C

Trong kỹ thuật làm lạnh cá thường dùng môi trường lỏng và rắn lạnh nước đó Còn môi trường khí thì làm lạnh chậm, sản phẩm sau khi làm lạnh và bảo quản mất nhiềun giá trị cảm quan bên ngoài nên ít được dùng

a Làm lạnh bằng môi trường rắn (ướp cá bằng đá)

Đá dùng ướp cá phải bảod dảm vệ sinh để chống lây nhiễm VSV thêm cho cá Khi ướp cá bằng đá thì ở giai đoạn đầu chúng chỉ tiếp xúc nhau ở một số điểm nào đó của bề mặt, dần dần do đá tan ra (nhất là phần tiếp xúc với cá) nên bề mặt tiếp xúc càng tăng, đá càng chặt hơn, và quanh cá nhanh chóng tạo ra một màng dịch lạnh, truyền nhiệt nhanh Đá đập vụn thì dùng rất lợi, làm lạnh được nhanh và không làm đập nát cá

Thời gian làm lạnh phụ thuộc vào kích thước cá, kích thước đá, số lượng đá, và nhiệt độ ban đầu

Nếu cá có độ dạy 5,5cm , t0bct = 200C lượng đá sử dụng chiếm 100% so với khối lượng cá, thì thời gian để làm lạnh cá xuống 10C phụ thuộc vào kích thước của đá như sau:

Đá có kích thước 1 x 4 cm thời gian làm lạnh 89 phút

Ta thấy trong khoảng 75 ÷ 100% thì thời gian chênh lệch không đáng kể nên tốt nhất lấy tỉ lệ đá 75%

Ưu điểm: phương pháp làm lạnh cá bằng đá thì tiện lợi, đơn giản và làm lạnh nhanh

Nhược điểm: gây tác hại cho cơ học đối với cá

b Làm lạnh trong môi trường lỏng:

Môi trường lỏng thường dùng để làm lạnh cá là dung dịch NaCl, nước lạnh, nước biển làm lạnh nước biển hay dung dịch NaCl có nồng độ tương ứng được làm lạnh tới -1,50C Đáng chú ý là khi làm lạnh cá trong nước biển thì khối lượng tăng tới 11,5% so với khối lượng ban đầu vì cá tương, khắc phục sự trương ấy bằng cách suất thẩm tháu của cá và môi trường lỏng Ngoài ra hàm lượng Kali giảm mà hàm lượng Natri tăng, tổn thất nitơ 3,8% so với tỉ lệ protein và 18 ÷ 60% axitamin tự do

Thời gian làm lạnh cá trong nước biển như sau: