Đang tải... (xem toàn văn)
Khi hạ nhiệt độ thực phẩm đến điểm đóng băng nhưng nước trong tế bào vẫn chưa bắt đầu kết tinh, mà thường phải làm lạnh thực phẩm đến nhiệt độ nào đó thấp hơn điểm đóng băng thì nướ[r]
(1)BÀI : XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ, THỜI GIAN VÀ VẬN TỐC LÀM LẠNH
I SẢN PHẨM THỰC PHẨM - MỘT HỆ THỐNG KEO PHỨC TẠP, LÀ ĐỐI TƯỢNG CỦA KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐƠNG THỰC
PHẨM
Mơ tế bào thực phẩm cấu trúc keo phức tạp có nhiều cấu tử tan nước alubumin, muối khống, axit hữu cơ, nhóm vitamin tan nước (Vitamin A, B, C) số cấu tử tan mỡ, dầu khác
Khi hịa tan chất rắn vào dung mơi tinh khiết nhiệt độ đóng băng dung dịch thấp nhiệt độ đóng băng dung mơi tinh khiết
Độ giảm nhiệt độ đóng băng (∆t) hay cịn gọi chậm đơng, giảm áp suất dung dịch với áp suất dung môi tinh khiết
Từ định luật Bladen Raun, độ giảm nhiệt độ đóng băng dung dịch có liên hệ với khối lượng phân tử nồng độ chất tan, xác định sau:
∆t = ε ( C)
M
C 0
Trong đó:
+ C: Nồng độ chất tan 1000 gam dung môi + M: Phân tử lượng chất tan
+ ε: Hằng số nghiệm lạnh phân tử dung mơi biểu thị độ giảm nhiệt độ đóng băng hịa tan mol chất không điện ly Đối với nước dung mơi ε = 1,848 ≈ 1,850
(2)Các thực phẩm thịt, cá, trừng chủ yếu gồm chất hữu cơ, đặc trưng prôtit Phân tử lượng prôtit lớn (từ 17.000 đến 30.000) Do độ giảm nhiệt độ đóng băng (∆t) khơng lớn
Chẳng hạn, nhiệt độ đóng băng thịt, kem, trứng, cá nước ngọt, sữa khoảng 0,5 ÷ 0,830C
Nhiệt độ đóng băng rau quả, dao động phụ thuộc vào thành phần hóa học khoảng -1 ÷ -0,60C có loại nhiệt độ đóng băng thấp tới -2,400C (cam, quýt) -2,57 (tỏi)
Thực phẩm môi trường thích hợp cho hoạt động enzim thân thực phẩm phát triển vi sinh vật từ bên xâm nhập vào Việc bảo quản lâu dài thực phẩm nhằm đảm bảo cung cấp nguyên liệu cho ngành sản xuất chế biến thực phẩm (nhất ngành đồ hộp) thực phẩm nhân dân địi hỏi phải tiến hành làm lạnh đơng bảo quản lạnh đông thực phẩm: nhiệt độ tâm thực phẩm t1≤ -60C Ở điều ấy, phần lớn nước thực phẩm (trước tiên toàn nước tự nước liên kết yếu) chuyển sang dạng kết tinh rắn Lượng nước kết tinh dạng tinh thể nước tinh thiết nhiều nồng độ dịch bào lại ngày tăng lên Do đó, nhiệt độ đóng băng giảm Tuy nhiên, khơng thể kết tinh tồn lượng nước có thực phẩm cho dù có làm lạnh đơng đến điểm ơtecti (khoảng 650C)
Lượng nước kết tinh hàm số phụ thuộc vào nhiệt độ sản phẩm làm lạnh đông Có thể tính là:
[ ] (%) ) t ( t lg ω B ω A ω kp − + + = Trong đó:
+ ω: Tính theo % số lượng nước chung thực phẩm + A.ω B.ω: Hằng số thực nghiệm cho loại sản phẩm
+ t tkp : Nhiệt độ trung bình cuối nhiệt độ kết tinh sản phẩm lấy giá trị tuyệt đối
(3)Khi hạ nhiệt độ thực phẩm đến điểm đóng băng nước tế bào chưa bắt đầu kết tinh, mà thường phải làm lạnh thực phẩm đến nhiệt độ thấp điểm đóng băng nước kết tinh Đó gọi tượng lạnh thực phẩm
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới lạnh thực phẩm Trước tiên phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo hệ thống keo thực phẩm ấy, đặc tính nhiệt lý thuộc vào tốc độ làm lạnh đông Chẳng hạn kỹ thuật làm lạnh đông nhanh q lạnh thường từ -6 ÷-110C, cần làm lạnh đơng chậm -60C Cho nên biểu đồ làm lạnh đơng thực phẩm ta thường thấy có điểm gẫy, nhiệt độ sản phẩm giảm xuống điểm đóng băng nhiên tăng lên điểm đóng băng, giữ lại nguyên điểm đóng băng Đó nhiệt độ thải kết tinh tức thời hàng loạt vô số kết tinh thể nước đá
Người ta đo biến đổi nhiệt độ thực phẩm nhiệt kế thủy ngân hay nhiệt kế rượu thường
Tốc độ làm lạnh đông tiêu quan trọng tới hiệu làm lạnh đông chất lượng thực phẩm Việc làm lạnh đông thực phẩm trực tiếp môi trường lỏng cho ta tốc độ làm lạnh đông lớn, rút ngắn thời gian làm lạnh đông, tạo tinh thể đá nhỏ bé đặn tế bào thực phẩm, bảo vệ nhiều tính chất ban đầu thực phẩm Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp áp dụng rộng rãi tất loại thực phẩm không cho phép thấm ướt môi trường (nước lạnh)
Theo quy định, sản phẩm cuối trình làm lạnh đơng nhiệt độ tâm cuối tte < -60C, tỷ số chiều dày lớp sản phẩm làm lạnh đơng (tính tới tte < -60C) thời gian làm lạnh đông gọi tốc độ làm lạnh đơng (theo phương pháp tính Plan)
Thời gian để đạt nhiệt độ tâm sản phẩm xem τ lạnh đông
II PHẦN THỰC NGHIỆM
1 Chuẩn bị dụng cụ nguyên liệu a Mô tả dụng cụ, phương tiện thí nghiệm
(4)1 Nhiệt kế lạnh -300C ÷ +600C
2 Ống nghiệm φ18-20mm đựng dung dịch thí nghiệm Ống nghiệm φ = 20-24mm
Nhiệt kế lạnh cắm vào dung dịch thí nghiệm qua nút bấc: Bầu nhiệt kế ngập lịng dung dịch 2cm (khơng nhiệt kế chạm thành ống nghiệm)
Giữa ống (2) (3) có khoảng trống (khơng khí đệm) nhằm giảm tốc độ làm lạnh đông (để dễ quan sát) Miệng ống nghiệm (3) thiết phải trùm tồn cột chất lỏng thí nghiệm ống nghệm (2) Khi tiến hành thí nghiệm, ý đặt cho mức môi trường làm lạnh (nước muối) cao mức chất lỏng ống nghiệm (2)
Để xác định nhiệt độ đóng băng, thời gian tốc độ đóng băng thực phẩm (tpk, τkp vkp) cần phải chuẩn bị:
Túi polyetylen: Túi polyetylen phải dán nhiệt hai lần (đảm bảo thật kín) để bọc chuối nguyên
Kích thước túi: φ = 35- 45mm dài l = 25-30cm, đầu túi để hở miệng
a Nguyên liệu
Đối tượng thí nghiệm bao gồm nước cất, dung dịch nước muối, chuối tiêu, đu đủ, trứng
Nguyên liệu phải chuẩn bị từ trước
Dung dịch nước muối (NaCl) N1% ; N2% theo khối lượng
* Chuối tiêu
Dùng loại chuối tiêu phổ biến dụng sản xuất đồ hộp Việt Nam hai độ chín: chuối xanh (giã kỹ) chuối vừa chín trứng cuốc (thường dùng loại chuối chín tới, chín)
Chuối sống: Để ngun
Chuối chín: Bóc vỏ, cắt khúc dài 50mm
* Đu đủ
Dùng hai loại:
(5)Quả chín vừa chín 1/2 quả, xẻ làm 8, lấy phần dày cắt thành khúc x x 5cm (1 bề dày quả)
* Trứng
Dùng với hai loại trứng gà trứng vịt (dùng trứng mới) Dùng dao sắt khẽ khoét lỗ nhỏ đầu vỏ trứng vừa bầu nhiệt kế Sau lắp nhiệt kế vào, bầu nhiệt kế (đặt tâm hình học trứng) dùng parafin bịt kén kẽ hở để tránh vị trùng xâm nhập vào trứng Công việc tiến hành trước thí nghiệm khơng chuẩn bị lâu từ trước
*Khoai tây khoai lang:
Để nguyên củ cắt thành hình cờ, kích thước vừa vặn lớn có
2 Thao tác tiến hành
Tất q trình thí nghiệm phải tiến hành từ nhiệt độ mơi trường ổn định Do đó, phải đợi cho hệ thống máy lạnh đạt chế độ làm việc ổn định (do cán phụ trách máy lạnh điều khiển)
a Xác định điểm đóng băng
Mỗi nhóm thí nghiệm đồng thời phần với mẫu, loại chọn bốn ống nghiệm nhỏ (ống nghiệm số 2) giống ống nghiệm lớn (ống nghiệm số 3) giống (nghĩa giống cỡ lớn độ dày, độ dài không quan trọng) Bốn nhiệt kế giống (cùng có độ giống đo đối tượng) Phần cán phịng thí nghiệm chuẩn bị hộ Sinh viên tự lắp theo hình vẽ (1) cán hướng dẫn kiểm tra lại
Dung dịch muối NaCl nồng độ N1% khối lượng pha sẵn (mỗi nhóm thí nghiệm với nồng độ riêng)
Khi bắt đầu thí nghiệm nhóm phải chuẩn bị sẵn phân công cụ thể để tiến hành theo dõi, đo đạc ghi chép
Chú ý: Để cho nước mơi trường lạnh cao hay ngang mức chất lỏng thí nghiệm ống nghiệm (2)
Nhiệt kế đo nhiệt độ môi trường lạnh độ sâu nhiệt kế đo nhiệt độ lỏng thí nghiệm, ý chênh lệch số nhiệt kế
(6)Đặc điểm nguyên liệu thí nghiệm:
Bảng Mẫu thí nghiệm
Mẫu I Mẫu II
TT Đại lượng đo
No.1 No.2 No.1 No.2 Kích thước (cm) dày x rộng x
dài
2 Độ sâu cắm nhiệt kế (cm) Đường ngắn dòng
nhiệt (cm)
* Ghi chú: Nếu mẫu No.1 No.2 giống ghi III BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
Vì điều kiện phịng thí nghiệm nên tiến hành thu thập tài liệu làm chung phần báo cáo phải làm riêng sinh viên
1 Theo thực nghiệm
a Nhiệt độ kết tinh của nguyên liệu thực phẩm: tkp
- Vẽ biểu đồ kết tinh thực phẩm t0C theo thời gian làm lạnh t = f (τ) - Xác định độ lạnh ∆tql nhiệt độ đóng băng tkp biểu đồ - Đây làm lạnh đông nhanh hay chậm? Tại sao?
b Từ biểu đồ xác định:
Thời gian τ mà tâm sản phẩm đạt -60C Đó thời gian làm lạnh đông sản phẩm τkp (phút)
Tốc độ làm lạnh nguyên liệu khác tính theo cơng thức thực nghiệm sau:
τ δ
v= ; cm/s m/h
(7)2 Tính tốn lý thuyết
Tốc độ làm lạnh đơng: Tính loại tốc độ làm lạnh đơng loại nguyên liệu theo công thức lý thuyết Plan (trang 142 - giáo trình "Cơ sở kỹ thuật lạnh thực phẩm" môn soạn)
Dự trù dụng cụ, hóa chất nguyên liệu: * Dụng cụ
+ Nhiệt kế thủy ngân rượu lạnh : 05 + Thước kẻ ly không rỉ : 01 + Dùi sắt φ 6-8 mm : 01 + Đồng hồ bấm giây :
+ Dao inox : 02
+ Đèn cồn : 02
+ Ống nghiệm φ 18-20 : 04 + Ống nghiệm φ 20-24 : 04 * Hóa chất
+ Dung dịch muối NaCl, N1, N2 : 02 lọ
+ Parafin : 100 gam
+ Polyetylen (túi) :
+ Nước cất (3 lần) : 02 lít
* Nguyên liệu
+ Chuối tiêu : 02
+ Khoai tây (củ thật to) : 04 củ
+ Khoai lang : 04 củ
+ Thay đu đủ trứng cá : 02