Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ trong quá trình chiên chân không đến chất lượng sản phẩm snack cá tra

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN ĐÌNH DIỆN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TRONG Q TRÌNH CHIÊN CHÂN KHƠNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM SNACK CÁ TRA Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số : 8540101 Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Hà Hải TS Vũ Thị Kim Oanh NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết số liệu luận văn nghiên cứu trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn, thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Đình Diện i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Thị Kim Oanh - Bộ môn Công nghệ sau thu hoạch - Khoa Công nghệ thực phẩm, người hướng dẫn trực tiếp tận tình bảo cho tơi, đồng thời tạo điều kiện tốt cho thực hồn thành luận văn tốt nghiệp Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Lê Hà Hải hướng dẫn, giúp đỡ tơi để tơi hồn thiện luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Ban Giám Đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Công nghệ sau thu hoạch, Khoa Công nghệ thực phẩm – Học viện Nông Nghiệp Việt Nam tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập, thực đề tài hoàn thành luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Đình Diện ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii Trích yếu luận văn viii Thesis abstract x Phần Mở đầu 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Mục tiêu chung 1.2.2 Mục tiêu cụ thể Phần Tổng quan tài liệu 2.1 Ðặc điểm thực phẩm chiên xu hướng nghiên cứu phát triển sản phẩm 2.2 Tình hình khai thác chế biến cá tra Việt Nam 2.3 Công nghệ chiên chân không 2.3.1 Những biến đổi dinh dưỡng trình chiên 2.3.2 Đặc điểm dầu chiên biến đổi chất lượng dầu trình chiên 10 2.3.3 Qúa trình truyền nhiệt truyền chất, mối quan hệ vật liệu dầu chiên 13 2.3.4 Sự biến đổi cấu trúc vật liệu trình chiên yếu tố ảnh hưởng 14 2.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ chế biến Snack từ nguyên liệu thủy sản 17 2.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 17 2.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 17 2.4.3 Đặc điểm tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm snack thủy sản 17 2.5 Thiết bị chiên chân không 18 2.5.1 Nguyên tắc làm việc 18 2.5.2 Phân loại thiết bị chiên 19 Phần Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu 20 3.1 Đối tượng, vật liệu nghiên cứu 20 iii 3.2 Nội dung nghiên cứu 21 3.2.1 Nghiên cứu, lựa chọn phương pháp sơ chế, xử lý nguyên liệu tiền chế biến 21 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số cơng nghệ q trình chiên chân đến chất lượng sản phẩm snack cá tra 21 3.3 Phương pháp nghiên cứu 21 3.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 21 3.3.2 Phương pháp phân tích chất lượng kỹ thuật sử dụng 23 3.3.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 31 Phần Kết thảo luận 33 4.1 Đánh giá thành phần hóa học cấu trúc nguyên liệu cá tra có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Snack 33 4.1.1 Kết xác định thành phần hóa học cấu trúc cá tra 33 4.1.2 Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu chiên đến chất lượng snack cá Tra sau chiên 33 4.2 Ảnh hưởng xử lý độ ẩm nguyên liệu đến chất lượnG Snack cá tra 34 4.3 Ảnh hưởng xử lý lạnh đông đến chất lượng Snack cá tra 36 4.4 Ảnh hưởng nhiệt độ dầu chiên đến chất lượng Snack cá tra 39 4.5 Ảnh hưởng áp suất chiên chân không đến chất lượng Snack cá tra 40 4.6 Ảnh hưởng thời gian chiên chân không đến chất lượng Snack cá tra 41 4.7 Sơ hồn thiện quy trình cơng nghệ sơ chế chế biến Snack cá tra kỹ thuật chiên chân không 43 Phần Kết luận 46 Tài liệu tham khảo 47 Phụ lục 49 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam NN Nông nghiệp CNSTH Công nghệ sau thu hoạch TTCB Trung tâm chế biến CNTP Công nghệ thực phẩm CNSH Công nghệ sinh học ĐH Đại học VSATTP Vệ sinh an toàn thực phẩm v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng cá Tra Bảng 2.2 Tỷ lệ phần trăm khối lượng cá Tra Bảng 2.3 Cơ cấu sản phẩm giá bán siêu thị năm 2011 Bảng 2.4 Tổng hợp điều kiện chân không chế biến sản phẩm Bảng 2.5 Ðặc tính số loại dầu chiên có nguồn gốc từ thực vật 10 Bảng 2.6 Đặc điểm, quy cách giá bán số sản phẩm snack cá Cơm Việt Nam dạng chiên giòn 17 Bảng 2.7 Đặc điểm, quy cách giá bán số sản phẩm snack cá Cơm xuất xứ nhập 18 Bảng 4.1 Thành phần hóa học cấu trúc loại cá tra 33 Bảng 4.2 Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu chiên đến chất lượng cá Tra chiên 34 Bảng 4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ dầu chiên đến chất lượng snack cá tra 39 Bảng 4.4 Ảnh hưởng áp suất chiên chân không đến chất lượng snack cá tra 41 Bảng 4.5 Ảnh hưởng thời gian chiên đến chất lượng cá Tra chiên 42 Bảng 4.6 So sánh số tiêu chất lượng snack cá tra sơ chế xử lý tiền chế biến chiên chân không từ kết lựa chọn nghiên cứu 45 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Mô 2D di chuyển ẩm lát khoai tây (5, 10, 30, 60, 180, 360 giây) 13 Hình 2.2 Mơ 2D hấp thụ dầu lát khoai tây (5, 10, 30, 60, 180, 360 giây) 13 Hình 2.3 Trạng thái cấu trúc cá đậu hũ điều kiện chiên khác 15 Hình 2.4 Các mẫu chụp cấu trúc cà tím chiên với phương pháp xử lý tiền chế biến: không xử lý (A), tráng chitosan (B), tráng CMC (C), SO2 nhúng (D), NaCl nhúng (E), xử lý chần nước nóng (F) xử lý chần nước (G) 16 Hình 2.5 Thiết bị chiên chân không suất 20kg nguyên liệu/mẻ số sản phẩm áp dụng để sản xuất 19 Hình 2.6 Thiết bị chiên chân khơng Viện Cơ điện NN&Cơng nghệ STH 19 Hình 3.1 Hình ảnh miếng cá tra đưa khỏi tủ lạnh đông 20 Hình 3.2 Ảnh miếng cá tra cắt hình vng theo tỉ lệ 22 Hình 3.3 Hình chiếu cầu mầu 27 Hình 3.4 Các dụng cụ dùng phương pháp đâm xuyên 29 Hình 3.5 Dụng cụ, thiết bị phương pháp nén Kramer 31 Hình 4.1 Ảnh hưởng xử lý ẩm nguyên liệu đến độ cứng cá tra chiên 35 Hình 4.2 Ảnh hưởng xử lý ẩm nguyên liệu đến độ giịn cá tra chiên 35 Hình 4.3 Ảnh hưởng xử lý ẩm nguyên liệu đến độ rỗng xốp cá tra chiên 36 Hình 4.4 Ảnh hưởng xử lý lạnh đông đến độ cứng snack cá tra 37 Hình 4.5 Ảnh hưởng xử lý lạnh đơng đến độ giịn snack cá tra 37 Hình 4.6 Ảnh hưởng xử lý lạnh đông đến độ rỗng snack cá tra 38 Hình 4.7 Sản phẩm snack cá tra 42 vii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Đình Diện Tên luận văn: nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ q trình chiên chân khơng đến chất lượng sản phẩm snack cá tra Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 8540101 Tên sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Xác định ảnh hưởng số thông số công nghệ trình xử lý ngun liệu chiên chân khơng đến chất lượng sản phẩm snack cá tra, từ lựa chọn chế độ chiên phù hợp cho sản phẩm snack cá tra, nhằm tạo sản phẩm snack cá tra có chất lượng thị trường đón nhận Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp bố trí thí nghiệm: a) Xác định phương pháp sơ chế, xử lý nguyên liệu tiền chế biến Chúng tiến hành thu mua cá tra từ siêu thị big c mang phịng thí nghiệm Trung tâm Nghiên cứu chế biến nông sản thực phẩm(TTCB) - Viện Cơ điện nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch để tiến hành thí nghiệm nghiên cứu Từ đó, xác định ảnh hưởng kích thước nguyên liệu, độ ẩm, xử lý lạnh đông, nhiệt độ dầu chiên, áp suất chiên chân không, thời gian chiên => Để chọn phương pháp tốt để tiến hành sản xuất công nghiệp b) Phương pháp phân tích chất lượng kỹ thuật sử dụng  Xác định hàm lượng protein: theo TCVN 10791:2015 Phương pháp :xác định hàm lượng nito tổng số protein thơ Ngun tắc:vơ hóa cá tra axit sunfuric đậm đặc, nito có mẫu thử chuyển thành amon sunfat Dung kiềm đặc đẩy amoniac khỏi amon sinfat máy cất đạm thạo thành amon hydroxyt, định lượng axit  Xác định hàm lượng lipid: TCVN 3703 : 2009 Phương pháp Dung phương pháp thủy phân axit Nguyên tắc: miếng cá thủy phân axit clohydric chất béo mẫu chiết dung mơi hữu sau sấy khơ cân  Đo màu sắc máy đo Milota 610 Cách tiến hành: sử dụng máy đo màu Chroma metter CR400 viii  Xác định độ ẩm: Bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi  Độ cứng (kg/cm2 N): Độ cứng tiến hành theo phương pháp Kramer Shear Cell Otawa Cell Đo phương pháp đâm xun  Đơ độ giịn (kg/cm2 N): Độ giòn tiến hành theo phương pháp Kramer Shear Cell Otawa Cell, phương pháp nén Kramer  Ðộ rỗng xốp (%):Phương pháp xác định sử dụng cồn ethanol gọi phương pháp thấm ướt  Phương pháp thống kê xử lý số liệu Các số liệu phân tích xử lý phân tích thống kê sử dụng phần mềm SPSS phiên 20.0 Duncan’s Multiple Range Test (P ≤ 0.05) để so sánh, đánh giá khác công thức thí nghiệm Kết kết luận Cá tra nguyên có trọng lượng từ 1,0 - 1,5kg/con phi lê cắt thành miếng có kích thước dài x rộng x dày 1,2 x 1,2 x 1,2cm, có độ ẩm từ 40 đến 70%, xử lý lạnh đông -200C, chiên dầu chiên công nghiệp nhiệt độ 120°C, áp suất chiên nhỏ 400 mmHg có tính chất lý giịn xốp có chất lượng cảm quan tốt ix kích thước nguyên liệu Trong độ ẩm có ảnh hưởng quan trọng yếu tố có ảnh hưởng đến cấu trúc q trình chiên Kết thí nghiệm với 03 nhiệt độ xử lý 400C; 500C 600C với khoảng thời gian khác nhằm đạt đến ngưỡng độ ẩm nguyên liệu trước chiên từ 10% đến 70% với 03 tiêu lý quan trọng độ cứng, độ giòn độ rỗng xốp sản phẩm cá tra chiên Độ ẩm Độ cứng (kg/m2) biểu diễn Hình 4.1; 4.2 4.3 140 120 100 80 60 40 20 Mẫu xử lý 40°C Mẫu xử lý 50°C Mẫu xử lý 60°C 10 30Độ ẩm (%) 40 20 50 60 Độ cứng (kg/m2) Hình 4.1 Ảnh hưởng xử lý ẩm nguyên liệu đến độ cứng cá tra chiên 40 Độ ẩm Độ giòn (kg/m2) 35 30 25 Mẫu xử lý 40°C 20 Mẫu xử lý 50°C 15 Mẫu xử lý 60°C 10 Độ ẩm (%) 10 20 30 40 50 60 69 Độ giịn (kg/m2) Hình 4.2 Ảnh hưởng xử lý ẩm nguyên liệu đến độ giòn cá tra chiên 35 0.5 Độ rỗng Độ(kg/m2) ẩm 0.4 Mẫu xử lý 40°C Mẫu xử lý 50°C Mẫu xử lý 60°C 0.3 0.2 0.1 10 20 30 40 50 60 69 Độ ẩm (%) Độ rỗng (kg/m2) Hình 4.3 Ảnh hưởng xử lý ẩm nguyên liệu đến độ rỗng xốp cá tra chiên Về ảnh hưởng nhiệt độ xử lý: với độ ẩm nguyên liệu đầu vào, nhiệt độ xử lý giảm snack cá tra chiên có độ cứng giảm, độ giịn tăng độ rỗng xốp tăng Đơn cử độ ẩm nguyên liệu 60%, xử lý nhiệt độ 600C có độ cứng, độ giòn, độ rỗng xốp tương ứng 42,6 kg/cm2; 31,8 kg/cm2; 0,421% Trong tiêu xử lý 500C tương ứng 44,46 kg/cm2; 29,7 kg/cm2; 0,402 % xử lý 400C tương ứng 36,8 kg/cm2; 33,4 kg/cm2; 0,425% Về ảnh hưởng độ ẩm nguyên liệu đầu vào: với chế độ xử lý, độ ẩm nguyên liệu giảm độ cứng sản phẩm tăng, độ giòn giảm độ rỗng xốp giảm Đơn cử: với nhiệt độ xử lý 500C, sản phẩm cá tra chiên với độ ẩm nguyên liệu đầu vào giảm từ 70% đến 10% độ cứng cá chiên tăng tương ứng từ 36,8 kg/cm2 đến 112,1 kg/cm2, độ giòn giảm từ 33,4 kg/cm2 đến 16,6 kg/cm2 độ rỗng xốp giảm từ 0,425% đến 0,187% Điều giải thích độ ẩm ngun liệu q trình chiên hóa hơi, giãn nở tạo lỗ rỗng xốp khối cá chiên từ tăng độ giịn giảm độ cứng sản phẩm Cũng từ kết cho thấy độ ẩm nguyên liệu ≥ 40% phù hợp cho chế biến sản phẩm snack cá tra chiên Các độ ẩm thấp cho sản phẩm cứng, giịn xốp 4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA XỬ LÝ LẠNH ĐƠNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SNACK CÁ TRA Lạnh đông phương pháp thường áp dụng để bảo quản thực phẩm đặc biệt sản phẩm thịt, thủy sản tươi Q trình lạnh đơng gây nên số bất lợi cho chất lượng sản phẩm sản phẩm dễ bị phá vỡ cấu trúc 36 tượng dãn nở nước pha rắn, nhiên bất lợi q trình bảo quản lợi cho trình chế biến nhiệt Do q trình lạnh đơng làm phá vỡ cấu trúc tế bào, phân tử nước liên lết với kích thước lớn nguyên liệu, u tố thuận lợi cho q trình ẩm nguyên liệu sấy chiên Cá tra xử lý với chế độ lạnh đông khác nhằm đạt tới nhiệt độ tâm sản phẩm đạt -300C; -200C; -100C mẫu không lạnh đông (mẫu đối chứng) Kết biểu diễn Hình 4.4, 4.5 4.6: 45 39.2 Độ cứng (kg/cm2) 40 35 32.8 34.6 30.1 30 25 20 15 10 Mẫu cá tra Hình 4.4 Ảnh hưởng xử lý lạnh đông đến độ cứng snack cá tra sau chiên Độ giòn (kg/cm2 60 53.2 52.2 47.4 50 40 33 30 20 10 LD30 LD20 LD10 LD0 Mẫu cá tra Hình 4.5 Ảnh hưởng xử lý lạnh đơng đến độ giịn snack cá tra sau chiên 37 0.7 0.631 0.628 0.618 0.6 Độ rỗng (%) 0.5 0.425 0.4 0.3 0.2 0.1 LD30 LD20 LD10 Mẫu cá tra LD0 Hình 4.6 Ảnh hưởng xử lý lạnh đông đến độ rỗng snack cá tra sau chiên Ghi chú: LD30: mẫu lạnh đông -30 C; LD20: mẫu lạnh đông -200C; LD10: mẫu lạnh đông -100C; LD0: mẫu không lạnh đông (đối chứng) Kết nghiên cứu ảnh hưởng xử lý lạnh đơng đến chất lượng snack cá tra trình bày Hình 4.4,4.5,4.6 cho thấy rằng: nhiệt độ xử lý lạnh đơng có ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất lý cá tra Các mẫu có xử lý lạnh đơng có độ cứng thấp hơn, độ giịn độ rỗng xốp cao so với mẫu đối chứng Đơn cử: mẫu xử lý lạnh đơng -200C có độ cứng 32,8kg/cm2 độ cứng mẫu đối chứng 39,2 kg/cm2 (cao gấp 1,2 lần), độ giịn mẫu xử lý lạnh đơng -200C đạt 52,2 kg/cm2 mẫu đối chứng 33,0 kg/cm2 (kém gấp 0,6 lần) Tương tự độ rỗng xốp mẫu đối chứng (không xử lý lạnh đông) đạt 0,425% 0,67 lần so với mẫu có xử lý -200C (độ rỗng xốp đạt 0,631%) Như vậy, xử lý lạnh đơng có hiệu cao cải thiện cấu trúc giịn, xốp, rỗng sản phẩm Điều giải thích xử lý lạnh đơng góp phần hình thành tinh thể đá khối cá Các khối đá chiên chuyển pha để lại khoảng trống lớn Chính khoảng trống tạo nên cấu trúc rỗng, xốp cá sau chiên từ góp phần giảm độ cứng, tăng độ giịn sản phẩm snack cá tra chiên chân không 38 4.4 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DẦU CHIÊN ĐẾN CHẤT LƯỢNG SNACK CÁ TRA Nhiệt độ dầu chiên có vai trị quan trọng vì: (1) Động lực q trình truyền nhiệt tạo cấu trúc sản phẩm cá chiên; (2) Duy trì giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm; (3) Làm ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan hình thức sản phẩm (về màu sắc, mùi vị, ) Thực tế chiên cá (đã lạnh đông) rằng, trình chiên bao gồm giai đoạn khác nhau: (1) giai đoạn 1- tạo cấu trúc sản phẩm; (2) Giai đoạn 2Hồn thiện q trình chiên Trong đó: Giai đoạn diễn lúc nguyên liệu cá lạnh đông bắt đầu tiếp xúc với dầu chiên nóng độ ẩm khối cá đạt khoảng 40% Đặc điểm giai đoạn khối cá trạng thái lạnh đông, độ ẩm cao với nhiều nước tự mao quản, tiếp xúc với dầu chiên có nhiệt độ cao làm cho q trình chuyển khối, truyền nhiệt, ẩm diễn mãnh liệt Ẩm bốc nhanh giai đoạn có tác dụng tạo cấu trúc cho sản phẩm Giai đoạn diễn độ ẩm cá từ 40% đến kết thúc trình chiên (