4. Kỹ thuật làm lạnh và lạnh đông
4.2. Công dụng của việc làm lạnh
4.2.1.Tác dụng của nhiệt độ thấp:
- Nhiệt độ thấp ức chế tốc độ của các phản ứng hóa sinh trong chế biến thủy sản. Nhiệt độ càng thấp thì tốc độ của phản ứng càng giảm, trong phạm vi nhiệt độ bình thường cứ hạ xuống 100C thì tốc độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến 1/3.
- Nhiệt độ thấp tác dụng đến hoạt động của các men phân giải nhưng không tiêu diệt được chúng, nhiệt độ xuống dưới 00C phần lớn hoạt động của các enzim bị đình chỉ. Nhiệt độ càng thấp thì hoạt động của enzim càng giảm.
- Nhiệt độ thấp kìm hãm quá trình phát triển của vi sinh vật. Một số vi khuẩn ngừng phát triển ở -30C, một số ngừng ở -50C và số thứ ba ngừng ở -100C. Tuy nhiên đại đa số ngừng phát triển ở -100C, nhưng nấm mốc chịu lạnh tốt hơn.
- Để ngăn ngừa vi khuẩn phát triển trên thủy sản, phải bảo quản thủy sản ở nhiệt độ thấp hơn -100C. Để ngăn ngừa nấm mốc, nhiệt độ phải thấp hơn -150C.
- Ngoài ra nhiệt độ thấp làm nước trong tế bào đông đặc thành tinh thể và làm phá vỡ màng tế bào vi sinh vật. Vi sinh vật phát triển trong điều kiện ẩm độ nhất định, nếu môi trường sản phẩm không ẩm thì vi sinh vật sẽ bị ức chế. Các loại nấm mốc có thể sống ở nơi khan nước nhất nhưng lượng nước tối thiểu nhất phải là 15%. Do đó nhiệt độ thấp để bảo quản sản phẩm phải là -18oC vì nước trong sản phẩm đóng băng đến 86%, chỉ còn lại độ ẩm là 14%, không đủ cho vi sinh vật hoạt động.
4.2.2. Hiệu ứng của làm lạnh đối với thủy sản:
- Ướp lạnh là phương pháp được sử dụng nhiều nhất trong ngành chế biến thủy sản để ngăn ngừa sản phẩm bị hư hỏng lãng phí. Làm lạnh có ưu điểm rất lớn trong ngành thủy sản vì:
Về bản chất: phần lớn thủy sản thích ứng tốt với phương pháp này và được bảo quản
vụ, có những lúc bội thu. Làm lạnh sẽ giảm thiểu tối đa về hao hụt số lượng, chất lượng thủy sản.
Về kỹ thuật: Phương pháp này có khả năng giải quyết cùng một lúc thủy sản tại nơi
đánh bắt. Ngoài ra có thể linh động sức sản xuất của các cơ sở chế biến và có thể điều chỉnh trang bị theo ý muốn.
Về kết quả: Bảo toàn được tối đa những thuộc tính tự nhiên của thủy sản, giữ gìn
được hương vị, phẩm chất của thủy sản như lúc ban đầu.
4.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Bản chất của nguyên liệu: Thành phần hóa học và cấu trúc của nguyên liệu là yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt dung riêng và tính chất dẫn nhiệt của nguyên liệu. Do đó, nó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ làm lạnh năng lượng tiêu hóa cho quá trình làm lạnh. Nhiệt dung riêng càng lớn, năng lượng tiêu tốn cho quá trình làm lạnh càng nhiều. Độ dẫn nhiệt của các nguyên liệu càng lớn, tốc độ quá trình làm lạnh càng nhanh.
- Kích thước và hình dạng của nguyên liệu: Trong quá trình làm lạnh, diện tích tiếp xúc với tác nhân lạnh ảnh hưởng đến tốc độ của quá trình làm lạnh. Diện tích được quyết định bởi kích thước và hình dạng của nguyên liệu. Tỷ lệ diện tích bề mặt và thể tích của nguyên liệu càng lớn thì quá trình làm lạnh càng nhanh.
- Nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu càng cao thì năng lượng tiêu tốn cho quá trình làm lạnh càng nhiều.
4.2.4.Làm lạnh đông sản phẩm thủy sản:
- Làm lạnh đông thủy sản là quá trình làm lạnh thủy sản do sự hút nhiệt của chất làm lạnh để đưa nhiệt độ ban đầu của cơ thể thủy sản xuống dưới điểm đóng băng và tới -8OC ÷ -10OC và có thể xuống thấp hơn nữa: -180C, -30OC hay -40OC.
o Giai đoạn 1: Làm lạnh tới điểm đóng băng
o Giai đoạn 2: Đóng băng ở điểm băng
o Giai đoạn 3: Tiếp tục làm lạnh đông đến nhiệt độ bảo quản lạnh đông. - Nếu hạ nhiệt nhanh, giai đoạn 2 rút ngắn lại, hạ nhiệt chậm thì kéo dài giai đoạn 2. - Ngoài ra do bề dày của sản phẩm mà có sự phân bố nhiệt độ từ ngoài vào trong. Khi sản phẩm đến điểm đóng băng, chủ yếu là phần bề mặt, sẽ có hiện tượng khuếch tán ẩm từ trong ra ngoài do lớp trong chưa tới điểm quá lạnh và nồng độ chất tan ở lớp bề mặt tăng lên. Hiện tượng vẫn tiếp tục suốt quá trình làm lạnh đông vì nhiệt độ lạnh đông vẫn xâm nhập từ ngoài vào trong và sự di chuyển ẩm từ trong ra ngoài. Đường ranh giới giữa phần đã đóng băng và phần chưa đóng băng sẽ dịch chuyển dần dần vào sâu trong lớp sản phẩm, và các lớp ngoài đã đóng băng vẫn tiếp tục giảm nhiệt độ tăng ngày càng nhiều lượng ẩm đóng băng. Như vậy chất tan sẽ dịch chuyển về trung tâm sản phẩm.
4.2.5. Một số biến đổi của thủy sản trong quá trình làm lạnh đông: a. Biến đổi vi sinh vật:
- Khi thủy sản hạ nhiệt xuống đến điểm đóng băng, vi sinh vật hoạt động chậm lại. Xuống đến -100C vi trùng các loại không phát triển được nhưng men mốc chưa bị ức chế. Phải xuống đến -150C men mốc mới ngừng phát triển. Do đó nhiệt độ dưới - 150C sẽ ngăn chặn được vi trùng lẫn men móc vì ở khoảng nhiệt độ này ẩm độ thủy sản chỉ xấp xỉ trên dưới 10%.
- Ngoài ra ở khoảng nhiệt độ -10C ÷ - 50C gần như đa số nước tự do của tế bào thủy sản kết tinh thành đá. Nếu lạnh đông chậm, các tinh thể nước đá to, sắc làm phá vỡ tế bào vi trùng và tiêu diệt vi trùng mạnh nhất ở giai đoạn này. Do đó phương pháp lạnh đông chậm tiêu diệt vi trùng nhiều hơn là phương pháp làm lạnh đông nhanh nhưng lại gây hại cho thể chất của sản phẩm.
- Biến đổi chất đạm: ở -20 C chất đạm bị đông lại, sau 6 tháng bảo quản có phân giải nhẹ. Ở khoảng nhiệt -10C ÷ -50C, protein bị biến tính, đặc biệt là Miozin bị kết tủa.Thời gian lạnh đông càng kéo dài thì protein càng bị biến tính. Làm lạnh đông nhanh sẽ đỡ bị biến tính protein. Dưới -200C thì protein hầu như không bị biến tính.
- Biến đổi vitamin: Vitamin ít bị mất trong giai đoạn lạnh đông, đa số bị mất trong lúc chế biến, rửa. Ở nhiệt độ lạnh, vitamin A tỏ ra bền vững. Vitamin B2, PP mất một ít. Vitamin C mất nhiều khi sản phẩm mất nước, cháy lạnh. Bị hao hụt toàn bộ phải kể đến vitamin E.
- Biến đổi chất khoáng: Nhiệt độ lạnh không ảnh hưởng lên chất khoáng nhưng do sự biến đổi cơ cấu sản phẩm khi làm lạnh đông khiến hao hụt một lượng lớn khoáng chất tan trong dịch tế bào chảy ra ngoài khi rã đông.
c. Biến đổi lý học:
- Tăng thể tích: Nước trong thủy sản đóng băng làm tăng thể tích lên 10%.
- Thay đổi màu sắc: Do mất nước, các sắc tố hemoglobin, mioglobin và methemoxyanin chuyển thành methemoxyanin và methemoxyanin làm sắc, màu chậm lại. Ngoài ra do tốc độ lạnh đông chậm hay nhanh, tinh thể băng hình thành lớn hay nhỏ mà có tiết xạ quang học khác nhau.Tinh thể băng nhỏ thì thủy sản đông lạnh có màu lợt hơn thủy sản làm lạnh động chậm có tinh thể băng to.
- Giảm trọng lượng: Sản phẩm đông lạnh bị giảm trọng lượng do bốc hơi nước hoặc do thiệt hại lý học trong quá trình làm lạnh đông. Thiệt hại lý học có thể do xáo động trong khi lạnh đông khiến cho nhiều mãnh nhỏ bị vỡ vụn, chẳng hạn như khi sản phẩm bị hóa lỏng bởi luồng không khí mát. Hình thức thiệt hại khác là thủy sản dính chặt vào mâm cấp đông hoặc đai chuyền, làm tróc mất một phần trọng lượng khi tách khỏi mâm. Nếu xịt nước dưới mặt đáy để tách sẽ giảm được thiệt hại này. Thiệt hại lý học trong một máy đông không đáng kể và không hơn 1% nếu thực hiện làm lạnh đông không đúng cách.
- Riêng việc giảm trọng lượng do bốc hơi tùy vào các yếu tố như loại máy đông, thời gian lạnh đông, loại sản phẩm, cỡ dạng sản phẩm, tốc độ không khí và điều kiện vận hành máy. Hao hụt do bốc hơi trong máy đông bản phẳng không nhiều bằng hao hụt do đông trong máy đông quạt gió và máy dùng hơi lạnh trực tiếp như Nitơ hay cacbonic.Tuy nhiên việc giảm trọng lượng sản phẩm trong máy đông Nitơ, cacbonic sẽ thấp do thời gian lạnh đông ngắn quá. Thời gian trong một máy đông không quan hệ trực tiếp với hao hụt trọng lượng vì tỉ lệ của tỉ suất hao hụt và thời gian là không tỉ lệ thuận. Ở lúc đầu trọng lượng mất nhiều hơn ở lúc cuối. Tôm đông từng con hao hụt nhiều hơn là tôm đông dạng bánh (khối). Bao gói tôm khi lạnh đông sẽ giảm hao hụt rất nhiều nhưng nếu bao gói không chặt, trong lượng sẽ vẫn bị hao hụt do bốc hơi bề mặt bên trong lớp bao gói. Gói sản phẩm sẽ vẫn còn nguyên trọng lượng nhưng bên trong, lượng nước đã bị tách ra bớt.