Làm lạnh đông thuỷ sản là quá trình làm lạnh thuỷ sản do sự hút nhiệt của chất làm lạnh để đưa nhiệt độ ban đầu của cơ thể thuỷ sản xuống dưới điểm đóng băng và tới - 80C -100C và có thể xuống thấp hơn nữa: -180C, -300C hay -400C.
2.2.2 Tác dụng của việc đông lạnh
- Mục đích của quá trình lạnh đông là hạ nhiệt độ xuống thấp. Vì vậy làm chậm lại sự ươn hỏng và sản phẩm được tan giá sau thời gian bảo quản lạnh đông hầu như không bị thay đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi.
Bảo quản lạnh và lạnh đông thường được áp dụng khi thủy sản xuất khẩu. Thủy sản lạnh đông xuất khẩu thường rất quan trọng với các nước đang phát triển do giá thành cao như tôm đông lạnh, mang lại thu nhập có giá trị cao so với các loại sản phẩm, thực phẩm khác tiêu thụ nội địa.
Trang 37 + Thực phẩm ở nhiệt độ cao dưới tác dụng của men phân giải (Enzyme) của bản thân và vi sinh vật sẽ xảy ra quá trình biến đổi về chất dẫn đến hư hỏng ươn thối.
+ Khi nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các quá trình trên sẽ bị ức chế và bị kiềm hãm, tốc độ các phản ứng sinh hóa giảm. Nhiệt độ càng thấp tốc độ phân giải càng giảm mạnh. Như vậy khi nhiệt độ thấp quá trình phân giải của thực phẩm sẽ bị chặn lại hoặc chấm dứt hoàn toàn do:
Hoạt động của các men phân giải bị đình chỉ
Sự phát triển của các vi sinh vật bị ức chế, một số vi sinh vật ngừng phát triển ở -30C, một số ngừng ở -50C và số thứ ba ngừng ở -100C vẫn còn Micrococus phát triển chậm. Nấm mốc chịu lạnh tốt hơn, tuy đại đa số ngừng phát triển ở -100C, cho thấy sự xuất hiện của Mucor, Rhizopus, Penicelliin. Ngoài ra nhiệt độ thấp làm nước trong tế bào đông đặc thành tinh thể và làm 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 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 phải là 15%. Do đó nhiệt độ thấp để bảo quản sản phẩm là -180
C, vì nước trong sản phẩm đóng băng đến 86% chỉ còn lại độ ẩm là 14%, không đủ cho vi sinh vật hoạt động.
Tóm lại lạnh đông là quá trình hạ thấp nhiệt độ để làm giảm tốc độ phản ứng. Hơn thế nữa, khi lượng nước trong cá đông đặc nó sẽ trở nên dạng liên kết. Vì vậy giảm độ hoạt động của nước (aw) và cũng giảm được sự phát triển của vi khuẩn. Vì vậy có thể nói rằng tiến trình lạnh đông trong bảo quản cá là sự kết hợp của sự giảm nhiệt độ và hạ thấp độ hoạt động của nước.
2.2.3 Tiến trình lạnh đông
Thủy sản chiếm khoảng 75% trọng lượng nước, lạnh đông là tiến trình chuyển đổi hầu hết lượng nước trong thủy sản thành nước đá, nước trong thủy sản là dạng chất hòa tan và dạng keo, điểm lạnh đông hạ xuống dưới 00
C , điểm lạnh đông phụ thuộc vào chất hòa tan trong dung dịch, điểm lạnh đông tiêu biểu của thủy sản là -10C đến -20
C . Trong suốt quá trình lạnh đông nước dần dần chuyển đổi thành nước đá, nồng độ muối hữu cơ
Trang 38 và vô cơ hòa tan tăng lên, điểm lạnh đông tiếp tục hạ thấp. Ngay cả ở nhiệt độ -250C chỉ có 90 - 95% nước thật sự đóng băng. Lượng nước này không bao gồm nước liên kết (nghĩa là nước liên kết há học với những phần tử đặc biệt như carbonyl, nhóm amino của protein, và liên kết hydro). Vì vậy không bao giờ có điểm đóng băng cố định. Tuy nhiên phần lớn nước (khoảng 75-80%) được đông kết ở nhiệt độ -10
C và -50C. Khoảng nhiệt độ này gọi là điểm tới hạn hay vùng lạnh đông.
Trong suốt giai đoạn đầu của quá trình làm lạnh, nhiệt độ giảm nhanh xuống dưới điểm lạnh đông của nước (0oC). Khi đó lượng nhiệt yêu cầu tách ra lớn trong giai đoạn 2 để chuyển lượng lớn nước liên kết thành nước đá, sự thay đổi nhiệt độ rất ít và giai đoạn này được gọi là giai đoạn ngưng nhiệt. Có khoảng 3/4 nước được chuyển đổi tạo thành nước đá, nhiệt độ một lần nữa bắt đầu giảm và trong suốt giai đoạn thứ 3 này hầu như lượng nước còn lại đóng băng. Một lượng nhỏ nhiệt đã được tách ra trong suốt giai đoạn 3.
Hình 7. Nhiệt độ và thời gian lạnh đông thủy sản
Sự ươn hỏng tiếp tục giảm nhanh nhiệt độ dưới 00C . Đây là điểm quan trọng để chuyển nhanh tới điểm tới hạn lạnh đông. Tuy nhiên quá trình lạnh đông chậm cho kết quả sản phẩm có chất lượng kém và đây là nguyên nhân dẫn đến sự phân giải protein.
Khi nhiệt độ của sản phẩm giảm xuống dưới 0oC, dung dịch đầu tiên được làm lạnh xuống nhanh, sau đó dung dịch bắt đầu kết tinh hoặc hình thành kết tủa và tinh
Trang 39 thể nước đá hình thành ở giai đoạn 2. Đầu tiên có một ít phân tử, đó là những phân tử nhỏ của chất lơ lửng không hòa tan trong chất lỏng hoặc sự kết hợp ngẫu nhiên của cácphân tử nước để tạo thành tinh thể nước đá theo tiêu chuẩn. Sang giai đoạn 2, các tinh thể lớn dần lên, lượng nhiệt tách ra chậm kết quả làm cho quá trình lạnh đông chậm lại, tinh thể đá hình thành với kích thước lớn hơn và số lượng ít hơn, có thể gây ra sự phá vỡ vách tế bào, kết quả làm mất chất dịch và làm thay đổi cấu trúc của sản phẩm khi tan giá. Ngược lại, lượng nhiệt tách ra nhanh là kết quả của quá trình lạnh đông nhanh, tạo ra số lượng lớn tinh thể nước đá nhỏ. Vì vậy giảm sự hao hụt chất dịch và sự phá vỡ vách tế bào.
2.2.4 Các phương pháp lạnh đông
2.2.4.1 Lạnh đông chậm
Phương pháp lạnh đông chậm có nhiệt độ không khí cao hơn -250C và vận tốc đối lưu của không khí nhỏ hơn 1 m/s nên thời gian lạnh đông thường kéo dài từ 15 - 20 giờ tùy thuộc vào kích thước của sản phẩm. Số tinh thể đá hình thành trong gian bào rất ít và có kích thước lớn, gây nên sự cọ xát giữa các tinh thể đá và màng tế bào dẫn đến rách màng tế bào, phá hủy cấu trúc mô tế bào làm cho sản phẩm bị giảm giá trị dinh dưỡng sau khi tan giá do bị mất dịch. Do vậy phương pháp lạnh đông chậm ít được áp dụng cho sản phẩm thuỷ sản lạnh đông.
2.2.4.2 Lạnh đông nhanh
Lạnh đông trong vùng không khí lạnh có nhiệt độ nhỏ hơn -350C với vận tốc đối lưu của dòng không khí là 3-5 m/s. Thời gian làm lạnh đông nhanh thực phẩm thường từ 2 - 10 giờ tùy thuộc vào kích thước sản phẩm. Sản phẩm lạnh đông nhanh có nhiều tinh thể đá tạo thành ở tế bào và gian bào và kích thước tinh thể đá rất bé nên không phá hủy nhiều về cấu trúc tế bào cho nên có thể giữ được 95% phẩm chất tươi sống của sản phẩm.
Trang 40
2.2.4.3 Lạnh đông cực nhanh
Sản phẩm được lạnh đông trong các môi trường như: CO2- lỏng, nitơ lỏng, các freon lỏng và các khí hóa lỏng khác. Thời gian lạnh đông cực nhanh chỉ trong khoảng 10 - 15 min. Do thời gian lạnh đông vô cùng nhanh nên tăng năng suất và giảm được hao hụt khối lượng sản phẩm từ 3-4 lần. Sản phẩm lạnh đông cực nhanh nên giữ được hầu như nguyên vẹn phẩm chất tươi sống của nguyên liệu ban đầu. Do khả năng giữ tốt được chất lượng sản phẩm nên thường phương pháp này được dùng để đông nhanh hay cấp đông rời (IQF) và thường áp dụng cho các tủ đông băng chuyền xoắn.
2.2.5 Những biến đổi của thủy sản trong quá trình lạnh đông
2.2.5.1 Biến đổi vi sinh
Khi thủy sản hạ nhiệt độ xuống điểm đóng băng, vi sinh vật hoạt động chậm lại. Xuống đến 100
C các loại vi trùng không phát triển được nhưng nấm men nấm mốc chưa bị ức chế, xuống đến -150C nấm men nấm mốc mới ngừng phát triển. Do đó dưới -150
C sẽ ngăn chặn được vi trùng và nấm men nấm mốc vì ở khoảng nhiệt độ này ẩm độ còn lại rất thấp.
Ngoài ra, ở khoảng nhiệt độ -1 đến -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 vỡ tế bào vi trùng mạnh nhất ở giai đoạn này. Do đó phương pháp lạnh đông chậm tiêu diệt vi sinh vật tốt hơn phương pháp lạnh đông nhanh nhưng lại gây hại cho cấu trúc của sản phẩm.
2.2.5.2 Biến đổi hóa học
* Biến đổi protein
Protein của sản phẩm luôn thường xuyên biến đổi trong thời gian làm lạnh đông và tốc độ biến tính protein tùy thuộc đa phần vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ dưới điểm đóng băng một chút, ví dụ -20
C những chất miozin và miogien hòa tan biến tính trở thành không tan, thủy sản sẽ mất vẽ trong suốt mà hóa mờ đục đi. Tốc độ hư hỏng do ở biến tính protein
Trang 41 và tốc độ này chậm lại nếu bảo quản ở nhiệt độ càng thấp. Chỉ có nhiệt độ dưới -200
C mới đảm bảo lượng protein hầu như nguyên vẹn.
* Biến đổi lipid
Chất béo của thủy sản có thể biến đổi hư hỏng trong thời gian bảo quản. Thời gian bảo quản dài cùng với sự có mặt của oxy thì sự oxy hóa chất béo xảy ra càng nhanh. Chất béo bị thủy phân và hàm lượng acid béo có thể tự do phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian bảo quản. Nếu nhiệt độ -120C sau vài tuần chỉ số peroxid tăng lên rõ rệt, sau 30 tuần chỉ số này vượt quá quy định về phẩm chất vệ sinh. Oxy hóa chất béo xảy ra nhanh chóng nếu nhiệt độ tăng cao do đó bảo quản ở nhiệt độ càng thấp càng giảm sự biến đổi hư hỏng này. Những loại thủy sản béo có thể được bảo quản tốt một mức nhất định nếu được mạ băng hoặc bao gói trong túi nhựa và hàn kín trong điều kiện chân không.
* Biến đổi glucid
Khi lạnh đông chậm glycogen phân giải ra nhiều acid lactic. Ở nhiệt độ thấp thì phản ứng sinh ra acid lactic chậm lại nhưng ở nhiệt độ cao thì phản ứng sinh ra nhiều.
* Biến đổi vitamin
Vitamin ít bị mất trong giai đoạn lạnh đông đa số chúng bị mất trong lúc rửa và chế biến. Ở nhiệt độ lạnh vitamin A bền vững, vitamin B2, PP bị mất một ít, vitamin C mất nhiều khi sản phẩm mất nước cháy lạnh, vitamin E bị hao hụt toàn bộ.
* Biến đổi chất khoáng
Nhiệt độ không ảnh hưởng đến 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.
2.2.5.3 Biến đổi vật lý
* Tăng thể tích
Nước trong thủy sản đóng băng làm tăng thể tích lên 10%. Làm cho sản phẩm bị gồ ghề ở giữa do khi lạnh đông phần nước phía ngoài sẽ được đóng băng trước và tăng
Trang 42 thể tích, đẩy phần nước chưa được đóng băng vào giữa và khi phần nước ở giữa đóng băng thì tăng thể tích, phần nước này không còn chổ để giãn ra nên bắt buộc phải nhô lên trên làm cho sản phẩm bị gồ ghề bề mặt.
* Giảm trọng lượng
Sản phẩm lạnh đông 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 xảy ra do xáo động trong khi lạnh đông khiến cho nhiều mảnh nhỏ bị vỡ vụn ra, chẳng hạn như khi sản phẩm bị hóa lỏng bởi luồng không khí mát. Hình thức thiệt hại khác là thủy sản dán 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. Riêng việc giảm trọng lượng do bốc hơi tùy thuộc vào các yếu tố như thiết bị cấp đông, thời gian lạnh đông, chênh lệch áp suất hơi nước trên bề mặt sản phẩm với môi trường, loại sản phẩm, cỡ dạng sản phẩm, tốc độ dòng khí thổi và điều kiện vận hành máy.
Nếu bao gói khi lạnh đông không chặt thì trọng lượng bị hao hụt do bốc hơi bề mặt bên trong lớp bao gói. Người ta có thể hạn chế sự giảm trọng lượng bằng cách dùng bao bì kín và hút chân không để lấy đi phần khoảng không trong bao bì và hạn chế được sự bốc hơi ẩm của sản phẩm.
* Thay đổi màu sắc
Do mất nước, các sắc tố hemoglobin, myoglobin và hemoxyamin chuyển thành methemoglobin, metmyoglobin và methemoxyamin làm màu sắc sậm lại. Ngoài ra do tốc độ lạnh đông chậm hay nhanh mà tinh thể đá được hình thành to hay nhỏ, nhiều hay ít, sẽ có tiết xạ quang học khác nhau. Tinh thể băng nhỏ thì thuỷ sản đông lạnh có màu nhạt hơn thuỷ sản làm lạnh đông chậm có tinh thể băng to.
* Sự mất nước
Hiện tượng này có thể không xảy ra khi làm lạnh đông trong máy đông được thiết kế đúng kĩ thuật nhưng sẽ ra khi một thời gian dài bảo quản trong kho trữ.
Trang 43 Khi thủy sản trữ đông bị mất nước nhiều, bề mặt trở nên khô đục và xốp tạo nên hiện tượng cháy lạnh, kết quả hình thành các đốm nâu không mong muốn trên bề mặt sản phẩm. Một số loại hàng không có tính thuận nghịch khi cháy lạnh hàng không phục hồi bị biến tính, sản phẩm mất màu, bị khô, dai không còn mùi vị khi luộc chín. Trong quá trình lạnh đông người ta có thể hạn chế sự cháy lạnh bằng cách châm nước đầy đủ, tính toán thời gian lạnh đông thích hợp và điều chỉnh nhiệt độ lạnh đông ổn định. Ngoài ra người ta có thể dùng phương pháp mạ băng để làm bóng bề mặt và bổ sung nước lại nước ở những chổ bị mất.
Trang 44
2.3 Quy trình công nghệ sản xuất tôm thịt (PD) đông IQF tại Công ty
2.3.1 Quy trình công nghệ
Hình 8: Sơ đồ qui trình
Tiếp nhận nguyên liệu
Trữ đông Bao gói
cân Tái cấp đông
Mạ băng
Lên băng chuyền, cấp đông Rửa lần 4, làm ráo
Tinh chế, phân loại và điều phối Rà kim loại lần 1
Kiểm cở, cân Rửa lần 3 Phân cở, phân loại
Rửa lần 2 Sơ chế Rửa lần 1
Trang 45 2.3.2 Thuyết minh quy trình
* Tiếp nhận nguyên liệu
Nguyên liệu khi được đưa vào khu tiếp nhận công ty bằng từ các thương lái hay các trạm đại lý thu mua của công ty. Tại đây QC tiến hành kiểm tra chất lượng tôm xem độ tươi, thịt săn chắc không, có mùi tanh tự nhiên của tôm không. Kiểm tra chất lượng nguyên liệu theo các trình tự sau:
Kiểm tra tờ khai xuất xứ: tên đại lý cung cấp, tên người giao hàng, tên địa chỉ, vùng thu hoạch, phương tiện vận chuyển và phương pháp bảo quản nguyên liệu…nhằm đảm bảo nguyên liệu nhập vào công ty có nguồn gốc rõ ràng, không gian lận thương mại.
Kiểm tra dụng cụ và phương pháp ướp muối: muối ướp trong thùng cách nhiệt và nhiệt độ muối ướp phải thấp hơn hoặc bằng 40C, không chấp nhận nguyên nguyên liệu chứa trong thùng rỉ sét, cần xé…
Lấy mẫu kiểm tra chất lượng nguyên liệu. Lấy 3 - 4 mẫu trên 1 lô nguyên liệu.
Kiểm tra độ tươi, mùi vị nguyên liệu: bằng phương pháp cảm quan.
Kiểm tra tạp chất bằng phương pháp: Cân mẫu nguyên liệu ban đầu (m1), lột vỏ cân (m2), xẻ lưng và cạo tạp chất ở lưng cân (m3).
Lượng tạp chất (%): m = (m2 – m3)/ m2 * 100
Tiến hành lưu mẫu trong thùng lạnh để kiểm tra về mặt vi sinh và dư lượng kháng sinh:
- Vi sinh: tổng số vi khuần hiếu khí (TPC), Coliform tổng số, Staphilococus aureus,