III. Kỹ thuật lạn hở Vịêt Nam:
2.3.4. Tốc độ làm lạnh và thời gian làm lạnh thực phẩm: 3 0-
* Tốc độ làm lạnh là độ hạ nhiệt độ của sản phẩm trong thời gian làm lạnh - [C/h]. Quá trình làm lạnh thực phẩm có thể chia làm 3 giai đoạn tùy theo đặc trưng của sự biến đổi trường nhiệt độ thực phẩm.
Hình***
- Giai đoạn chế độ làm lạnh không điều tiết (hay không điều hòa): khi ấy sự biến đổi nhiệt độ tại các điểm khác nhau của sản phẩm phụ thuộc vào trường nhiệt ban đầu.
- 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
http://www.ebook.edu.vn dt
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:
(1) ⇒ 0 t t dt − = -m dt (2) Tích phân (2) : Ln (t -t0) = -mt + A (3) ⇒ t - t0 = e(-mt+A) = e-mt.eA (4)
Để xác định A ta lấy điểm xuất phát của quá trình tại t = 0 thì nhiệt độ ban đầu t= td. ⇒ tđ - t0 = eA Thay vào (4) : e-mt = 0 d 0 t t t t − − emt = 0 0 d t t t t − − ⇒ t = ln m 1 0 0 d t t t t − − 2.4. Các chếđộ làm lạnh thực phẩm: 2.4.1. Chếđộ làm lạnh thích hợp:
Là những qui định về sự liên quan chặt chẽ giữa những thông số của quá trình làm lạnh t0, ϕ, T, v ... để bảo đẩm chất lượng sản phẩm thực phẩm khi làm lạnh.
* Tốc độ làm lạnh có ý nghĩa rất lớn trong việc bảo vệ những đặc tính ban đầu của sản phẩm. Nói chung người ta có xu hướng làm tăng tốc độ làm lạnh (tức giảm T) nhưng không dể gây ra sự bay hơi ẩm từ bề mặt sản phẩm gây tốn hao khối lượng. Nếu làm lạnh trong môi trường khí thì độ ẩm của môi trường cũng có ý nghĩa lớn. Trong việc tăng cường độ dẫn nhiệt của khí và giảm độ bay hơi của ẩm từ bể mặt sản phẩm.
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
http://www.ebook.edu.vn
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):
- Độ ẩm không khí trong phòng lạnh 85 ÷ 100%
- Tốc độ chuyển động không khí khi có đổi lưu cưỡng bức 0,1 ÷ 0,2m/s, còn đối lưu cưỡng bức thì cho phép ≥ 0,5m/s.
- Giai đoạn đầu giữ nhiệt độ không khí làm lạnh thấp hơn nhiệt độ đóng băng của sản phẩm 1 ÷ 20C (tđbthịt = -1,20C, tđbcá = -0,6 ÷-20C, tđbrau = -0,8 ÷-4,20C). Sau đó khi sản phẩm lạnh đến 3 ÷ 70C thì có thể nâng nhiệt độ không khí trong phòng đến 0 ÷
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.
http://www.ebook.edu.vn
- 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). Liên Xô: Giai đoạn 1: t0KK = -2 ÷ -30C , ϕKK = 95 ÷ 98%, vKK = 0,5 ÷ 2m/s. Giai đoạn 2: t0KK = -1 ÷ 00C , ϕKK = 90 ÷ 92%, vKK = 2m/s. Pháp: Giai đoạn 1: t0KK = -70C , ϕKK = 90% (lợn), t0KK = -50C (bò) Giai đoạn 2: t0KK = -1,5 ÷ -20C , ϕKK = 80%
Tóm lại chế độ làm lạnh thích hợp nhất đối với thịt Giai đoạn 1: t0KK = -3 ÷ -50C (bò) t0KK = -5 ÷ -80C (lợn) vKK = 1 ÷ 2m/s. ϕKK = 90 ÷ 95% Giai đoạn 2: t0KK = 0 ÷ 10C (bò) ϕKK = 95%
Nhiệt độ tâm con thịt đạt 0 ÷ +40C (bò); Tllạnh = 15 - 24h
b. Các thiết bị làm lạnh thịt
dựa vào cấu tạo chia làm 2 nhóm chính: + Các phòng lạnh:
- Phòng làm lạnh có hệ thống phân phối khí: Máy làm lạnh không khí được đặt trong một góc phòng hoặc ngoài phòng nhờ hệ thống ống dẫn mà không khí lạnh được thổi đều vào phòng.
http://www.ebook.edu.vn
- 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: + Ưu: có sức chứa lớn
+ Nhược: Làm lạnh lâu
+ Các hầm làm lạnh nhanh (tunen)
- Hầm làm lạnh bằng kẻ đối lưu chuyển động dọc nhờ hệ thống quạt mà không khí được chuyển động trong phòng.
- Hầm làm lạnh nhanh không có hệ thống dẫn. 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.
2. Làm lạnh thịt gia cầm (gà, vịt, chim)
Gia cầm khi còn sống thì thân nhiệt 42 ÷ 440C, trong quá trình mổ xẻ, làm sạch .. thì thân nhiệt hạ 30 ÷ 350C có nhiều phương pháp làm lạnh:
a. Làm lạnh một giai đoạn:
Sử dụng phòng lạnh có t0KK = 0 ÷ 10C , ϕKK = 80 - 85% tuần hoàn không khí 20 lần thể tíchh, Tll = 12 ÷ 24h tùy theo chất lượng sản phẩm, kích thước ... con vật được treo trên xe đẩy thoe kiểu xếp bậc và xen kẻ (không thẳng hàng) để không khí tiếp xúc tốt.
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.
http://www.ebook.edu.vn
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. 2 x 4 cm thời gian làm lạnh 108 phút. 4 x 4 cm thời gian làm lạnh 134 phút 8 x 4 cm thời gian làm lạnh 154 phút.
Nếu xét đã có kích thước 4 x 4 thì thời gian làm lạnh phụ thuộc vào khối lượng đá như sau:
Khối lượng đá /khối lượng cá (%)
100 75 50
http://www.ebook.edu.vn
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 Khó duy trì chế độ vệ sinh tổng hợp
Khó tính toán lượng đá bổ sung Dụng cụ cồng kềnh phức tạp
Hiện nay trạm n/c Torri (Anh) n/c phương pháp dùng đá lanh hơn sản xuất từ nước biển để ướp cá. Đá này có điểm nóng chảy thấp -1,5 ÷ -2,10C, nhưng làm lạnh trực tiếp băng đá sản xuất từ nước biển cũng có nhược điểm là cá bị thấm muối Mg++ nên đắng chát.
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:
Khối lượng đá (kg) 1 1 ÷ 3 >3
Thời gian làm lạnh (ph) 1 1,5 >2
Sau khi làm lạnh thì xếp hòm, bảo quản ở -20C có thể để được 15 ngày.
4. Làm sạch rau quả:
Rau quả sau khi thu hoạch phải được làm lạnh nhanh (làm lạnh sơ bộ) nhằm đảm bảo chất lượng, vì sau khi thu hái sự sống vẫn xảy ra trong rau quả (quá trình sinh lý, sinh hóa) đáng chú ý là quá trình hô hấp. Hiện nay có nhiều phương pháp làm lạnh nahnh rau quả:
a. Làm lạnh trong phòng lạnh tuần hoàn không khí đối lưư cưỡng bức: có 2 cách:
- Làm lạnh bằng máy: Dùng các máy làm lạnh không khí, tuần hòan không khí 60 ÷ 120 lần thể tích/h.
Chế độ: t0KK = 00C , ϕKK = 85 ÷ 95%, vKK = 3 ÷ 4m/s. Thời gian làm lạnh T = 20 ÷ 24h
- Làm lạnh bằng nước đá: Sử dụng ở một số nước phương Tây cho nước đá vào các mỏ hầm có cách nhiệt bên ngoài, dùng quạt thổi không khí qua lớp nước đá để vào
http://www.ebook.edu.vn
phòng làm lạnh rau qủa, không khí này có độ ẩm rất cao nên hạn chế sự hao hụt khối lượng rau quả.
Hình ***
b. Làm lạnh kiểu xối: là làm lạnh trong nước lạnh, nước đá gồm 00C trong các thiết bị có dây chuyển đế xếp sản phẩm hya hòm, thùng đựng sản phẩm, dùng phương pháp nhúng hay xối tưới cũng được. Phương pháp này có có tác dụng rửa sản phẩm. Thời gian làm lạnh trong vòng 10 ÷ 30 phút. Thường dùng để làm lạnh: rau cần tây, đậu, cà rốt, lê, táo, mơ, mận, đào ...
c. Làm lạnh chân không: đây là phương pháp mới, đang dần dần được đưa vào sản xuất.
Phương pháp này dựa trên cơ sở lý thuyết làm bay hơi một phần ẩm trên bề mặt rau quả trong chân không để giảm nhiệt độ của rau quả.
Thường ứng dụng cho loại rau quả có bề mặt riêng lớn như: xà lách, rau dền ... xà lách từ 230C xuống 10C bay hơi mất 2 ÷ 3,2% nước mất 20 ÷ 25 phút trong phòng