L ỜI MỞ ĐẦU
1.4.Tổng quan về làm khô thủy sản
1.4.1 Định nghĩa.
♦ Sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bằng phương pháp bay hơi nuớc. Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy. Quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy vào môi trường. Các quá trình truyền nhiệt truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau.
Với sự phát triển của các loại vi sinh vật mạnh mẽ nhất ở điều kiện thích hợp hàm lượng nước trong các loài thủy sản tươi vào khoảng 70÷80%. Do đó chúng ta phải có phương pháp làm giảm hàm lượng nước trong sản phẩm thủy sản xuống
đến mức thấp khoảng 20÷22% thì sự phát triển của vi sinh vật sẽ bị hạn chế, bảo quản sản phẩm được lâu. Mặt khác sản phẩm đã được làm khô thì việc vận chuyển sẽ dễ dàng và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Việc tách ẩm ra khỏi nguyên liệu thủy sản thường sử dụng 3 phương pháp:
+Phương pháp cơ học: Ép, li tâm, nén,…để tách ẩm ra khỏi nguyên liệu. Phương pháp này chỉ tách đuợc một phần nước trong nguyên liệu mà trước hết là nước tự do.
+Phương pháp hóa học: Người ta dùng một số hóa chất có tác dụng hút nước để tách ẩm ra khỏi nguyên liệu. Phương pháp này dùng để bảo quản khô, chống hiện tượng hút ẩm hoặc dùng trong phòng thí nghiệm.
+Phương pháp vật lý: Bằng cách sử dụng nhiệt để sấy hoặc phơi khô triệt để, được áp dụng rộng rãi nhất.
Sấy tức là làm khô nguyên liệu nhờ vào tác nhân sấy và thiết bị sấy. Nguồn tác nhân sấy là: Không khí nóng, lò than. Tác nhân sấy sẽ cung cấp năng lượng cho nguyên liệu làm cho nước trong nguyên liệu bốc hơi ra ngoài môi trường và được quạt gió mang đi.
1.4.2 Mục đích.
Trong sản xuất, quá trình sấy được sử dụng rất rộng rãi nhằm các mục đích sau:
Tách bớt nước để ngâm, tẩm dung dịch, sấy để giảm khối lượng để chuyên chở.
Tăng hàm lượng chất khô, chất dinh dưỡng.
Sấy để tăng cường độ giòn, dẻo, giữ được đặc tính của sản phẩm.
Sấy khô đến khối lượng không tối thiểu vi sinh vật khó phát triển để bảo quản sản phẩm được lâu, tăng thời gian bảo quản sản phẩm.
1.4.3 Sự liên kết của nước trong nguyên liệu.
Sự liên kết của nước trong nguyên liệu có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy khô nguyên liệu. Các loại nước trong nguyên liệu được chia ra:
Nước kết hợp: Thường tồn tại ở hai dạng.
+Nước kết hợp keo đặc: Đây là nước kết hợp với protein ở trạng thái không tan, nó tạo thành giá đỡ trong kết cấu tổ chức của nguyên liệu, nằm sâu bên trong kết cấu hình lưới.
+Nước kết hợp keo tan: Đây là nước kết hợp với protein, muối vô cơ hoặc các chất khác ở trạng thái hòa tan hoặc gần với trạng thái đó.
Nước kết hợp không thể hòa tan các chất tan trong điều kiện bình thường, không đông dặc ở 0oC, không sôi ở 100oC, muốn làm bay hơi cần năng lượng lớn.
Nước tự do:
+Nước tự do cố định: Đây là loại nước bị ràng buộc trong kết cấu hình lưới của dung dịch keo đặc, nước đứng trong vị trí cố định có thể làm dung môi cho các chất tan.
+Nước kết cấu tự do: Đây là loại nước tự do tồn tại trong các khe nhỏ, trong các ống rỗng của các tổ chức cơ, loại nước này có thể di chuyển dễ dàng bằng cách ép. Khi phơi khô thì nước tự do kết cấu mất đi và làm cho kết cấu hình lưới trở lên dày đặc, tổ chức cơ thịt bị thay đổi hình dáng. Nước tự kết cấu bị loại ra khỏi nguyên liệu dễ dàng hơn nước cố định.
+Nước tự do dính ướt: Là lớp mỏng dính trên bề mặt nguyên liệu, lớp nước này ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình chế biến như phơi khô.
1.4.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu sấy.
Quá trình khuếch tán ẩm ra khỏi vật liệu sấy chia làm hai quá trình: 1. Qúa trình khuếch tán nội:
Là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bên trong ra lớp bên ngoài vật ẩm. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong và lớp bề mặt, ngoài ra quá trình khuếch tán nội còn diễn ra do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và lớp bề mặt. Qua nghiên cứu thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. Vì vậy tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau.
2. Qúa trình khuếch tán ngoại:
Là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí xung quanh. Động lực của quá trình này là do chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt của vật ẩm và áp suất riêng phần hơi nước của môi trường không khí.
3. Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và quá trình khuếch tán ngoại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quá trình khuếch tán nội là động lực cho quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại. Tức là khi quá trình khuếch tán ngoại được tiến hành thì quá trình khuếch tán nội mới có thể tiếp tục và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần. Tuy nhiên trong quá trình sấy ta phải làm sao cho hai quá trình này ngang bằng nhau, tránh trường hợp khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội. Vì khi đó sẽ làm cho nước trên bề mặt bay hơi mãnh liệt làm cho bề mặt của sản phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm. Khi xảy ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng sấy gián đoạn (quá trình ủ ẩm) mục đích là để thúc đẩy quá trình khuếch tán nội.
1.4.5 Các giai đoạn trong quá trình sấy
Trong quá trình làm khô vật liệu ẩm được chia làm ba giai đoạn: 1. Giai đoạn nung nóng vật liệu sấy.
Trong giai đoạn này nhiệt độ của vật liệu sấy tăng từ nhiệt độ ban đầu cho đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với môi trường không khí xung quanh, trong giai đoạn này trường nhiệt độ biến đổi không đều và nó tùy thuộc vào phương pháp sấy. Ẩm bay hơi chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý do đó tốc độ sấy tăng dần. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường cong do năng lượng liên kết của nước liên kết cơ lý nhỏ vì vậy đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường là đường cong lồi.
2. Giai đoạn sấy đẳng tốc.
Là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ không đổi (nhiệt độ bầu ướt), do sự chênh lệch nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của môi trường không khí xung quanh không đổi nên tốc độ sấy là không đổi, do đó đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường thẳng, ẩm tách ra trong giai đoạn này chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý và liên kêt hóa lý.
3. Giai đoạn sấy giảm tốc.
Ở giai đoạn cuối thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu là nước liên kết do đó năng lượng liên kết lớn. Vì vậy việc tách ẩm cũng khó khăn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường có dạng cong. Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy. Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy tùy thuộc vào độ ẩm của môi trường không khí xung quanh.
1.4.6 Các phương pháp làm khô. 1.4.6.1 Phương pháp sấy tự nhiên: 1.4.6.1 Phương pháp sấy tự nhiên:
Đây là phương pháp làm khô dựa vào nguồn năng lượng tự nhiên thường là năng lương mặt trời. Nước trong nguyên liệu dịch chuyển từ trong ra ngoài và bay hơi, làm nguyên liệu mất nước nên khô dần. Bên cạnh đó người ta còn làm khô nguyên liệu nhờ gió hay còn gọi là phơi mát.
1.4.6.2 Phương pháp sấy khô bằng chân không thăng hoa:
Phương pháp sấy khô bằng chân không thăng hoa là một phương pháp sấy hiện đại. Nó được ứng dụng trong công nghiệp để sấy các vật liệu quí, các loại nguyên liệu ở thể keo và keo xốp khó sấy. Phương pháp này có ưu điểm là giữ được các đặc tính sinh học của sản phẩm cũng như các tính chất khác. Nhưng nó có nhược điểm là thiết bị sấy phức tạp, yêu cầu kĩ thuật cao, tốn kém về kinh tế nên ít được ứng dụng rộng rãi.
1.4.6.3 Phương pháp sấy khô bằng chân không
Phương pháp sấy khô bằng chân không là phương pháp tiên tiến nhất trong công nghiệp sấy khô hiện nay. Phương pháp này có thể đảm bảo rất tốt phẩm chất của sản phẩm. Sấy khô bằng chân không là dưới độ chân không thấp nhiệt độ bốc hơi của nước trong nguyên liệu sẽ thấp, nếu độ chân không rất thấp thì nước sẽ đông kết và thăng hoa ở nhiệt độ rất thấp do đó quá trình sấy khô được nhanh và chất lượng sản phẩm cao
Tiêu chuẩn để đánh giá sản phẩm khô tốt hay xấu là khi cho chúng vào nước có thể phục hồi được trạng thái tươi ban dầu hay không.
Phương pháp sấy khô bằng chân không chia ra làm hai phương pháp: Sấy khô chân không ở nhiệt độ thường (0÷60oC) và sấy khô chân không ở nhiệt độ thấp (<0oC).
1.4.6.4 Phương pháp sấy sử dụng tia bức xạ hồng ngoại.
Phương pháp này lợi dụng đặc tính sóng nhiệt bức xạ của tia hồng ngoại để sấy khô sản phẩm. Các tia hồng ngoại này đuợc tạo ra từ các bóng đèn sản sinh tia hồng ngoại hoặc là đốt nóng các kim loại, đồ sứ tạo nguồn bức xạ của tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại có thể xuyên qua sương mù, lớp sơn, thớ thịt, cellulose,… vì vậy nó được dùng rộng rãi trong công nghiệp để sấy khô sản phẩm.
Sấy khô bằng hồng ngoại phần lớn năng lượng bức xạ chuyển biến thành nhiệt năng cần thiết làm cho nước bốc hơi. Cường độ nhiệt lưu của nhiệt năng đó lớn hơn đối lưu tới 30 lần.
1.4.7 Biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy.
Biến đổi vật lý:
+ Có hiện tượng co thể tích, khối lượng riêng tăng, giảm khối lượng do nước bay hơi. Nếu gọi khối lượng đưa vào sấy là G1, độ ẩm của nguyên liệu là W1, khối lượng sản phẩm tách ra khỏi quá trình G2, độ ẩm W2
Ta có: G1(100 – W1) = G2(100 – W2)
Sở dĩ viết được như vậy vì trong quá trình sấy tổng lượng chất khô không thay đổi. Từ phương trình trên ta có:
+ Có sự biến đổi nhiệt độ: Là do sự tạo gradient ở mặt ngoài và mặt trong nguyên liệu
+ Biến đổi có tính chất cơ lý như sự biến dạng, hiện tượng co, hiện tượng tăng độ giòn.
Có thể có hiện tượng nóng chảy và tụ tập các chất hòa tan lên bề mặt làm ảnh hưởng đến bề mặt sản phẩm.
G2 = G1(100 – W1) 100 – W2
Biến đổi hóa lý:
Khuyếch tán ẩm: Trong giai đoạn dầu của quá trình sấy khô nguyên liệu, ẩm khuếch tán từ lớp ngoài nguyên liệu vào bên trong nguyên liệu do giãn nở vì nhiệt. Đây là sự dời ẩm gây lên sự chênh lệch nhiệt độ các phần khác nhau của nguyên liệu sấy. Quá trình này được thực hiện dưới dạng nhiệt khuếch tán và do kết quả của sự co dãn của không khí trong các mao quản. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi có hiện tượng bay hơi nước ở trên bề mặt, ẩm chuyển dời từ bề mặt nguyên liệu đến tác nhân sấy. Lượng ẩm chuyển dời đố dược bù vào bằng lượng ẩm từ bên trong nguyên liệu ra đến bề mặt.
Quá trình chuyển ẩm từ bên trong sản phẩm sấy ra ngoài nhờ lực khuếch tán, thẩm thấu, lực mao quản… gọi là độ dẫn ẩm. Nhờ có độ dẫn ẩm, ẩm sẽ chuyển dời theo hướng từ trung tâm ra bề mặt nguyên liệu.
Biến đổi hóa học:
Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên do nhiệt độ nguyên liệu liệu tăng như phản ứng oxy hóa khử.
Tốc độ phản ứng hóa học chậm đi do môi trường nước bị giảm dần. Hàm ẩm giảm dần trong quá trìng sấy.
● Biến đổi sinh hóa.
Giai đoạn đầu của quá trình sấy, nhiệt độ tăng đần và chậm tạo ra sự hoạt động mạnh mẽ của các hệ enzyme oxy hóa khử. Gây ảnh hưởng xấu đến nguyên liệu.
Giai đoạn sấy, hoạt độ của enzyme giảm vì lượng nước giảm.
Giai đoạn sau sấy một số enzyme nhất là enzyme oxy hóa khử không bị hoàn toàn đình chỉ mà còn tiếp tục hoạt động yếu trong thời gian bảo quản và đến một giai đoạn nào đó có thể phục hồi khả năng hoạt động.
● Biến đổi sinh học. Cấu tạo tế bào:
Thường xảy ra hiện tượng tế bào sống biến thành tế bào chết do nhiệt độ làm biến tính không thuận nghịch chất nguyên sinh và nước.
Vi sinh vật:
Sấy khô có tác dụng làm yếu hay tiêu diệt vi sinh vật trên bề mặt nguyên liệu. Các vi sinh vật ở sản phẩm sấy khô thường khó phát triển, do hiện tượng bị ẩm cục bộ nên vi sinh vật vẫn có thể phát triển trong nguyên liệu sấy khô tuy nhiên rất ít.
● Dinh dưỡng.
Sản phẩm khô thường giảm độ tiêu hóa. Lượng calo tăng do sản phẩm giảm độ ẩm, nên có thể sử dụng lượng ít nhưng đủ calo.
● Biến đổi cảm quan. Màu sắc:
Mất sắc tố hay giảm sắc tố do tác dụng của nhiệt độ. Nói chung có màu thẫm, màu nâu đỏ do phản ứng caramen hóa, phản ứng melanoidin và oxy hóa các phenol…
Phản ứng caramen có ảnh hưởng lớn đến màu sắc của sản phẩm giàu đường, phản ứng diễn ra mạnh mẽ ở nhiệt độ nóng chảy của đường. Tuy nhiên phụ thuộc vào nồng độ đường, pH môi trường, thời gian đun nóng… Trong các quá trình chế biến phản ứng caramen hóa thường xảy ra và là nguyên nhân quan trọng làm thay đổi màu của thực phẩm.
Mùi:
Một số chất thơm bay hơi theo ẩm và do nhiệt độ bị phân hủy gây tổn thất chất thơm, khả năng bay hơi các chất thơm trong quá trình sấy cần quan tâm, trong quá trình sấy cũng xuất hiện mùi ôi khét.
Vị:
Do ẩm giảm nên nồng độ các chất gia vị tăng lên, cường độ vị tăng lên nhất là vị ngọt và vị mặn. Vị chua đôi khi giảm do lượng acid bay hơi trong quá trình sấy.
Trạng thái:
Gắn liền với biến đổi vật lý và hóa học như tăng tính dai, tính vón cục, tính giòn hoặc các biến đổi về hình dạng. Về kích thước có sự co lại, tuy nhiên do ẩm phân bố không đều trong nguyên liệu, ở bề mặt độ ẩm nhỏ co nhiều hơn so với phía bên trong có độ ẩm cao hơn, sự co không đều trong quá trình sấy sẽ làm nguyên liệu bị cong, vênh.
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 2.1 Đối tượng nghiên cứu.
2.1.1 Bao tử cá..
Nguyên liệu chính là bao tử cá tra lấy tại nhà máy phụ phẩm của công ty cổ phần Nam Việt - TP Long Xuyên – An Giang.
2.1.2 Nhóm phụ liệu.
● Muối: Muối dùng phải đạt tiêu chuẩn muối tinh TCVN 3973-84. ● Đường: Đường dùng phải đạt tiêu chuẩn TCVN 1695-87. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
● Sorbitol: sorbitol dùng trong nghiên cứu được mua từ cửa hàng hóa chất Hoàng Trang số 42 Hoàng Hoa Thám- Nha Trang…
● Quế, hồi, ớt: Mua tại chợ Vĩnh Thọ-nha trang, không bị hư hỏng, ẩm mốc.
● Rượu:
Nơi thực hiện đề tài tại phòng thực hành công nghệ chế biến thuỷ sản và phòng thực hành hoá sinh, phòng kĩ thuật lạnh trường đại học Nha Trang.
2.1.3 Thiết bị nghiên cứu.
Cân điện tử, tủ sấy, máy cán, bếp gas, tủ sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh…
2.2 Phương pháp nghiên cứu.
2.2.1 Phương pháp xác định thành phần hoá học của nguyên liệu và của sản phẩm.