2.1.2.1. Nước trong thực phẩm
Nước trong thực phẩm, ñặc biệt trong thuỷ sản chiếm tỷ lệ rất lớn có thể lên ñến 80%. Tuỳ theo mức ñộ liên kết mà người ta chia nước trong thực phẩm ra các dạng: Nước tự do và nước liên kết
- Nước tự do: Chỉ liên kết cơ học. Nước nằm bất ñộng trong mạng lưới cấu trúc mô cơ dưới hình thức dung môi ñể khuyếch tán các chất qua tế bào.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 34 - Nước liên kết: Không phải là dung môi mà là ở dạng liên kết với các chất prôtit tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác tạo thành các khung cấu trúc của mô cơ.
2.1.2.2. Cơ chếñóng băng trong thực phẩm khi cấp ñông.
Nước trong thực phẩm do có hoà tan các chất tan nên nhiệt ñộ ñóng băng thấp hơn 0oC.
Khi hạ nhiệt ñộ thực phẩm xuống thấp các dạng nước trong thực phẩm ñóng băng dần dần tuỳ mức ñộ liên kết của chúng với tế bào.
Khi nhiệt ñộ hạ xuống thấp bằng nhiệt ñộ cấp ñông, trước tiên các tinh thể ñá xuất hiện ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào). Khi ñến ñiểm ñóng băng ña số nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng ñộ chất tan lên cao hơn trong tế bào. Do ñó áp suất thẩm thấu tăng lên làm cho nước trong tế bào có xu hướng ra ngoài qua gian bào, qua màn bán thấm của tế bào. Nếu tốc ñộ làm lạnh chậm thì nước trong tế bào ra sẽ làm các tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo nên tinh thể mới.
Nếu tốc ñộ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cả ở bên ngoài lẫn bên trong tế bào, tinh thể ñá sẽ nhuyễn và ñều.
Do ñó nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước và các tinh thể ñá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng, giảm chất lượng sản phẩm.
Khi nước tự do ñã ñóng băng hết thì ñến nước liên kết, bắt ñầu từ nước có liên kết yếu ñến nước có liên kết mạnh.
2.1.2.3. Tác ñộng của sự kết tinh của nước ñối với thực phẩm.
- Có sự phân bố lại nước trong thực phẩm không chỉ giữa gian bào và tế bào mà còn theo chiều sâu của sản phẩm.
- Có sự biến ñổi tế bào do sự phân bố lại nước, do tạo thành lớp ñá, vỡ tế bào, biến ñổi cấu trúc sợi cơ.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 35
2.1.2.4. Các yếu tốảnh hưởng ñến sự kết tinh của nước trong thực phẩm.
1. Nồng ñộ các chất hoà tan.
Các chất ñường, chất béo, prôtêin, muối vv... trong thực phẩm hoà tan liên kết với nước tạo thành dung dịch keo.
ðể kết tinh các phân tử nước phải tách ra khỏi sự liên kết của các chất tan. Vì vậy khi có các chất tan thì nhiệt ñộ của nước phải giảm ñể giảm ñộng năng, tăng lực liên kết phân tử giữa các phân tử nước với nhau ñể kết tinh. Do ñó nồng ñộ chất hoà tan tăng thì nhiệt ñộ kết tinh nước giảm. ðộ giảm nhiệt ñộ ñể nước kết tinh phụ thuộc vào nồng ñộ chất tan như sau:
∆t = - 1,18 x n (1-1) n - Nồng ñộ phân tử các chất tan.
- Khi nhiệt ñộ kết tinh nước giảm thì tốc ñộ hình thành mầm tinh thể tăng dần.
- Khi giảm nhiệt ñộ kết tinh các tinh thể nước ñá hình thành sẽ có xu hướng phát triển chiều dài và giảm kích thước chiều ngang nhờ ñó việc làm hỏng cấu trúc tế bào thực phẩm giảm.
- Kích thước ngang của các tinh thể ñược phân chia như sau: + Kích thước 0,2 ÷ 0,6mm - tinh thể lớn
+ Kích thước 0,1 ÷ 0,2mm - tinh thể vừa + Kích thước 0,01 ÷ 0,1mm - tinh thể bé
Ở khoảng nhiệt ñộ -1 ÷ -2oC các tinh thể tạo thành các kích thước lớn, ở nhiệt ñộ -10 ÷ -20oC các tinh thể có số lượng rất nhiều và kích thước nhỏ.
2. Tốc ñộ cấp ñông
Tốc ñộ làm lạnh thực phẩm là tỷ số giữa chiều dày lớp thực phẩm ñược cấp ñông với thời gian ñể làm ñông lớp ñó:
V
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 36 Tốc ñộ làm lạnh ñông phụ thuộc nhiều yếu tố, trong ñó yếu tố nhiệt ñộ buồng cấp ñông ñóng vai trò quan trọng nhất.
Căn cứ vào tốc ñộ làm ñông người ta chia ra như sau:
- Cấp ñông chậm: Khi tốc ñộ cấp ñông dưới 0,5 cm/h và thời gian cấp ñông lớn hơn 10 giờ.
- Cấp ñông nhanh: Khi tốc ñộ cấp ñông từ 1 ÷ 3 cm/h và thời gian cấp ñông từ 2 ñến 6 giờ.
- Cấp ñông cực nhanh: Khi tốc ñộ cấp ñông lớn hơn hoặc bằng 15cm/h, thời gian cấp ñông dưới 20 phút.
* Ảnh hưởng của tốc ñộ cấp ñông
- Khi cấp ñông chậm nước khuyếch tán nhiều, các tinh thể nước ñá thu hút nước ñể tăng thể tích mà không có xu hướng tạo nên các mầm tinh thể. Kết qủa là số lượng các tinh thể ít, kích thước lớn và không ñều, ñiều ñó ảnh hưởng nhiều ñến cấu trúc liên kết tế bào thực phẩm.
- Khi cấp ñông nhanh nước ít khuyếch tán vì các mầm tinh thể hình thành ñều khắp trong cấu trúc với tốc ñộ nhanh nhờ ñó số tinh thể nhiều, kích thước nhỏ và ñều.
- Cấp ñông cực nhanh sẽ không có sự khuyếch tán nước. Các phần tử nước sẽ kết tinh ở những vị trí liên kết với các chất tan vì vậy các tinh thể có kích thước rất nhỏ, các tính chất của thực phẩm ñược giữ gìn như nguyên vẹn.
3. Chất lượng ban ñầu của thực phẩm
- Thực phẩm tươi sống ñem làm lạnh ñông sẽ có chất lượng cao nhất vì cấu trúc và sự liên kết của nước với các thành phần còn nguyên tính tự nhiên.
- Khi các cấu trúc bị hư hỏng do va chạm hoặc do chất lượng bị giảm vì quá trình tự phân giải, thối rửa thì khả năng giữ nước giảm, tỷ lệ nước tự do tăng, tính ñàn hồi của cấu trúc giảm. Tương tự như ở thịt ñộng vật có giai ñoạn co cứng, cấu trúc giảm tính ñàn hồi vì khả năng giữ nước giảm.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 37 Trong những trường hợp này nước kết tinh sẽ khuyếch tán nhiều, cấu trúc liên kết tế bào bị nước ñá giãn nỡ sẽ rách vỡ làm cho chất lượng sản phẩm giảm.