1. Các vấn đề về cấp đơng thực phẩm
1.4. Thời gian làm lạnh đơng thực phẩm
Thời gian cấp đơng là thời gian cần thiết để hạ nhiệt độ tâm củasản phẩm từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ yêu cầụ Yêu cầu đối vớithực phẩm cấp đơng là nhiệt độ trung bình hoặc cân bằng của chúngphải nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ bảo quản. Nhiệt độ trung bình củasản phẩm ttb thường được chọn bằng trung bình cộng của nhiệt độ tâm ttvà nhiệt độ bề mặt tf.
ttb = (tf + tt) / 2 (4-8)
Vì vậy cần chọn nhiệt độ tâm phù hợp để đạt yêu cầu nàỵ
Ví dụ: Xác định nhiệt độ tâm sản phẩm khi cấp đơng ở kho cấpđơng, biết nhiệt độ khơng khí -35oC, nhiệt độ bảo quản là -18oC.
- Nhiệt độ bề mặt tf = tb x 0,7 = -35 x 0,7 = -24,5oC
- Nhiệt độ tâm sản phẩm là: tt = 2 x ttb - tf = 2 x (-18) - (-24,5) = -36 + 24,5 = - 11,5oC
Vì vậy chọn nhiệt độ tâm sản phẩm ít nhất là -12oC Quá trình làm lạnh đơng thực phẩm qua 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Làm lạnh sản phẩm đến điểm đĩng băng - Giai đoạn 2: Đĩng băng ở điểm kết tinh (tkt = const)
- Giai đoạn 3: Kết thúc quá trình làm lạnh đơng và tiếptục hạ nhiệt độ sản phẩm tới nhiệt độ cần thiết để bảo quản lạnh đơng.Khi làm lạnh đơng do tạo thành các lớp tinh thể từ phía bề mặtvà tâm nên ngăn cản quá trình truyền nhiệt sâu vào bên trong.
1.4.1 Xác định thời gian kết tinh nước trong thực phẩm
Thời gian kết tinh là thời gian để nước trong thực phẩm kết tinh thành đá, trong quá trình này ta coi nhiệt độ của đá kết tinh khơng đổi và bằng tđb.
Cơng thức Plank thường được sử dụng để xác định thời gian làm lạnh thực phẩm:
R 2 k P t v q (4-9) trong đĩ
q - Nhiệt lượng cần thải từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ kết tinh cuối cùng, kCal/kg; v - Thể tích riêng của thực phẩm, m3/kg;
∆t - độ chênh nhiệt độ giữa điểm đĩng băng ban đầu của thực phẩm vàmơi trường, oC;
δ - Chiều dày lớp thực phẩm, m;
k - Hệ số truyền nhiệt bề mặt (kể cả bao gĩi), kCal/m2.h.K;
λ - Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm, kCal/m.h.K; P, R - Các hằng số tuỳ thuộc hình dạng thực phẩm.
1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cấp đơng 1. Loại máy cấp đơng
Cĩ nhiều loại thiết bị cấp đơng và nguyên lý hoạt động rất khác nhaụ Thiết bị giĩ cưỡng bức tiếp xúc và làm lạnh sản phẩm, cĩ loại tiếp xúc là bề mặt các tấm kim loại, nhưng cĩ loại thì sản phẩm đượcnhúng trong dịch N2lỏng.
Do nguyên lý làm lạnh khác nhau nên tốc độ sẽ khác nhau đáng kể.
Đối với cùng một dạng máy cấp đơng, nhưng nếu sử dụngphương pháp cấp dịch cho thiết bị bay hơi khác nhau cũng làm cho thời gian cấp đơng thay đổi đáng kể, do hệ số trao đổi nhiệt bên trongphụ tuộc nhiều vào phương phápcấp dịch.
2. Nhiệt độ buồng cấp đơng
Nhiệt độ cấp đơng càng thấp thì thời gian cấp đơng càng nhanh và ngược lạị Vì vậy cần chọn nhiệt độ buồng hợp lý. Thường nhiệt độkhơng khí trong buồng cấp đơng đạt là -35oC.
3. Tốc độ giĩ trong buồng cấp đơng
Tốc độ giĩ càng cao thì thời gian cấp đơng càng nhanh do hệ số toả nhiệt đối lưu tăng, kết quả hệ số truyền nhiệt tăng.
4. Nhiệt độ sản phẩm trước cấp đơng
Việc chế biến thực phẩm diễn ra trong một thời gian khá lâu, vì vậy khi chế biến được khay sản phẩm nào, người ta sẽ tạm cho vàocác kho chờ đơng để tạm thời bảo quản, chờ cho đủ khối lượng cần thiết cho 01 mẻ cấp đơng mới đem cấp đơng. Mặt khác trong quá trình chế biến, thực phẩm được ướp đá và xử lýtrong khơng gian khá lạnh. Vì thế nhiệt độ thực phẩm đưa vàothiết bị cấp đơng thường chỉ cỡ 10÷12oC. Nếu thời gian bảo quản trong khochờ đơng lâu thì nhiệt độ thực phẩm vào cấp đơng cịn nhỏ hơn. Nhiệtđộ thực phẩm vào cấp đơng càng thấp thì thời gian cấp đơng càng ngắn.
5. Bề dày sản phẩm cấp đơng
Thời gian cấp đơng càng lâu nếu thực phẩm càng dàỵ Người ta nhận thấy thời gian cấp đơng tăng lên một cách nhanh chĩng nếu tăngchiều dày thực phẩm. Mối quan hệ này khơng theo qui luật tuyến tính mà theo bậc bình phương của chiều dàỵ Các sản phẩm cấp đơng dạng khối (block) cĩ thời gian cấpđơng khá lâu, nhưng dạng rời thì thời gian ngắn hơn nhiềụ
6. Hình dạng sản phẩm
Hình dạng của thực phẩm cũng ảnh hưởng tới tốc độ làm lạnh.
Hình dạng cĩ liên quan tới diện tích tiếp xúc. Dạng khối sẽ cĩ diện tích tiếp xúc kém nhất, trong khi các sản phẩm dạng rời cĩ diện tíchtiếp xúc rất lớn nên thời gian làm lạnh giảm rất nhiềụ Sản phẩm càng nhỏ sẽ cĩ diện tích tiếp xúc càng lớn nên thời gian cấp đơng nhanh.
Khi diện tích tiếp xúc giữa thực phẩm với tác nhân hoặc với bềmặt làm lạnh tăng thì thời gian làm lạnh giảm. Trong tủ đơng tiếp xúc, nếu bề mặt khơng phẳng diện tích tiếp xúc nhỏ sẽ làm tăng thờigian làm lạnh. Vì thế các khay cấp đơng phải cĩ bề mặt phẳng, khơnggồ ghề lồi lõm. Trong các thiết bị đơng rời nên bố trí sản phẩm đều theo tồn bộ khay hay băng chuyền cấp đơng.
Trên các tấm lắc cấp đơng nếu cĩ băng cũng cĩ thể làm giảmdiện tích tiếp xúc.
8. Bao gĩi sản phẩm
Một số sản phẩm cấp đơng được đĩng gĩi trước nên khi cấp đơnglàm tăng nhiệt trở. Đặc biệt khi bao gĩi cĩ lọt các lớp khí bên trong thì tạo ra lớp cách nhiệt thì làm tăng đáng kể thời gian cấp đơng.
9. Loại thực phẩm
Mỗi loại thực phẩm cĩ một nhiệt dung và nhiệt hàm khácnhau, do đĩ nhiệt lượng cần thiết để cấp đơng 1kg mỗi loại thựcphẩm rất khác nhaụ