2. 26 BIẾN ĐỔI HÓA SINH
3.3.1 LẠNH ĐÔNG BẰNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
Làm đông trong không khí phù hợp với thực phẩm có nguồn gốc ở trên cạn, quá trình làm đông bảo đảm vệ sinh tốt hơn, điều kiện vận hành đơn giản phù hợp vớ mọi hình dáng kích thước của thực phẩm.Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm là dể mất nước, thực phẩm dể bị tác động oxy không khí, khả năng trao đổi nhiệt chậm. Làm lạnh trong môi trường không khí, chọn chế độ sau đây:
• Độ ẩm tương đối của không khí trong phòng: ϕ = 85 – 100%
• Vận tốc không khí khi đối lưu tự nhiên: V = 0.1 ÷ 0.2 m/s, đối lưu cưỡng bức có thể > 0.5 m/s
• Nhiệt độ không khí: bắt đầu đưa sản phẩm vào, nhiệt độ không khí phòng lạnh thấp hơn nhiệt độ đóng băng của sản phẩm 1 ÷ 20C. khi sản phẩm đã được làm lạnh đến 3 – 70C thì có thể nâng nhiệt độ của không khí lên 0 ÷ -1 0C để tránh hiện tượng đóng đá của sản phẩm.
3.3.2 Làm đông bằng tủ đông tiếp xúc:
Nhờ truyền nhiệt môi trường kim loại ở tủ đông tiếp xúc với tốc độ truyền nhiệt lớn, thực phẩm ít bị tác động môi trường không khí, chất lượng thực phẩm được đảm bảo, thiết bị có độ tin cậy cao, có khả năng điều chỉnh được năng suất lạnh. Tuy nhiên, do hoạt động không liên tục nên thực phẩm phải chờ đợi trước khi cấp đông, việc tổ chức sản xuất khó khăn.
Các chất lỏng bay hơi ở niệt độ thấp, khi tiếp xúc với thực phẩm sẽ có khả năng trao đổi nhiệt lớn nhờ có tốc độ làm đông cao, khả năng tiêu diệt vi sinh vật lớn đảm bảo được chất lượng của thực phẩm, thiết bị làm đông thường có cấu trúc đơn giản, an toàn dể vận chuyển.
Phương pháp này thường được áp dụng với thực phẩm có kích thước nhỏ. Nó không phù hợp với thực phẩm có kích thước lớn, bởi vì cường độ trao đổi nhiệt rất lớn gây nên những hư hỏng về cấu trúc thực phẩm và sự chênh lêch nhiệt độ ở các lớp bên trong và bên ngoài của thực phẩm rất lớn có nhiều lớp bên ngoài đóng băng, các chất khí hóa lỏng thường có giá thành cao dẫn đến hạn chế sử dụng phương pháp này.
3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP LẠNH ĐÔNG:
3.4.1 Phương pháp lạnh đông chậm:
Trong quá trình lạnh đông lạnh, nhiệt độ không khí cao hơn-250C, vận tốc không khí đối lưu nhỏ hơn 1m/s, do đó thời gian lạnh đông kéo dài 15 – 20 giờ tùy theo kích thướt và loại thực phẩm. Số tinh thể đá hình thành trong gian bào rất ít nên kích thướt lớn, va chạm làm rách màng tế bào, pha hủy cấu trúc của tế bào sản phẩm. Khi sản phẩm tan giá, dịch bào trong sản phẩm chảy ra, làm giảm chất lượng.
Ngày nay, không dùng phương pháp này để bảo quản thực phẩm. Đối với rau quả dùng để chế biến dưới dạng nước quả hoặc dạng hyền phù, phương pháp này có lợi vì tác dụng phá hủy tế bào, cấu trúc hệ thống keo, nên khi ép sẽ cho năng suất cao. Do đó, áp dụng phương pháp này chỉ đạt hiệu quả tốt khi vừa cần bảo quản nguyên liệu lưu hoặc nửa thành phẩm, thời gian lâu để kéo dài thời vụ chế biến, vừa tăng chất lượng cho một số sản phẩm chế biến sau này.
Môi trường làm lạnh đông nhanh thường là không khí hoặc chất lỏng. Chất lỏng thường là dung dịch muối nhằm hạ nhiệt độ đóng băng của dung dịch. Tuy nhiên phương pháp này, gây ẩn cho sản phẩm và làm hư hỏng cho thiết bị. Môi tường không khí tuy hệ số truyền nhiệt nhỏ và sản phẩm dễ bị oxy hóa, hao hụt khối lượng nhưng tiện lợi nên được dùng khá phổ biến. Không khí lạnh có nhiệt độ (- 350C). Vận tốc đối luư 3 ÷ 4 m/s (cho phòng nhỏ, hầm đông lạnh) và nhiệt độ ( - 400C), vận tốc 5m/s (cho thiết bị đông lạnh nhanh).
Thời gian làm lạnh đông nhanh từ 2 ÷ 10 giờ. Sản phẩm lạnh đông nhanh do có nhiều tinh thể đá bé tạo thành ở tế bào và gian bào nên không phá hủy tế bào, đảm bảo 95 % chất lượng tươi sống.
♦ Điều kiện để có thể lạnh đông nhanh:
• Nhiệt độ môi trường truyền nhiệt lạnh < - 350C.
• Vận tốc không khí đối lưu 3 ÷ 5 m/s (môi trường khí) và 1m/s (môi trường lỏng). • Kích thướt sản phẩm nhỏ 3x3x5cm hoặc 5x5x5cm.
• Quá trình đóng băng sản phẩm xảy ra cùng một lúc trong tế bào và ngoài gian bào nhằm hạn chế sự di chuyển nước trong tế bào ra gian bào.
3.4.3 Phương pháp lạnh đông cực nhanh:
Phương pháp lạnh đông cực nhanh đã làm tăng năng suất từ 40 ÷ 50 lần, giảm hao hụt sản phẩm 3 ÷ 4 lần; đảm bảo nguyên vẹn chất lượng sản phẩm tươi sống. Người ta dùng nito lỏng để làm đông cực nhanh thực phẩm tươi sống.
♦ Dùng nitơ lỏng có các ưu điểm sau:
• Nitơ lỏng bay hơi ở áp suất thường cho nhiệt độ ở - 1960C. • Nitơ lỏng gần như trơ, nên hạn chế sản phẩm bị oxy hóa.
3.5 MỘT SỐ THIẾT BỊ LẠNH ĐÔNG ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT:
3.5.1 Thiết bị kết đông tầng sôi:
Các sản phẩm có kích thước nhỏ có thể dùng phương pháp tầng sôi.
3.5.1.1 Nguyên tắc hoạt động:
Thực phẩm được đưa vào một cách cố định được bố trí theo chiều dọc của hầm sấy, sau khi kết đông xong sẽ chảy ra phía bên kia. Dòng không khí được quạt thổi từ dưới lên. Các sản phẩm được nâng lên lơ lửng trong không khí. Do tiếp xúc với dòng không khí từ nhiều phía nên sản phẩm kết đông rất nhanh.
Ưu điểm của phương pháp kết đông tần sôi là các sản phẩm không bị vón cục
và kết dính lại với nhau do đóng băng. Không khí lạnh vừa làm nhiệm vụ kết đông sản phẩm vừa làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm từ cửa nạp đến cửa ra do luồng không khí có định hướng do đó đơn giản được hầu hết các cơ cấu vận chuyển sản phẩm trong hầm đông, trường hợp là các cơ cấu dễ hỏng hóc như băng chuyền cơ cầu đẩy, cơ cấu nâng hạ, động cơ và hộp số.
3.5.1.2 Cấu tạo thiết bị tần sôi của hãng Samfi-Babcook:
Năng suất kết đông 10t/h dùng để kết đông sản phẩm nặng như ngô. Sản phẩm đi từ trái qua phải của hầm kết đông bằng các băng vận chuyển. Lượng không khí lạnh vừa làm kết đông vừa làm tấm điệm không khí cho sản phẩm.Vùng một được bố trí không khí yếu để bảo vệ cho sản phẩm đền điểm đóng băng,làm cứng bề mặt sản phẩm. Vùng 2 được kết đông tới nhiệt dộ yêu cầu với tốc dộ không khí mạnh hơn.
1.cơ cấu nạp với tấm rung điều chỉnh độ rung teho sản phẩm nạp-2.cơ cấu rửa và sấy tự động cho băng thứ nhất-3. băng kết
tâm đều chỉnh được tốc độ-5.động cơ quạt-6.cực kiểm tra-7. dàn bay hơi tráng kẽm -8.
cầu kiểm tra-9. sản phẩm-10. đoạn chuyển tiếp giửa 2 vùng I và II-11 xã băng bằng hơi nóng-12. bao che cách nhiệt-13. kính quan sát-14. cửa trượt sản phẩm ra ngoài bằng inox-15.độnng cơ và hộp số cho mỗi băng chuyền phụ thuộc vào tốc độ cho từng loại sản phẩm
3.5.2 Thiết bị kết đông theo kiểu tiếp xúc:
Khi đặt sản phẩm tiếp xúc với bề mặt lạnh, khả năng trao đổi nhiệt lớn hơn nhiều so với khi tiếp xúc với không khí lạnh. Chính vì vậy tốc độ kết đông nhanh hơn, hiện nhiệt độ giữa sản phẩm và nhiệt độ bay hơi giảm xuống. Năng suất yêu cầu giảm, tiêu tốn năng lượng cho đơn vị sản phẩm giảm.thời gian kết đông cho một mẻ sản phẩm giảm nên giảm được diện tích lắp dặt thiết bị. Nhược điểm của máy là không thể kết đông bất cứ sản phẩm nào. Máy chỉ kết đông các loại thực phẩm đặt vào trong khuôn cố định, kích thước của khuôn tùy theo nhà chế tạo máy quy định.
3.5.2.1 Cấu tạo:
1.khung- 2. xilanh thủy lực- 3.bàn nâng- 4.bệ nâng-5.các tấm tiếp xúc-6. van phao-
7.cơ cầu định vị truyền động cho tấm-8.van phao-9.bình tách lỏng-10.các ống cao su co bộc dây thép để cấp môi chất lạnh cho dàn bay hơi-11.bình dầu-12.bơm dầu-13.sản phẩm kết đông-14.Giá gỗ
3.5.2.2 Nguyên lí làm việc:
Tấm kiểm tiếp xúc bằng tấm thép tráng kẽm, thép không rỉ hoặc đa số bằng nhôm đúc áp lực.đảm bảo vệ sinh công nghiệp thực phẩm. và có thể ép tiếp xúc trực tiếp lên thực phẩm không có bao bì
Trong các tấm tiếp xúc là các dẫn lạnh trực tiếp môi chất như R22 (có thể là NH3) hoặc muối CaCl2 và có các ống dẫn mềm bằng thép không rỉ ra ngoài để cung cấp và tháo môi chất ra khỏi dàn để dãn hoặc ép các tấm tiếp xúc khi tháo hoặc xếp tải.
Các ống mềm có thể bằng vật liệu khác nhưng phải đảm bảo bền với áp lực, độ kín cũng như bền hóa học đối với môi chất lạnh hoặc nước muối để sử dụng.
Có thể sử dụng hệ thống dể cấp lạnh hoặc cho nhiều áy kết đông. Có thể dùng bơm môi chất cấp lỏng cho các dàn lạnh hay tấm tiếp xúc. Nhiệt độ sôi khoảng -350C. Khi có nhiều máy kết đông, các máy làm việc gần như dạng kết đông liên tục vì nạp và tháo sản phẩm thay đổi cho các máy.
Máy kết đông tiếp xúc theo kiễu nằm ngang là loại phổ biến nhất. Sản phẩm kết đông được đóng trong khuôn nhôm hoặc khuôn định hình sau đó được đẩy vào 2 tấm tiếp xúc đang mở.
Sau khi nạp đầy sản phẩm cơ cấu thủy lực tác động lên cho các tấm tiếp xúc ép lại với nhau để sản phẩm tiếp xúc với cả 2 tấm ( tấm trên và tấm dưới). Một bộ phận định vị giữ cho tấm không ép sát vào nhau làm biến dạng khay hoặc hộp sản phẩm. Toàn bộ máy bố trí trong vỏ hộp cách nhiệt đủ dầy đối với nhiệt độ sôi thấp. Máy kết đông tiếp xúc nằm ngang sử dụng rất phù hợp cho những sản phẩm có hình dạng đều đặn.
Bên trong các tấm tiếp xúc là dàn bay hơi trực tiếp của môi chất lạnh. Sản phẩm được đóng sẵn vào khuôn tiêu chuẩn, xếp giữa các tấm, tiếp theo dầu được bơm vào xi lanh,pittong sẽ ép các tấm lại. lực ép duy trì 0.15-0.70bar. Sau khi ép xong dàn lạnh được cấp lỏng và quá trình kết đông bắt đầu. Nhiệt độ sôi của môi chất đạt -340C. Sau khi kết đông xong dầu được xả lại bình, pittong di xuống,các tấm mở ra và sản phẩm dược lấy ra dễ dàng. Máy làm việc theo từng mẻ.chiều dài khay từ 25-100mm. thời
gian kết đông ngắn. Chiều dầy khay 90 mm thời gian là 3h. Thời gian kết đông phụ thuộc vào sản phẩm và sự tiếp xúc của các sản phẩm trong khuôn.
3.5.3 Thiết bị kết đông bằng khí hóa lỏng :
Thường được thực hiện với nitơ lỏng. Nitơ lỏng sôi ở nhiệt độ -196oC. Do đó có độ chênh lệch nhiệt độ rất lớn giữa sản phẩm và nhiệt độ sôi lên các sản phẩm được kết đông gần như tức thời.
3.5.3.1 Thiết bị kết đông Nitơ lỏng phun (cry ogen – Rapid):
3.5.3.1.1 Cấu tạo:
1.Hầm cách nhiệt – 2. băng chuyền-3.bàn nạp sản phẩm-4.cửa nạp sản phẩm-5.bàn tháo sản phẩm-6.khay hứng có van xã-7.ống hút-8. quạt hút-9.quạt khuấy -10 và 11 ống phun với mũi phun và van giảm áp-12. NiTo lỏng -13. khí- 14 van-15.Tấm điều chỉnh khí hút (tấm tiết lưu)
3.5.3.1.2 Nguyên tắc hoạt động:
Sản phẩm được kết đông liện tục từ bàn nạp từ bàn nạp vào cửa nạp, sản phẩm được băng chuyền đưa vào vùng A đầu tiên để liên kết đông sơ bộ dến nhiệt độ đóng băng. Ở đây, nhờ có quạt đảo khí Nitơ
lạnh mà sản phẩm được làm lạnh và kết đông sơ bộ. Sau đó sản phẩm đi vào vùng B và được phun khí Nitơ lỏng. Sản phẩm được kết đông một cách nhanh chóng do hiệu quả của Nitơ lỏng sôi trên bề mặt sản phẩm. sau đó được dưa vào vùng C, ở đây sản phẩm được ủ để nhiệt độ tâm sản phẩm đạt yêu cầu. Thường kết đông 1kg sản phẩm thí dùng
1 lít Nitơ. Phương pháp này rất đắt tiền cho nên dùng để đông lạnh cho các sản phẩm co giá trị kinh tế cao.
Ở Mỹ, người ta còn dùng phương pháp kết đông R12 lỏng.tuy nhiên phương pháp này không được áp dụng ở các nước châu á bởi vì vấn đề chất lượng và vệ sinh thực phẩm. hơn nữa R12 bị cấm sử dụng vì vấn đề môi trường.
3.5.4 Thiết bị cấp đông siêu tốc:3.5.4.1 Mô tả thiết bị: 3.5.4.1 Mô tả thiết bị:
Để rút ngắn thời gian cấp đông các sản phẩm rời. Hiện nay, Searee đã nghiên cứu và chế tạo thành công thiết bị cấp đông siêu tốc, ứng dụng nguyên lý phun hàng ngàn tia khí lạnh với tốc độ cao hướng trực tiếp lên mặt trên và mặt dưới của sản phẩm, thổi đi các hơi nóng bao bọc xung quanh sản phẩm, đẩy nhanh tiến trình trao đổi nhiệt. Các tia khí này cho phép hệ thống đạt được hiệu quả làm lạnh nhanh và giữ nguyên hình dạng sản phẩm ban đầu.
Đảm bảo điều kiện vệ sinh an toàn thực phẩm theo tiêu chuẩn HACCP/FDA. Thời gian cấp đông cực nhanh, tương đương với phương pháp cấp đông nitrogen lỏng. Hạn chế mất nước tốn hơn phương pháp nitrogen lỏng. Kích thướt thiết bị giảm gần ½ so với IQF thông thường. Chất lượng sản phẩm cao, không bị cháy. Toàn bộ băng chuyền, khung đỡ, hộp chia gió, tấm chắn gió… đều làm bằng thép không gỉ.
Hệ thống băng tải được thiết kế đơn giản, cho phép giảm thiểu chi phí bảo dưỡng. Tốc độ băng chuyền có thể định hình vô cấp tùy thuộc vào chủng loại và kích thtướt sản phẩm cấp đông. Vỏ thiết bị được lắp ghép từ các tấm panel được bọc bằng tole color – bond hoặc thép không gỉ. Tủ điện với thiết bị điều khiển PLC được lập trình sẵn. Việc điều chỉnh và lưu trữ các thông số kyc thuật được thực hiện trên màn hình tinh thể lỏng LCD. Thiết bị có thể kết nối với máy vi tính.
3.5.4.2 Đặc điểm kĩ thuật:
• Công suất cấp (kg/h): 500; 250. • Sản phẩm cấp đông: tôm, mực, cá…. • Nhiệt độ sản phẩm vào/ra (oC): +10/-18. • Nhiệt độ buồng đông (oC):
-38 ÷ -40.
• Thời gian cấp đông (phút): 2 ÷ 15. • Kiểu cấp dịch: bơm dịch. • Môi chất lạnh: ammonia / freon. • Xả băng: bằng nước / ga nóng. • Nguồn điện: 3P/380V/50Hz.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.TS. NGUYỄN NGỌC TUÂN; Th.S LÊ THANH HIỀN – CHẾ BIẾN BẢO QUẢN THỊT VÀ SỮA
2. TRẦN QUYẾT THẮNG; LÊ PHAN THÙY HẠNH – BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN
3. GS.TS. PHẠM XUÂN VƯỢNG; TS. TRẦN NHƯ KHUYẾN – GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT LẠNH VÀ LẠNH ĐÔNG THỦY SẢN
TRANG WEB: 1. http://www2.hcmuaf.edu.vn/data//file/.../BAI%20GIANG%20MON %20 THIT /2.pdf 2. http://www.hungvuongtech.edu.vn/home/index.php? option=com_content&task=view&id=399&Itemid=2A. 3. http://www.ON%20THI%20CHE%20BIEN%20THIT%20ONLINE[1]