Làm đông là quá trình lấy nhiệt ra khỏi vật liệu, hạ thấp nhiệt độ của vật liệu xuống thấp hơn điểm băng để nước trong vật liệu đóng băng.
1.3.2. Mục đích
Mục đích của quá trình lạnh đông thủy sản là hạ nhiệt độ xuống thấp, kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm. Vì vậy làm chậm lại sự ươn hỏng và sau thời gian bảo quản lạnh đông thì sản phẩm tan giá hầu như không bị thay đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi. Bảo quản lạnh và lạnh đông thường được áp dụng cho thủy sản xuất khẩu. Thủy sản lạnh đông xuất khẩu rất được quan tâm và chú trọng đầu tư ở các nước đang phát triển vì sản phẩm mang lại giá trị kinh tế cao so với các loại sản phẩm khác tiêu thụ trong nội địa.
1.3.3. Nhiệt độ quá lạnh và ảnh hưởng của nó đến trọng lượng, chất lượng của sản phẩm đông lạnh
Trong quá trình làm lạnh đông luôn có hiện tượng quá lạnh tức là hạ nhiệt độ xuống dưới 0 C mà vẫn chưa có sự đóng băng. Sự chậm tạo thành tâm kết tinh này phụ thuộc vào nồng độ chất tan trong dịch bào. Tiếp tục hạ nhiệt độ đến một giới hạn
25
xác định thì mầm tinh thể mới xuất hiện hàng loạt và sau đó chúng phát triển thành các tinh thể.
Nhiệt độ quá lạnh ảnh hưởng rất lớn tới quá trình đóng băng của nướcvà có ảnh hưởng đến trọng lượng và chất lượng của thực phẩm đông lạnh. Nhiệt độ quá lạnh càng thấp nước trong thực phẩm đóng băng có số lượng tinh thể càng nhiều kích thước càng bé và ngược lại sẽ làm cho cấu trúc tế bào và mô không bị phá hủy, chất lượng của sản phẩm càng giống chất lượng ban đầu. Nếu nhiệt độ quá lạnh đạt từ - 10oC đến -40oC thì số tinh thể đá hình thành nhiều vô kể, kích thước rất mịn thì trọng lượng và chất lượng sản phẩm rất ít bị ảnh hưởng, bảo vệ tế bào được toàn vẹn.
1.3.4. Cơ chế đóng băng của nước trong thực phẩm Quá trình làm đông gồm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: nhiệt độ hạ từ nhiệt độ đầu xuống nhiệt độ quá lạnh là quá trình làm lạnh, nước chưa bị đóng băng.
- Giai đoạn 2: nước tự do đóng băng ổn định ở nhiệt độ băng.
- Giai đoạn 3: nhiệt độ của thực phẩm hạ từ nhiệt độ băng xuống nhiệt độ cuối và nước liên kết trong thực phẩm tiếp tục đóng băng.
Khi nhiệt độ hạ xuống mức thấp hơn nhiệt độ băng, nước trong thủy sản sẽ đóng băng, tùy mức độ liên kết mà nước sẽ kết tinh ở các nhiệt độ khác nhau. Nước tự do đóng băng trước, nước liên kết đóng băng sau. Khi đạt điểm quá lạnh, mầm tinh thể nước đá sẽ xuất hiện hàng loạt bên trong thực phẩm.
Trong quá trình làm đông, việc kết tinh của nước tác động trước hết đối với enzyme, vi sinh vật và bản thân thực phẩm. Khi nước đã kết tinh thì hệ enzyme trong thịt cá tươi sống bị giảm hoạt tính hoặc vô hiệu hóa do nhiệt độ thấp và không còn nước tự do. Một số vi sinh vật bị chết hoặc không hoạt động do biến đổi bất lợi khi nước đóng băng. Từ đó, làm chậm quá trình tự phân giải và kéo dài thời hạn bảo quản.
Quá trình kết tinh của nước cũng gây rách vỡ tế bào thay đổi cấu trúc mô, làm tăng sự hao hụt trong lượng và tổn thất các chất dinh dưỡng khi rã đông để sử dụng.
26
Thực phẩm đông lạnh có nhiệt độ < -18oC thì gần 90% nước bị đóng băng, nồng độ dịch tế bào tăng gần 10 lần, dẫn đến lực ion và pH bị thay đổi, gây biến tính không thuận nghịch protein, khả năng giữ nước của protein giảm và khả năng hút nước phục hồi về trạng thái đầu kém.
1.3.5. Những biến đổi của thực phẩm thường gặp trong lạnh đông và bảo quản lạnh đông
Biến đổi vật lý:
Nhiệt độ giảm từ nhiệt độ đầu xuống nhiệt độ cuối, tốc độ giảm nhiệt độ cho biết chất lượng của sản phẩm đông lạnh.
Nước chuyển từ pha lỏng sang rắn làm thực phẩm trở nên săn chắc hơn, khả năng chịu lực cơ học tốt hơn.
Thể tích của thực phẩm tăng: Nước đóng băng tăng thể tích khoảng 10% do vậy thể tích của sản phẩm tăng lên. Mức độ tăng thể tích tùy hàm lượng nước của thực phẩm.
Màu sắc của thực phẩm bị thay đổi: Chất lượng của cá thường được đánh giá bởi hình dạng bên ngoài, sự biến đổi màu sắc phải ở mức rất thấp, nếu không sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm. Sự mất màu hồng ở các loài giáp xác là kết quả từ sự biến màu của hợp chất carotenoid. Bảo quản ở nhiệt độ thấp giúp làm chậm lại sự biến đổi protein, chất béo và màu sắc. Các quá trình biến đổi sinh hóa được hạn chế rất nhiều so với làm lạnh. Qua nghiên cứu cho thấy nhiệt độ từ -6 oC đến -12 oC làm giảm hoạt động của vi sinh vật. Đồng thời hoạt động của men có sẵn trong thủy sản cũng giảm nhưng không bị đình chỉ. Nhìn chung khi làm lạnh đông thì các biến đổi sinh hóa vẫn tiếp tục xảy ra và kéo dài trong suốt thời gian làm lạnh đông và bảo quản lạnh đông nhưng diễn ra rất chậm vì tác dụng của nhiệt độ thấp và phần nước tự do cho hoạt động không còn.
Biến đổi hàm lượng ẩm: Khi cá mất nước nhiều trong quá trình bảo quản lạnh, bề mặt cá trở nên khô, mờ đục và xốp. Nếu tiến trình này kéo dài, phần nước nằm sâu bên trong cá cũng bị thấm ra đến khi cá xơ ra, nguyên liệu sẽ rất nhẹ. Ảnh hưởng của
27
sự mất nước nghiêm trọng có thể nhìn thấy được khi trên bề mặt của cá bị sậm lại, trạng thái này gọi là “cháy lạnh”. Hiện tượng này chỉ thấy sau một thời gian dài bảo quản trong kho lạnh.
Biến đổi hóa học
Biến đổi hóa học của thực phẩm phụ thuộc vào thành phần hóa học của thực phẩm, điều kiện và thời gian làm đông. Tốc độ làm đông càng chậm thì mực độ biến đổi hóa học càng nhiều.
Sự biến đổi protein: Protein biến đổi trong suốt quá trình lạnh đông và bảo quản đông. Tốc độ phân hủy phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ.
Sự biến đổi chất béo: Mỡ cá giàu acid béo chưa bão hòa, vì vậy có thể bị oxy hóa nhanh chóng tạo mùi ôi khét trong suốt thời gian bảo quản. Có thể ngăn chặn sự oxy hóa chất béo của cá bằng cách mạ băng hoặc bao gói trong bao bì PA có hút chân không…
Biến đổi sinh hóa
Giai đoạn 1: nước chưa bị đóng băng, hoạt động của enzyme giảm.
Giai đoạn 2 và 3: Nước bị đóng băng, nhiệt độ càng thấp tỷ lệ nước đóng băng càng nhiều, enzyme bị ức chế mạnh, hoạt động yếu hẳn đi. Nhiệt độ hạ thấp đến một giới hạn nhất định thì enzyme ngưng hoạt động.
Nhìn chung, biến đổi hóa sinh khi làm đông được hạn chế rất nhiều so với quá trình làm lạnh, nhưng vẫn xảy ra trong suốt quá trình làm đông và lưu trữ đông, nhất là các quá trình phân giải protein, lipit, glucid,.. Thời gian càng lâu biến đổi càng rõ nét. Tốc độ và cường độ của quá trình sinh hóa phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái của sản phẩm trước làm đông, nhiệt độ cuối và nhiệt độ bảo quản.
Biến đổi vi sinh vật
Giai đoạn 1: Nước chưa đóng băng, vi sinh vật vẫn hoạt động nhưng yếu.
Giai đoạn 2 và 3: Nước bị đóng băng, nhiệt độ càng thấp tỷ lệ nước đóng bằng càng nhiều, vi sinh vật bị ức chế mạnh, hoạt động yếu hẳn đi. Nhiệt độ hạ thấp đến một giới hạn nhất định thì vi sinh vật ngưng hoạt động.
28
Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiệt độ thấp hơn -18oC thì hầu hết các vi sinh vật đều ngưng hoạt động. Chỉ vi khuẩn chịu lạnh tốt còn hoạt động nhưng chúng vô hại với thực phẩm và con người.
Trong quá trình làm đông có một số vi sinh vật bị chết do sự hạ nhiệt độ đột ngột làm chúng không kịp thích nghi, sự đóng băng của nước gây rách vỡ tế bào và protein của dịch tế bào bị biến tính không thuận nghịch.
Số vi sinh vật còn sống chuyển vào trạng thái không hoạt động do nước bị đóng băng, quá trình trao đổi chất không thực hiện được. Vi sinh vật trền bề mặt thực phẩm bị ảnh hưởng bởi làm đông nhiều hơn vi sinh vật đã xâm nhập vào cấu trúc bên trong thực phẩm (do nhiệt độ các lớp bên trong hạ xuống chậm hơn các lớp bên ngoài, vi sinh vật có điều kiện thích nghi tốt hơn và khả năng tự bảo vệ của chúng cũng tốt hơn).