GĐ 1: nhiệt độ hạ từ tđ → tql là quá trình làm lạnh,
nước chưa bị đóng băng GĐ 2: Nước tự do đóng
băng ổn định ở tb
GĐ 3: nhiệt độ của TP hạ từ t → t và nước liên kết
t (oC)
tb
tql
gđ 1 gđ 2 gđ 3
tđ
tc
Khi nhiệt độ hạ xuống t < tb, nước trong TP sẽ đóng băng, tùy mức độ liên kết mà
nước sẽ kết tinh ở nhiệt độ khác nhau:
Nước tự do cấu trúc: kết tinh ở -1oC đến -1,5oC Nước bất động: -1,5oC đến -20oC Nước liên kết: -20oC đến -65oC
=> 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 TP.
Sau đó là hiện tượng dưỡng tinh thể: mầm tinh thể nước đá sẽ lớn dần, không xuất hiện thêm mầm mới.
- Nếu tốc độ hạ nhiệt chậm:
Mầm tinh thể hình thành chủ yếu là ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào) mà
Khi nước tự do ở gian bào kết tinh, nồng độ chất tan trên bề mặt tinh thể tăng cao hơn xung quanh => Nước ở xung quanh sẽ
dịch chuyển về mầm tinh thể và kết tinh bám vào đó. Cứ như vậy kích thước tinh thể nước đá tăng dần.
Sau khi nước ở gian bào kết tinh hết, áp suất thẩm thấu ở gian bào tăng cao =>
nước bên trong dịch bào sẽ di chuyển qua màng tế bào ra gian bào.
Nước từ dịch tế bào di chuyển ra gian bào không tạo thành tinh thể mới mà kết tinh vào các tinh thể đã có trước đó, làm cho kích thước của các tinh thể này tăng dần (hiện tượng dưỡng tinh thể).
Nếu tiếp tục hạ thấp nhiệt độ thì hiện tượng đóng băng nước ở gian bào tiếp tục xãy ra. Nước dịch chuyển ra khỏi tế bào ngày
⇒ Nước di chuyển ra khỏi dịch bào nhiều, protein bị biến tính mạnh, khả năng hút nước phục hồi kém.
⇒Tinh thể nước đá to gây chèn ép làm rách vở màng tế bào và hủy hoại cấu trúc mô, tạo ra nhiều khe hở ăn thông từ bên trong ra bên ngoài.
⇒ Khi tan giá và làm ấm để sử dụng, nước sẽ chảy qua khe hở giữa các chỗ rách vỡ đi ra ngoài, kéo theo các chất tan trong nước, làm cho trọng lượng và chất lượng của SP bị giảm sút.
- Nếu tốc độ hạ nhiệt nhanh:
Mầm tinh thể tạo ra ở cả gian bào và bên
trong tế bào, số lượng nhiều, phân bố đều khắp và có kích thước bé.
⇒ Nước dịch chuyển từ dịch bào ra gian bào ít, protein ít bị biến tính.
⇒Mức độ gây rách vỡ tế bào và hủy hoại cấu trúc mô cơ xảy ra ít.
=> Mức độ tổn thất trọng lượng và chất dinh dưỡng
- Nếu đông cực nhanh:
Nước gần như đóng băng ngay tại chổ, số lượng tinh thể rất nhiều, kích thước nhỏ, mịn và phân bố đồng đều.
=> Cấu trúc của tế bào và mô gần như
nguyên vẹn. Mức độ tổn thất trọng lượng và chất dinh dưỡng khi tan giá và làm ấm không đáng kể.
=> Sản phẩm có chất lượng gần giống như nguyên liệu tươi ban đầu.
Lượng nước đóng băng phụ thuộc vào nhiệt độ lạnh đông theo bảng:
Nhiệt độ sản phẩm (oC)
Lượng nước đóng băng (%)
Nhiệt độ sản phẩm (oC)
Lượng nước đóng băng (%) -10
-12 -14 -16 -18 -20
84,3 85,8 86,9 87,8 88,4 89,0
-26 -28 -30 -32 -34 -36
90,0 90,2 90,3 90,4 90,4 90,5
Tốc độ lạnh đông có ảnh hưởng lớn tới sự giảm TL và chất lượng của SP đông lạnh, thể hiện qua biểu đồ nhiệt độ của SP:
t (oC) t (oC) t (oC)
τlđ τlđ
τlđ 1a: Lạnh đông không kịp
thời (lạnh đông chậm) -18
tb
1b: Lạnh đông kịp thời (lạnh đông nhanh)
1c: Lạnh đông rất kịp thời (lạnh đông cực nhanh) tql
-18 tb tql
-18 tb tql
Biểu đồ 1a có 2 điểm uốn, có đoạn cong lên chứng tỏ mức độ làm lạnh đông không đều và không kịp thời.
Khi đóng băng một khối lượng nước lớn tỏa ẩn nhiệt đóng
băng làm cho nhiệt độ của SP tăng lên,
thậm chí tăng quá 00C làm cho một số tinh thể vừa đóng băng
t (oC)
lđ 1a: Lạnh đông không kịp
thời (lạnh đông chậm) -18
tb tql
Lượng nước đóng băng lần thứ hai chỉ bằng cách bám vào các tinh thể sẵn có, làm
tăng kích thước của tinh thể, gây tác hại về cơ học cho màng tế bào.
Biểu đồ này đặc trưng cho quá trình lạnh đông chậm.
Biểu đồ 1b cũng còn một điểm uốn của vùng nhiệt độ đóng băng SP, nhưng không có đoạn cong lên.
Chứng tỏ không có một số tinh thể đá bị tan và đóng băng lần thứ hai.
Biểu đồ này đặc trưng cho
quá trình lạnh đông nhanh.
t (oC)
lđ
1b: Lạnh đông kịp thời (lạnh đông nhanh) -18
tb tql
Biểu đồ 1c hoàn toàn không có điểm uốn.
Chứng tỏ quá trình lạnh đông xảy ra rất nhanh và rất kịp thời.
Biểu đồ này chỉ có ở các trường hợp đông cực nhanh.
t (oC)
lđ 1c: Lạnh đông rất kịp thời
(lạnh đông cực nhanh) -18
tql0