1.4.1. KHÁI NIỆM VỀ QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH, TỐC ĐỘ LÀM LẠNH [8,54]
Quá trình làm lạnh là quá trình hạ nhiệt độ ban đầu của sản phẩm xuống gần nhiệt độ điểm đóng băng, tức là đưa nhiệt độ của nước tự do trong cấu trúc sản phẩm xuống nhiệt độ lạnh mà không làm đông đặc phần nước này (nhiệt độ điểm băng từ 1÷ 1,5℃ ). Cấu trúc tế bào vẫn giữ nguyên, không thay đổi và trạng thái vật lý của tế bào chỉ là sự hạ nhiệt làm lạnh phần nước tự do của gian bào.
Quá trình bảo quản lạnh, bảo quản đông rất có ý nghĩa trong việc kéo dài thời hạn bảo quản. Vì nồng độ muối khoáng và các chất hòa tan có trong dịch bào của sản phẩm thay đổi tùy theo loại sản phẩm, nên mỗi loại sản phẩm đều có điểm đóng băng riêng và do đó có chế độ làm lạnh khác nhau.
Các sản phẩm thủy sản khác nhau có thời hạn sử dụng khác nhau, nhưng ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ ươn hỏng tương đối của cá tươi nhìn chung như nhau. Các phương pháp bảo quản lạnh thường dùng như:
-Bảo quản lạnh bằng nước đá.
-Bảo quản lạnh bằng kho lạnh.
- Bảo quản lạnh bằng nước biển lạnh.
Tác dụng của nhiệt độ thấp [1]
o Năm 1745, nhà bác học Nga Lơmônôxốp trong một luận án nổi tiếng
“bàn về nguyên nhân của nóng và lạnh” đã cho rằng “những quá trình sống và quá trình làm thối rữa được làm nhanh lên do nhiệt độ, chậm đi do lạnh”.
o Sự biến đổi của thực phẩm điển hình là thủy sản tăng nhanh ở nhiệt độ cao (40÷ 50 ℃) cho đến hư hỏng, ươn thối do hoạt hóa của men phân giải trong nội tại thủy sản của thủy sản và vi sinh vật. Chủ yếu và chính là vi sinh vật làm hư hại hoàn toàn thủy sản, gây độc tính và gây mùi hôi thối.
o Nhiệt độ thấp ức chế các phản ứng hóa sinh trong thủy sản. Khi nhiệt độ càng thấp thì các phản ứng hóa sinh càng giảm; trong phạm vi bình thường thì cứ hạ xuống 10℃ thì tốc độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến 1/3.
o Nhiệt độ thấp có tác dụng đến các men phân giải, nhưng không tiêu diệt được chúng. Nhiệt độ xuống dưới 0℃, phần lớn hoạt động của enzyme bị đình chỉ, men lipaza, trypsin, catalaza, ở nhiệt độ - 191℃ cũng không bị phá hủy. Nhiệt độ càng thấp khả năng hoạt động của enzyme càng giảm.
o Nhiệt độ thấp cũng không tiêu diệt được vi sinh vật nhưng ức chế được sự phát triển của chúng.
Tốc độ làm lạnh chủ yếu phụ thuộc vào diện tích trên một đơn vị khối lượng cá tiếp xúc với nước đá hoặc hỗn hợp nước đá/nước. Thời gian làm lạnh phụ thuộc vào thiết bị làm lạnh, chỉ số nhiệt của sản phẩm, trọng lượng riêng, nhiệt độ của thiết bị làm lạnh, và hệ số truyền nhiệt giữa cá và môi trường. Diện tích trên một đơn vị khối lượng càng lớn, tốc độ làm lạnh càng nhanh, thời gian đạt được nhiệt độ trung tâm của cá là 00C càng ngắn. Nói cách khác “thân cá càng dày thì tốc độ làm lạnh càng chậm”.
1.4.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH [8]
Như chúng ta đã biết thủy sản là loại thực phẩm rất dễ bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển, bảo quản. Hư hỏng thủy sản xảy ra do nhiều nguyên nhân vì vậy giữ được thủy sản tươi là khâu rất quan trọng. Trong thực tế hiện nay bảo quản lạnh bằng nước đá là phương pháp được được ứng dụng khá rộng rải trong các nhà máy chế biến thực phẩm để ngăn ngừa sản phẩm bị hư hỏng, lãng phí. Làm lạnh có ưu điểm rất lớn trong ngành thủy sản.
o Phần lớn thủy sản thích ứng tốt với phương pháp này và được bảo quản mau lẹ, hữu hiệu. Bản chất thủy sản rất nhanh hư hỏng, mang nặng tính chất mùa vụ, có những lúc bội thu. Làm lạnh sẽ giảm thiểu được tối đa về hao hụt số lượng, chất lượng thủy sản.
o Làm lạnh có thể giải quyết cùng một lúc các mặt hàng thủy sản tại nơi đánh bắt, ngoài ra có thể linh động sức sản xuất của cơ sở chế biến và có thể điều chỉnh trang bị theo ý muốn.
o Bảo quản được tối đa những thuộc tính tự nhiên của thủy sản, giữ gìn được hương vị, phẩm chất của thủy sản như lúc ban đầu.
Thủy sản khi mới đánh lên, nhiệt độ cơ thể tương đương nhiệt độ của môi trường (25°C). Khi cá và nước đá tiếp xúc với nhau xảy ra hiện tượng trao đổi nhiệt, cá thu nhiệt độ lạnh của nước đá để hạ nhiệt độ xuống 0 - 2 °C và nước đá hút nhiệt độ cao của cá và chảy tan ra thành nước. Quá trình làm lạnh nếu nước đá vẫn tiếp xúc đầy đủ với cá và tiếp tục tan chảy.
Phương pháp bảo quản lạnh bằng nước đá đang tan có tác dụng giữ ẩm cho cá: ngăn cản sự mất nước bề mặt, hao hụt khối lượng của cá. Nước đá tan cũng làm tăng quá trình trao đổi nhiệt giữa cá và bề mặt nước đá. Ngoài ra nước đá có khả năng làm lạnh lớn: lượng nhiệt yêu cầu để chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng gọi là ẩn nhiệt. 1kg nước đá cần 80 kcal nhiệt để làm tan chảy. Đây là một ẩn nhiệt nóng chảy, dựa vào tính chất này cho thấy cần một lượng nhiệt lớn để tan chảy nước đá nhờ vậy có thể ứng dụng nước đá để làm lạnh nhanh sản phẩm thực phẩm.
1.4.3. NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA NGHUYÊN LIỆU TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN LẠNH
1/ Biến đổi vật lý [28,29]
Đối với các phương pháp bảo quản lạnh khác nhau nguyên liệu sẽ có những biến đổi khác nhau. Song chúng đều có những thay đổi giống nhau trong thời gian bảo quản dài. Khi thời gian bảo quản càng lâu thì trọng lượng của nguyên liệu sẽ bị thay đổi, biến đổi về trạng thái, bề mặt, độ đàn hồi, săn chắc của cơ thịt, sự thay đổi của màu sắc, không còn mùi vị đặc trưng của sản phẩm mà xuất hiện các mùi lạ. Do sự thay đổi của chất ngấm ra, hàm lượng
nước trong sản phẩm dẫn đến hàng loạt các biến đổi về chất béo bị oxy hóa, thay đổi màu sắc, mùi vị.
2/ Biến đổi hóa học [28,29]
Khi nhiệt độ giảm tác động đến hoạt tính của enzyme, nhiệt độ giảm làm các nguyên tử, phân tử chuyển động giảm dần, trung tâm hoạt động của enzyme mất linh động dẫn đến hoạt tính enzyme giảm và hoạt động sống của tế bào cũng dần giảm theo. Đặc biệt những phản ứng liên quan đến biến đổi ban đầu của thủy sản cũng giảm.
Các phản ứng oxy hóa, phản ứng thủy phân dẫn đến sự hình thành hàng loạt hợp chất có mùi, vị khó chịu (mùi hôi của dầu). Một số chất còn làm thay đổi kết cấu của cơ do hình thành liên kết đồng hóa trị với các protein trong cơ thịt cá. Các phản ứng khác nhau có thể là phi enzyme hoặc được xúc tác bằng enzyme của vi sinh vật hay enzyme nội bào hoặc enzyme tiêu hóa của bản thân cá.
3/ Biến đổi vi sinh vật ở nguyên liệu trong quá trình bảo quản lạnh [28,29]
Hệ vi sinh vật trên nguyên liệu thủy sản rất đa dạng bao gồm các vi sinh vật thường trú và vi sinh vật lây nhiễm trong quá trình vận chuyển, bảo quản, chế biến. Nhiệt độ bảo quản thay đổi sẽ làm thay đổi hệ vi sinh vật gây ươn hỏng cá tươi. Ở nhiệt độ thấp (0 – 50C), các vi khuẩn Shewanella putrefaciens, Photobacterium phosphoreum, Aeromonas spp, Pseudomonas spp là tác nhân gây ươn hỏng. Tuy nhiên, khi nhiệt độ bảo quản cao hơn (15 – 300C) các loài khác thuộc họ Vibrionaceae, Enterobacteriaceae và các vi khuẩn Gram dương lại là tác nhân chủ yếu gây ươn hỏng (Gram và cộng sự, 1987; Gram và cộng sự, 1990; Liston, 1992). Tốc độ ươn hỏng tương đối của cá tươi nguyên con, cá tươi bao gói và các sản phẩm từ cá tươi đông lạnh vẫn được ước tính một cách khá chính xác. Đối với các loài cá ở vùng nhiệt đới
khi bảo quản ở 20 – 30 0C tốc độ ươn hỏng cao hơn khoảng 25 lần so với bảo quản ở 0 0C. [8]