Hỡnh 3.1: tăng nhiệt độ Hỡnh 3.2: tăng nhiệt độ giỏn
3.1.2. Vật liệu và những biến đổi vật liệu trong quỏ trỡnh đun núng
1) Biến đổi vật lý:
Cỏc biến đổi vật lý khi đun núng gồm:
- Sự biến đổi về nhiệt độ: trong quỏ trỡnh đun núng do sự chờnh lệch nhiệt độ giưa mụi trương đun núng và vật liệu nhiờt độ trong vật liệu tăng dần lờn. Tốc độ tăng nhiệt độ tăng nhiệt độ chậm dần từ ngoài vào trung tõm do khoảng cỏch giữa chỳng và nguồn nhiệt xa dần . Những điểm cú cựng khoảng cỏch đến nguồn nhiệt thỡ nhiệt độ sẽ bằng nhau. Do vậy trong vật liờu sẽ hỡnh thành trường nhiệt độ (hỡnh 3-3) trong đú lớp ngoài cựng cú nhiờt độ cao nhất, ở trung tõm thỡ nhiệt độ thấp nhất.
Tốc độ thay đổi nhiệt phụ thuộc vào sự truyền nhiệt trong khối vật liệu.
- Sự truyền nhiệt trong khối vật liệu cú thể thực hiện băng nhiều cỏch phụ thuộc vào trạng thỏi của chỳng. Nếu vật liệu là chất lỏng thỡ nhiệt độ được truyền vào trung tõm chủ yếu băng
đối lưu. Nếu vật liệu là chất rắn thỡ nhiệt truyền bằng dẫn nhiệt. Khi vật ở thể bỏn lỏng (sệt) thỡ nhiệt truyền bằng cả đối lưu và dẫn nhiệt.
- Sự biến đổi trạng thỏi vật liệu.
Khi đun núng vật liệu cú thể biến đổi về trạng thỏi tồn tại - chuyển pha
t t
tt t
73 Phần lớn cỏc chất rắn hoặc sệt mà nhiệt độ núng chảy cao hơn nhiệt độ của mụi trường thỡ trong quỏ trinh đun núng trạng thỏi của chỳng cú thể chuyển sang pha lỏng hoặc bỏn chất lỏng (mỡ, bơ v.v ...)
Tuy nhiờn cú nhiều loại vật liệu dạng rắn, do nhiệt độ đun núng khụng đủ cao hoặc do đặc tớnh lý húa của chỳng mà trong thời gian đun núng khụng xảy hiện tượng chuyển pha (thịt, cỏ,rau quả...)
- Sự thay đổi thể tớch.
Thể tớch của vật liệu cú thể tăng lờn khi đun núng (∆V = V - Vo > 0). Trong trường hợp đú thể tớch của vật liệu bằng V = VO + β.t + ∆VKhớ Trong đú: V- thể tớch khi đun β- hệ số nở khối t - nhiệt độ đun núng ∆V Khớ - chờnh lệch thể tớch chất khớ trong vật liệu
Tuy nhiờn cú nhiều trường hợp khi đun núng thể tớch sẽ giảm đi, thường gọi là ngút. Đú là hiện tượng xảy ra đun núng cỏc loại nguyờn liệu cú cấu trỳc xốp, cú chỳa nhiều khớ trong gian bào(như rau, quả, v.v ...)
- Sự biến đổi khối lượng.
Sự biến đổi cú thể biểu diễn bằng cụng thức sau : m = mo + αt - nbh - yht
Trong đú:
m- khối lượng vật liệu khi đun m0 - khối lượng vật liệu trước khi đu α - hệ số biến đổi khối lượng
t- nhiệt độ đun núng nbh - khối lượng bốc hơi
yht - khối lượng hũa tan vào mụi trường. -Sự biến đổi màu sắc.
Màu sắc biến đổi do nhiều nguyờn nhõn. Một trong những nguyờn nhõn vật lớ dẫn đến biến màu là do thay đụi khả năng hấp thụ và phản xạ ỏnh sỏng của vật liệu do tỏc động của nhiệt độ cao.
2. Biến đổi húa lý, húa học :
Cỏc chỉ tiờu húa lý của vật liệu như độ nhớt, độ hũa tan, vv ... cũng dễ bị biến đổi do nhiệt độ cao. Cụ thể độ hũa tan tăng; độ nhớt giảm (hoặc tăng)...Đối với cỏc phản ứng húa học như thủy phõn, trung hũa, polime húa, oxy húa,vv...thỡ nhiệt độ làm tăng tốc độ phản ứng.
Kết quả sự xỳc tiến cỏc phản ứng húa học là sự biến đổi cỏc thành phần húa học trong vật liệu. Một số chất được tạo thành cú thể làm tăng chất lượng sản phẩm (pectin, chất thơm, chất màu vv...) Nhưng nhiều trường hợp làm giảm hàm lượng những chất cú ớch, tạo thành một số chất gõy ảnh hưởng xấu đến mựi, vi, màu của sản phẩm. Đõy là nhược điểm chủ yếu của quỏ trỡnh nấu.
3, Biến đổi húa sinh và vi sinh
Quỏ trỡnh đun núng cú ảnh hưởng rất lớn đến sư thay đổi hoạt độ của enzim và hoạt động của cỏc vi sinh vật. Ta biết rằng enzim và vi sinh vật cú khoảng nhiệt độ hoạt động tối thớch. Vớ dụ cỏc enzim amilaza hoạt động mạnh ở 60 - 70; vi sinh vật hoạt động mạnh ở 37- 40. Nếu
tăng nhiệt độ mụi trường cao hơn nhiệt độ tối thớch (top) thỡ hoạt động của enzim và vi sinh vật sẽ giảm đến bị vụ húa (bị tiờu diệt) hoàn toàn toàn ở nhiệt độ đủ cao.
Như vậy quỏ trỡnh tăng nhiệt sẽ đi qua 2 vựng nhiệt độ cú tỏc dụng khỏc nhau lờn enzim và vi sinh vật.Vựng thứ nhất là từ nhiệt độ mụi trường khụng khớ đến nhiệt độ tối thớch. Tại vựng này nhiệt độ càng tăng hoạt động của enzim và vi sinh vật càng tăng. Vựng thứ 2 là từ nhiệt độ tối thớch đến nhiệt độ đun núng cuối cựng. Sự tăng nhiệt độ ở vựng này dẫn đến sự giảm dần đến ngừng hẳn hoạt đụng của enzim và vi sinh vật. Như vậy tốc độ tăng nhiệt của quỏ trỡnh đun núng sẽ cú ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Vớ dụ: khi đun núng rau quả (khoai tõy, lờ, tỏo,...) nếu thời gian tăng nhiệt đến nhiệt độ đun núng càng chậm bao nhiờu thỡ sản phẩm càng bị đen bấy nhiờu. Đú là do enzim hoạt động mạnh và lõu trước khi tiờu diệt.
Khụng phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt, cuối cựng enzim và vi sinh vật vẫn bị ức chế tiờu diệt hoàn toàn.
Nhiệt độ cao cũng sẽ làm giảm tỏc dụng của cỏc chất độc được tạo thành trong sản phẩm trước khi đun núng, đỡ nguy hiểm cho người tiờu thụ.
4, Biến đổi cấu trỳc tế bào
Dưới tỏc dụng của nhiệt độ cao chất nguyờn sinh trong tế bào bị đụng tụ, màng tế bào bị phỏ hủy làm mất tớnh bỏn thẩm thấu, khụng khớ và hơi nước trong cỏc gian bào thoỏt ra ngoài làm cho cấu trỳc toàn khối trở lờn chặt mềm.
5, Biến đổi cảm quan:
- Thay đổi màu sắc: đun núng dẫn đến sự thay đổi màu sắc do nhiều nguyờn nhõn khỏc nhau
Nhiều khi nhờ đun núng mà màu sắc tốt lờn hoặc giữ được màu tự nhiờn ban đầu. Đú là trường hợp chần rau quả. Trong trường hợp này nhiệt độ chần làm mất hoạt tớnh của enzim phõn hủy hoặc tạo chất màu ( poliphenoloxidaza, clorophilaza,vv...)
Đun núng cú thể làm cho màu cỏc sản phẩm đó sulphớt húa trở lại bỡnh thường sau khi bị mất màu do tỏc dụng của H2SO3
Ngược lại quỏ trỡnh đun núng cú thể làm thay đổi màu tự nhiờn của sản phẩm. Đú là hiện tượng tạo màu hồng của nước chanh, cam, trong chuối, vv... hoặc là tạo màu nõu, sẫm màu trong cỏc loại sản phẩm như bột cà chua, bột ớt,vv...
-Thay đổi mựi vị:
Nhiệt độ đun núng cú thể dẫn đến sự thay đổi mựi vị theo hai chiều hướng khỏc nhau tựy theo vật liệu. Đối với cỏc sản phẩm mà trước khi đun núng cú chứa cỏc chất gõy mựi, vị khụng thớch hợp (vị đắng trong măng, vị ngỏi trong đậu nành, mựi ụi tanh trong thịt, cỏ vv...), đun núng sẽ làm mất cỏc mựi vị đú làm cho chất lượng của sản phẩm tốt lờn. Cũn đối với cỏc sản phẩm cú mựi tự nhiờn tốt thỡ sau khi đun ớt nhiều sẽ bị mất mựi vị do cỏc chất thơm hoặc chất gõy vị tốt bị bốc hơi hoặc bị phõn hủy.
3.1.3.Phương phỏp thực hiện quỏ trỡnh
Quỏ trỡnh đun núng cú thể được thực hiện bằng cỏch đun núng trực tiếp hoặc giỏn tiếp. Đun núng trực tiếp là khi cho chất tải nhiệt tiếp xỳc trực tiếp với sản phẩm. chất tải nhiệt cú thể là hơi nước, hơi khớ núng, dũng điện. Ưu điểm của phương phỏp này là nhanh, đồng đều, khụng bị tăng nhiệt độ cục bộ. Nhược điểm là chất tải nhiệt bị ngưng tụ làm loóng hoặc hũa tan sản phẩm. Sản phẩm dễ bị ảnh hưởng mựi vị của chất tải nhiệt.
Đun núng giỏn tiếp là khi nhiệt truyền vào sản phẩm qua vỏch ngăn (thành ống, thành nối, vv...) chất tải nhiệt cú thể là hơi nước núng, điện, vv...Ưu điểm của phương phỏp này là mựi vị của sản phẩm khụng chịu ảnh hưởng của chất tải nhiệt, khụng bị pha loóng, khụng bị hũa tan .Nhược điểm là nhiệt độ tăng cục bộ ở những nơi tiếp xỳc với mặt truyền nhiệt, do đú xảy
75 ra hiện tượng chỏy nồi. Mặt khỏc, phương phỏp này tốn khỏ nhiều nhiệt lượng so với phương phỏp trực tiếp.