3.1. Nƣớc trong thủy sản
Nước chiếm đa phần trong thủy sản đến khoảng 80%. Gồm nước tự do và nước liên kết. Theo Heiss tỉ lệ các loại nước này (đối với cá) như sau:
Nước tự do:71,7%, trong đó: Nước bất động: 65,6%; nước tự do-cấu trúc: 6,1%. Nước liên kết: 7,5%.
Nƣớc tự do:
Nước tự do trong bắp cơ bị giữ lại bởi mạng lưới cấu trúc bằng những mối liên kết cơ học thuần túy, nên dễ dàng bị tách ra.
Nước bất động nằm trong mạng lưới cấu trúc mô cơ dưới hình thức mô cơ để khuếch tán các chất qua thành tế bào. Tách nước này ra phải cần máy hút mạnh và đặc biệt, nếu không có thể gây phá vỡ cấu trúc mô cơ vì tính phức tạp của các vi mao quản.
Nước tự do-cấu trúc chuyển động tự do qua các lỗ hốc của mạng cấu trúc, ta có thể tách được nước tự do cấu trúc ra được bằng máy hút thường (40kg/cm2). Khi hạ nhiệt đến điểm đóng băng, lượng nước tự do cấu trúc đông đặc thành đá, còn nước bất động vẫn chưa đông được.
Nƣớc liên kết:
Nước này không là dung môi mà là dạng liên kết xôn (sols) với các chất protit tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác và nó cũng liên kết với protit dạng gels tạo thành các khung cấu trúc của mô cơ (gọi là nước hấp thụ của gels).
Dạng nước liên kết rất khó tách ra. Để làm đông đặc, cần hạ nhiệt độ xuống điẩm đóng băng thật nhiều.
3.2. Cơ chế đóng băng của thủy sản
Khi hạ nhiệt độ dưới 0oC, các dạng nước trong thủy sản đóng băng dần dần tùy mức độ liên kết của chúng trong tế bào, liên kết yếu thì nhiệt độ lạnh đông dâng cao, liên kết mạnh thì nhiệt độ lạnh đông thấp hơn. Khái quát:
Nước tự do cấu trúc: tql = -1÷ -1.5oC Nước bất động: tql= -1.5÷ -20o
C Nước liên kết: tql = -20÷ -65o
C
Trước tiên, điểm quá lạnh làm xuất hiện mầm tinh thể đá ở gian bào ( khoảng trống giữa các tế bào) mà không xuất hiện trong tế bào vì nồng độ chất tan trong nước tự do ở gian bào rất thấp so với trong tế bào. Khi đến điểm đóng băng, đa phần nước tự do ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên, làm cho nước trong tế bào ra ngoài gian bào qua màng bán thấm của tế bào. Nếu tốc độ thoát nhiệt kết tinh thấp hơn mức độ vận chuyển của nước ra (tức độ hạ nhiệt chậm) thì có sự dưỡng tinh, nghĩa là không có sự tạo thành tinh thể mới, mà nước từ trong tế bào ra gian bào, làm các tinh thể hiện diện lớn lên. Ứng với từng mức hạ nhiệt ngày càng thấp, hiện tượng đóng băng nước tự do trong gian bào vẫn tiếp tục và các tinh thể đá ngày càng lớn thêm, vì nồng độ chất tan trong gian bào vẫn thấp hơn tế bào và điểm đóng băng ở gian bào hầu như luôn luôn cao hơn ở tế bào vì nhiệt độ lạnh khó xâm nhập vào trong tế bào.
Nếu tốc độ thoát nhiệt lớn ( độ hạ nhiệt nhanh), tinh thể dá sẽ tao cả trong tế bào và gian bào thì tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều khắp.
Do đó, hạ nhiệt sản phẩm với tốc độ chậm sẽ làm cho tế bào mất nước, tinh thể đá to ở gian bào chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng, giảm sút phẩm chất sản phẩm.
Khi nước tự do đã đóng băng hết thì tới nước liên kết đóng băng, bắt đấu từ nước có liên kết yếu nhất dần dần đến nước có liên kết mạnh.
3.3. Thời gian lạnh đông
3.3.1. Thời gian làm lạnh đông
Đây là thời gian cần thiết để hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ mong muốn tại trung tâm sản phẩm. Hầu hết các quy lạnh đông đều yêu cầu nhiệt độ trung bình hoặc cân bằng của thủy sản lạnh đông phải giảm xuống bằng nhiệt độ trữ dông. Vì vậy ta cần chọn nhiệt độ cuối cùng ở tâm sản phẩm dể đảm bảo nhiệt độ trung bình của sản phẩm giảm xuống đến trị giá bảo quản đó.
Nhiệt độ trung bình cuối cùng là trung bình cộng nhiệt độ cuối trên bề mặt sản phẩm và nhiệt độ cuối ở tâm sản phẩm.
3.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến thời gian lạnh đông thủy sản Loại má đông Loại má đông
Loại máy đông ảnh hưởng rất lớn đến thời gian lạnh đông. Ví dụ, do có hệ số bề mặt truyền nhiệt tốt hơn, một sản phẩm sẽ lạnh đông trong máy đông kiểu nhúng nhanh hơn trong máy đông thổi gió khi vận hành ở cùng một nhiệt độ.
Máy đông càng lạnh, cá càng mau đông. Khi dưa sản phẩm vào máy đông, phải vận hành trước cho nhiệt độ tủ đông xuống thấp (t < 20oC). nhiệt độ tủ đông càng thấp trước khi đua cá vào thì cá càng mau đông.
Tốc độ gió ở má đông thổi không khí
Tương quan tổng quát giữa tốc độ gió và thời gian lạnh đông cho thấy thời gian lạnh đông giảm khi tốc độ gió gia tăng.
Nhiệt độ vận hành
Tuy nhiên mối tương quan này khá phức tạp và tùy thuộc một số yếu tố. Nếu lớp không khí tù hãm ngăn cản truyền nhiệt thì những thay đổi về tốc độ không khí sẽ tạo nên những khác biệt có ý nghĩa đến thời gian lạnh đông. Nhưng nếu sản phẩm quá to
và chính thủy sản là cản trở truyền nhiệt thì những tốc dộ thay đổi không khí sẽ kém ý nghĩa đi. Nhiệt độ không khí, mật d0ộ không khí, ẩm độ không khí và độ hỗn loạn không khí là những yếu tố khác cũng cần được xem xét khi đề cập dến yếu tố không khí với thời gian lạnh đông, tuy một số yếu này chỉ tác dụng nhỏ mà thôi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhiệt độ sản phẩm trƣớc khi làm lạnh đông
Sản phẩm càng ấm, thời gian tốc độ lạnh đông càng dài. Vì vậy thủy sản nên giữ lạnh trước khi làm lạnh đông để duy trì phẩm chất, đồng thời giảm được thời gian lạnh đông và yêu cầu làm lạnh. Ví dụ, cá thu có đường kính thân 150mm đông trong máy đông thổi gió phải cần đến 7h khi nhiệt độ ban đầu là 35oC, nhưng chỉ cần 5h khi nhiệt độ ban đầu là 5oC. Do đó nên ấn định nhiệt độ ban đầu của sản phẩm khi tính toán thời gian lạnh đông.
Bề dày sản phẩm.
Sản phẩm càng dày thời gian lạnh đông càng kéo dài. Đối với những sản phẩm dày dưới 50mm, nếu tăng gấp đôi bề dày có thể tăng thời gian lên gấp đôi, trong khi tăng gấp đôi sản phẩm dày 100mm lại kéo dài thời gian lạnh đông lên gấp 4 lần. Vì vậy, tỷ số thay đổi thời gian lạnh đông theo bề dày tùy vào mức quan trong tương đốiủa lực cản tủy sản đối với sự truyền nhiệt.
Hình dạng sản phẩm
Hình dạng thủy sản hoặc sản phẩm thủy sản ảnh hưởng đáng kể đến thời gian làm lạnh đông. Trong một máy đông làm lạnh đông cá rời từng con, loại cá tròn mình lạnh đông trong 2/3 thời gian để làm lạnh đông cá dẹp có cùng bề dày.
Diện tích tếp xúc và mật độ sản phẩm
Trong máy đông bản phẳng, tiếp xúc kém giữa bản phẳng và sản phẩm làm tăng thời gian lạnh đông. Tiếp xúc kém do nước đá đóng trên bản phẳng, hộp chứa sản phẩm chông chênh không đều, hộp sản phẩm chưa đầy hoặc dể khoản trống trên mặt khối sản phẩm, dẫn đến truyền nhiệt cho sản phẩ kém. Những lỗ trống ở lớp mặt khối sản phẩm thường kéo theo những lổ trống bên trong làm giảm mật độ sản phẩm ( hay
độ chặt của sản phẩm). tương quan giữa thời gian, mật độ sản phẩm và diện tích tiếp xúc của khối cá 100mm.
Bao gói sản phẩm
Phương pháp bao gói, loại và bề dày vật liệu bao gói ảnh hưởng lớn đến thời gian lạnh đông của sản phẩm. không khí chèn giữa lớp bao bì và sản phẩm thường có ảnh hưởng đến thời gian lạnh đông lớn hơn là lực cản của vật liệu bao gói. Ví dụ như cá xông khói chứa trong hộp gỗ có nắp đậy, chạy đông đến 15 tiếng trong một máy đông thổ gió. Cá xông khói cung loại đặt trong hộp nhôm cùng cỡ có nắp đậy chỉ chạy trong 12 tiếng, nhưng nếu cá trong hộp gỗ mở nắp thi chạy trong 8 tiếng vì không còn lớp không khí chèn.
Loại thủy sản
Hàm lượng mỡ của một loại thủy sản càng cao, hàm lượng nước càng thấp. Hầu hết nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình lạnh đông là để chuyển nước thành nước đá, vì vậy nếu có ít nước thì yêu cầu nhiệt lượng tách ra để làm đông thủy sản sẽ ít hơn. Vì hàm lượng mỡ của cá có dầu thay đổi theo mùa nen thường sử dụng con số nhiệt lượng của cá thịt trong tính toán để đảm bảo an toàn. Điều này đảm bảo nang suất máy đông đúng theo yêu cầu, bất luận giống loài cá đông lạnh là gì.