Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
b. Tốc độ làm đông

b. Tốc độ làm đông

Tải bản đầy đủ - 0trang

Nếu v >100 cm/h gọi là q trình làm đơng cực nhanh, tinh thể đá rất nhỏ

và chất lượng sản phẩm thủy sản hầu như không thay đổi.

Mặt khác tốc độ làm đơng còn phụ thuộc các yếu tố sau:

Loại máy và thiết bị làm đông.

Nhiệt độ vận hành máy.

Tốc độ gió ở máy đơng dùng khơng khí lạnh.

Diện tích tiếp xúc giữa sản phẩm với mơi trường lạnh.

Bao gói sản phẩm.

Loại sản phẩm.

Nhiệt độ ban đầu của sản phẩm và nhiệt độ yêu cầu của sản phẩm ở

cuối quá trình làm đơng.

1.2.2.4. Thời gian làm đơng

Xác định thời gian làm đơng là cơ sở cho việc tính tốn nhiệt, tổ chức quá

trình sản xuất đồng thời cho biết những yếu tố có thể tác động để làm giảm thời

gian làm đơng một cách hợp lý nhất.

Trong q trình làm đơng ln ln có hiện tượng kết tinh của nước vì vậy

có thể xác định thời gian làm đơng dựa vào việc xác định thời gian kết tinh của

nước trong thực phẩm.

Giả sử thực phẩm thủy sản có dạng hình hộp. Sau một khoảng thời gian

ở lớp gần bề mặt đã có sự kết tinh của nước, lớp tiếp theo nước đang kết tinh.



F

Q

t



đb



dXX



Hình 1.2.2. Mơ phỏng sự kết tinh của nước trong sản phẩm thuỷ sản

Lượng nhiệt sinh ra từ sự kết tinh của nước trong lớp bề dày dX được xác

định:

dQ = L × ρn × F × dX × φ × W



(1.2)



Trong đó:

L: nhiệt đơng đặc của nước



( kcal/kg)



F: diện tích bề mặt truyền nhiệt



( m2)



ρn khối lượng riêng của nước



( kg/m3)



W: tỷ lệ nước đóng băng trong thực phẩm ( %)

φ: hàm lượng nước trong thực phẩm trước khi có sự



đóng băng của



nước(%)

dX: bề dày lớp thực phẩm đang đóng băng, (m)

Nhiệt sinh ra từ sự đóng băng của nước được truyền ra ngồi theo phương

trình:



dQ =



(tdb



to ).F.

1 dX



(1.3)



Trong đó:

τ: thời gian truyền nhiệt



( phút)



α: hệ số cấp nhiệt của thực phẩm



( W/m2.K)



λ: hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm



( W/m.K)



tdb: nhiệt độ đóng băng của nước trong thực phẩm ( 0C)



t0: nhiệt độ của môi trường lạnh( 0C )

Từ (1.2) và (1.3) suy ra:

L.

.



d



.dX .W ( 1 X )



n



tdb



to

L. n .dX . .W .X



L.



d



n



. .W .X



(tdb

L.



=>



(

t



n



. .W

.X



L.

.



to )



db



to )

n



(tdb

W.X X



2(td



to )



2



C



to )



(1.4)



b



Trong đó C: là hằng số tích phân được xác định với điều kiện ở thời điểm

ban đầu nước đắt đầu kết tinh ở bề mặt thực phẩm.

0, x 0



Vậy



L.



n . .W .X



(tdb



.(



1 X



to )



C



0



(1.5)



)



2



Trong q trình làm đơng sự kết tinh của nước diễn ra liên tục.

Ngồi sự đóng băng của nước sản phẩm còn giảm nhiệt độ. Vì vậy ta có thể tìm

cơng thức tính thời gian làm đơng từ cơng thức tính thời gian kết tinh của nước.

Ngồi lượng nhiệt lấy ra để nước đóng băng còn có lượng nhiệt lấy ra để giảm

nhiệt độ của nước đá và các thành phần khác của thực phẩm. Vì vậy có thể thay

L



i là độ biến đổi hàm nhiệt của thực phẩm. Khi đó:

tdb : được thay bằng t là nhiệt độ trung bình của thực phẩm.

n



: được thay bằng



là khối lượng riêng trung bình của thực phẩm.



X: được thay bằng R là kích thước tương đương của thực phẩm.

, : được tính với những giá trị trung bình của chúng khi đó .W 1



=>



i. .R 1

(

t to



R

2



(1.6)

)



Đối với thực phẩm ở dạng hình trụ hoặc hình cầu với cách làm tương tự

sẽ thu được cơng thức tính thời gian làm đơng tương tự như với hình hộp.

Nhưng



thời gian làm đơng của thực phẩm hình trụ và hình cầu nhỏ hơn của hình hộp và

cơng thức chung cho các thực phẩm có hình dạng khác nhau được viết như sau:

A. i. .R 1 R

(

)

t to

2



(1.8)



A = 1: hình hộp

A

A



1

2

1

3



: hình trụ

: hình cầu



Trong thực tế thực phẩm được đưa vào thiết bị làm đơng khi nước trong

nó chưa bắt đầu đóng băng. Vì vậy phải cộng thêm thời gian khi nước đóng

băng. Khoảng thời gian này được xác định như sau:

1 t1 to

ln

m t to



(1.9)



Trong đó:

t1 : nhiệt độ ban đầu của sản phẩm ( 0C)

t0 : nhiệt độ của môi trường lạnh ( 0C)

t: nhiệt độ của sản phẩm sau khi làm lạnh ( 0C)

m: nhịp độ làm lạnh được tính bởi cơng thức sau:

1

m=

. .(

C.

1



l



(1.10)



)



Trong đó:

C: nhiệt dung riêng của thực phẩm , kcal/kg.K

: khối lượng riêng của thực phẩm , kg/m3

: bề dày theo phương truyền nhiệt của thực phẩm , m

: hệ số cấp nhiệt của thực phẩm , W/m2K

l: khoảng cách truyền nhiệt , m

: hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm , W/m.K

Vậy tổng thời gian của q trình làm đơng thực tế là:



1 t1 to

ln

m t to



A. i. .R 1

(

t to



R

)

2



(1.11)



1.2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH ĐƠNG THỦY SẢN

1.2.3.1. Làm lạnh đơng bằng hỗn hợp nước đá và muối

Dựa vào sự hòa tan của muối NaCl và nước đá tạo ra hỗn hợp sinh hàn.

Tùy theo tỷ lệ pha trộn giữa nước đá và muối ăn mà ta có các nhiệt độ hạ thấp

khác nhau. Quan hệ giữa sự hạ nhiệt độ với tỷ lệ muối ăn và nước đá được thể

hiện dưới bảng sau:

Bảng 1.2.3 Quan hệ nhiệt độ theo tỷ lệ muối ăn và nước đá

Độ ẩm W %

100

95

90

85

80

75



NaCl %

0

5

10

15

20

25



Nhiệt độ t0C

0

2,8

6,6

11,6

16,6

21,1



1.2.3.2. Làm lạnh đông thủy sản bằng nước muối lạnh

Thủy sản được bao gói PE chống ẩm, nhúng vào bể chứa dung dịch nước

muối lạnh có nhiệt độ từ t = (18



25)0C nhờ dàn bay hơi NH3 kiểu xương cá.



1.2.3.3. Làm lạnh đông thủy sản bằng khơng khí lạnh

Mơi trường khơng khí bảm bảo điều kiện vệ sinh cao dễ cơ giới hóa và tự

động hóa sản xuất, rẻ tiền, thủy sản đưa vào làm lạnh đơng khơng phụ thuộc

vào hình dạng, kích thước, tốc độ làm lạnh đông nhanh nhưng sản phẩm dễ bị

oxy hóa bởi oxy khơng khí và tăng mức độ mất nước của sản phẩm.



Khơng khí được đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gió qua dàn lạnh, nhiệt độ

khơng khí sau khi trao đổi nhiệt với mơi chất ở dàn lạnh có nhiệt độ từ t = (35

40)0C do vậy sản phẩm được làm đông rất đều trong một thời gian ngắn.

+ Đối với những loại thủy sản có kích thước và khối lượng nhỏ hơn 200

gam người ta dùng thiết bị làm đông kiểu tầng sôi. Thủy sản được đặt trên băng

chuyền lưới, dàn lạnh quạt gió thổi khơng khí từ dưới lên làm cho sản phẩm

chuyển động lên khỏi bề mặt của băng chuyền lưới rồi lại rớt xuống (hiện

tượng giả sơi) do đó nhiệt độ phân phối rất đều và nhanh.

+ Đối với những sản phẩm có kích thước và trọng lượng lớn thì được làm

đơng theo kiểu hầm Tunnel. Các sản phẩm thủy sản được treo trên móc hoặc đặt

trên các giá đỡ, dàn lạnh được bố trí thích hợp sao cho khơng khí lạnh đối lưu

phân bố đều khắp buồng đông, năng suất làm đông khá lớn, thời gian làm đông

tùy thuộc vào khối lượng sản phẩm, kích thước sản phẩm và mật độ sản phẩm.

1.2.3.4. Làm lạnh đông thủy sản bằng tủ đông tiếp xúc

Ở phương pháp làm đông này thủy sản được đặt trong các khay và được

đặt ở giữa các tấm truyền nhiệt. Bên trong tấm truyền nhiệt có mơi chất lạnh do

đó sự trao đổi nhiệt chủ yếu nhờ dẫn nhiệt của kim loại.Vì vậy tốc độ trao đổi

nhiệt lớn, hạn chế được ảnh hưởng của oxy khơng khí và sự mất nước của thủy

sản. Chính vì vậy mà thời gian kết đông rất nhanh, năng suất cấp đông lớn.

Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là chỉ sử dụng kết đơng những sản

phẩm được đặt trong khn.



1



2



Hình 1.2.4. Làm lạnh đông thuỷ sản bằng tủ đông tiếp xúc

1. Khuôn đựng sản phẩm

2. Tấm truyền nhiệt



1.2.3.5. Làm đông thủy sản bằng tủ đông băng chuyền

Phương pháp làm đông này kết hợp giữa trao đổi nhiệt tiếp xúc với kim

loại và khơng khí lạnh đối lưu cưỡng bức nên có khả năng trao đổi nhiệt rất lớn,

tốc độ làm đông nhanh, hoạt động liên tục, có thể tự động hóa quá trình sản xuất.

Tuy nhiên sử dụng chất mang lạnh lỏng nên chi phí lạnh tăng lên rất nhiều khi

hoạt động sản xuất không ổn định. Thiết bị này thường được ứng dụng để làm

lạnh đông các sản phẩm dạng rời (IQF), có khối lượng và kích thước nhỏ và

đều, q trình sản xuất có tính ổn định cao.

Thủy sản được đặt trên băng chuyền được làm bằng thép không rỉ có bề

dày rất nhỏ, bên trên có các dàn lạnh khơng khí thổi khơng khí lạnh xuống sản

phẩm. Bên dưới băng chuyền được làm lạnh bằng chất tải lạnh là CaCl2, CaCl2

tuần hoàn qua thiết bị bay hơi kiểu ống chùm vỏ bọc nằm ngang được làm lạnh

sau đó phun lên bề mặt dưới của băng chuyền tấm phẳng, làm lạnh băng chuyền

và sản phẩm đặt trên băng chuyền, khơng khí lạnh trong thiết bị có nhiệt độ t = (

35 45)0C, vận tốc chuyển động của khơng khí trong khoảng v = (4



6)m/s, thời



gian làm đông tùy thuộc vào sản phẩm. Tốc độ băng chuyền được điều chỉnh

theo thời gian làm đơng.

1.2.3.6. Làm đơng bằng khí hóa lỏng

Dùng khí hóa lỏng phun trực tiếp lên bề mặt của sản phẩm. Chúng sẽ bay

hơi trực tiếp trên bề mặt của sản phẩm do đó độ chênh lệch nhiệt độ giữa sản

phẩm và nhiệt độ sôi là rất lớn nên sản phẩm được kết đông cực nhanh. Chất

lượng của sản phẩm được giữ gần như nguyên vẹn.

1.2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐƠNG CHIA THEO DẠNG SẢN PHẨM

1.2.4.1. Làm đơng dạng khối (Block)

Trong phương pháp làm đông khối, sản phẩm được đặt vào các khuôn,

khay làm bằng tôn và được châm thêm nước do đó sản phẩm liên kết với nhau

nhờ sự đóng băng của lượng nước bao bọc bên ngồi. Nước đá bao bọc bên

ngồi



sản phẩm có tác dụng ngăn cản sự xâm nhập của oxy khơng khí, làm giảm mức

độ mất nước của sản phẩm, tạo cấu trúc vững chắc, chống lại các tác động cơ

học trong quá trình bốc xếp, vận chuyển và bảo quản. Nhưng theo phương pháp

này thì chi phí sản xuất cho một đơn vị sản phẩm phải lớn do phải làm đông vận

chuyển bảo quản một lượng nước khá lớn bên ngoài thực phẩm. Lượng nước

này có thể chiếm khoảng từ 20 80% trọng lượng của sản phẩm. Ngồi ra còn

phải chi phí kim loại để làm khuôn.

Làm đông dạng khối thường áp dụng với những sản phẩm thích hợp với

mơi trường nước, có chất lượng kém hơn dễ bị oxy hóa, khả năng tự bảo vệ

kém. Phương pháp này thường sử dụng tủ đông tiếp xúc để làm đông sản phẩm.

1.2.4.2. Làm đông dạng rời

Trong phương pháp làm đông dạng rời, sản phẩm có thể khơng cần bao

gói hoặc có thể bao gói bằng bao bì PE mỏng, khơng châm thêm nước. Do đó

thực phẩm khơng liên kết với nhau, kích thước của thực phẩm khơng tăng trong

q trình làm đơng, thời gian làm đơng ngắn hơn, chi phí sản xuất ít hơn, chi phí

lao động và chi phí kim loại làm khn cũng ít hơn so với đơng khối.

Sản phẩm đơng rời dễ phân phối hơn, giảm chi phí vận chuyển bảo quản,

dễ tiêu thụ dễ sử dụng và thời gian tan giá nhanh. Tuy nhiên so với phương pháp

làm đông dạng khối thì sản phẩm đơng rời dễ bị dập vỡ hơn, dễ bị oxy hóa bởi

oxy khơng khí, mức độ mất nước lớn hơn và hao hụt trọng lượng nhiều hơn.

Những sản phẩm loại đông rời thường là những sản phẩm thích hợp với

mơi trường khơng khí hoặc chúng có chất lượng cao, có khả năng tự bảo vệ tốt.

Một số trường hợp phải bao gói để hạn chế những tác động xấu của khơng khí

đối với thực phẩm.

Sản phẩm đông rời thường được làm đông trong các thiệt bị làm đơng

bằng khơng khí lạnh như: Hầm đơng gió (Tunnel), tủ đơng băng chuyền, tủ đơng

tầng sơi, khí hóa lỏng. Một số trường hợp có thể làm đơng trong tủ đơng tiếp xúc

với bao gói cách ẩm để ngăn khơng cho chúng liên kết với nhau.



1.2.5. NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA SẢN PHẨM THỦY SẢN TRONG Q TRÌNH

LÀM ĐƠNG

1.2.5.1. Biến đổi về vật lý

Trong q trình làm đơng cấu trúc của sản phẩm thủy sản trở lên rắn

chắc, màu sắc cũng bị biến đổi do bị oxy hóa, mất nước. Những biến đổi này

phụ thuộc vào mức độ biến tính của các chất tan và mức độ mất nước của thủy

sản.

Các chất tan biến tính và cấu trúc mất nước sẽ có màu trắng đục, trọng

lượng của thủy sản giảm sút mùi vị đặc trưng của thủy sản cũng bị giảm đi do

hao phí các chất dinh dưỡng hòa tan trong quá trình làm tan băng và cấu trúc của

thủy sản sau khi tan băng trở nên mềm nhão do hậu quả của q trình kết tinh

nước làm thể tích tăng lên, các tinh thể đá làm rách vỡ cấu trúc tế bào và mơ.

Q trình kết tinh nước diễn ra từ bề mặt ln ln có xu hướng thu hút

nước ở những vị trí nước chưa kết tinh, sự chuyển động của nước còn do sự

chênh lệch nhiệt độ dẫn đến sự chênh lệch áp suất hơi nước, nước sẽ chuyển

động từ nơi có nhiệt đơ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn. Ở vị trí nước đang kết

tinh nồng độ các chất tan tăng lên dẫn đến chênh lệch áp suất thẩm thấu với

những vị trí xung quanh. Những tác động này đều cùng một hướng làm cho nước

ở trong tế bào chuyển động ra ngoài, nước ở vị trí có trạng thái kết hợp cao đến

nơi có trạng thái tự do hơn. Khi làm tan băng thì một phần nước không quay trở

lại được trạng thái ban đầu dẫn đến tỉ lệ nước tự do tăng lên làm cho chúng dễ

thốt ra ngồi đem theo các chất hòa tan làm giảm trọng lượng và mùi vị của thủy

sản.

Mức độ mất nước của thủy sản khi làm đông phụ thuộc vào nhiệt độ, thời

gian, môi trường làm lạnh đơng.

Nhiệt độ cấp đơng càng thấp thì mức độ mất nước càng ít.

Thời gian làm đơng càng ngắn thì mức độ mất nước càng ít.



Làm đơng trong mơi trường lỏng, tiếp xúc với tấm truyền nhiệt bằng kim

loại, dùng nitơ lỏng sẽ mất nước ít hớn so với làm đơng bằng khơng khí lạnh đối

lưu cưỡng bức.

1.2.5.2. Biến đổi về hóa học

Ở nhiệt độ rất thấp nước kết tinh gần hết nên các biến đổi hóa sinh

giảm. Biến đổi hóa học chủ yếu là sự tạo thành axit lactic từ glycogen và sự biến

tính protein hòa tan. Các biến đổi này diễn ra chủ yếu ở giai đoạn nước tự do kết

tinh. Mức độ biến đổi sẽ giảm khi làm tăng tốc độ kết tinh nước.

Các phân tử protein luôn ở trạng thái phân cực. Bình thường các gốc phân

cực của phân tử protein quay ra ngoài và liên kết với các phân tử nước, bằng liên

kết tĩnh điện. Khi nước khuyếch tán để kết tinh, các gốc phân cực của phân tử

protein sẽ quay vào phía trong tự cân bằng điện tích. Như vậy chúng thay đổi cấu

trúc, mất khả năng liên kết với nước. Khi sử dụng chúng làm giảm tính giữ và

hút nước của sản phẩm.

Khi làm tăng tốc độ kết tinh nước sẽ giảm sự khuyếch tán nước. Vì vậy

giảm sự biến tính của protein của sản phẩm.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

b. Tốc độ làm đông

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×