Bài giảng Các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm - Chương 3: Quá trình nhiệt

Nội dung text: Bài giảng Các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm - Chương 3: Quá trình nhiệt

1. KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐÔNG
2. 4.1. MỤC ĐÍCH – Ý NGHĨA 4.1.1. Khái niệm • Làm lạnh đông (freezing) là quá trình đưa nhiệt độ ban đầu của đvtp xuống dưới điểm đóng băng • Điểm đóng băng của thực phẩm: dưới 0oC?? • Điểm quá lạnh (super cold temperature): hiện tượng nước chưa kết tinh thành đá khi dưới 0oC (điểm đóng băng của thực phẩm) • Điểm đóng băng tuyệt đối (absolutely freezing point hay Eutectic point): nhiệt độ tối thiểu để toàn bộ nước trong tế bào TP đông đặc (-550C đến - 650C).
3. Quá trình hình thành điểm đóng băng t0C Thời gian 0 -1,45 Điểm đóng băng -5 Điểm quá lạnh
4. Quan hệ giữa lượng nước đóng băng trong thuỷ sản và nhiệt độ làm lạnh đông Nhiệt độ Lượng nước Nhiệt độ Lượng nước (0C) đóng băng (0C) đóng băng (%) (%) -1 0 -14 86,9 -1,5 8 -18 88,4 -2 52,4 -20 89,0 -3 66,5 -26 90,0 -4 73 -30 90,3 -5 76,7 -36 90,5 -10 84,3 -40 90,5
5. 4.1.2. Mục đích Làm chậm sự hư hỏng của nguyên liệu sao cho đến khi rã đông sau thời gian bảo quản lạnh, ta không thể phân biệt được thuỷ sản đông lạnh và thuỷ sản tươi sống lúc chưa đưa vào làm lạnh đông (giữ nguyên độ tươi của nguyên liệu).
6. 4.1.3. Ý nghĩa • Giữ được độ tươi nguyên liệu qua giai đoạn tồn trữ, vận chuyển và phân phối. • Kịp thời điều hoà và phân phối mọi nơi, mọi lúc các loại thuỷ sản chất lượng cao và giá cả ổn định. • Phục vụ nhu cầu xuất khẩu
7. NỘI DUNG Chủ đề thảo luận nhóm : 15 phút thảo luận, trình bày trước lớp. Nhóm 1 : Phân biệt quá trình lạnh đông chậm và lạnh đông nhanh? Nhóm 2 : Mạ băng có mục đích gì? Các phương pháp mạ băng Nhóm 3 : Nêu các phương pháp rã đông (tan giá) thực phẩm?
8. 4.1.4. Công đoạn trong làm lạnh đông Xử lý nguyên liệu -> (Bao gói) -> Làm lạnh đông -> (Mạ băng/bao gói) -> Bảo quản kho lạnh -> Rã đông (Tan giá) -> Làm ấm -> Sử dụng (chế biến)
9. 4.2. CƠ SỞ KH CỦA KT LÀM LẠNH ĐÔNG 4.2.1. Cơ chế đóng băng • Nguyên tắc: Khi hạ nhiệt độ dưới 00C, các dạng nước trong ĐVTS đóng băng dần tuỳ mức độ liên kết của chúng trong tế bào, liên kết yếu thì nhiệt độ lạnh đông (tlđ) cao, liên kết mạnh thì nhiệt độ lạnh đông thấp hơn. - Nước tự do cấu trúc, tlđ = -1 ÷ -1,50C. - Nước bất động, tlđ = -1,5 ÷ -200C. - Nước liên kết, tlđ = -20 ÷ -650C.
10. • Quá trình làm lạnh đông có 3 giai đoạn: - Giai đoạn 1 : làm lạnh tới điểm đóng băng. - Giai đoạn 2 : quá trình đóng băng ở băng điểm. - Giai đoạn 3 : tiếp tục làm lạnh đông đến nhiệt độ bảo quản lạnh đông.
11. + Giai đoạn 1: - 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, cao hơn nồng độ trong tế bào.
12. + Giai đoạn 2: Tùy tốc độ làm lạnh mà sự hình thành tinh thể đá khác nhau: - Nếu hạ nhiệt chậm: tinh thể đá hình thành ở gian bào và lớn dần lên - Nếu hạ nhiệt nhanh: tinh thể đá hình thành cả ở gian bào và trong tế bào, kích thước đá nhỏ và phân bổ đều khắp. Thời gian đóng băng rút ngắn hơn.
13. Sự hình thành các tinh thể đá lớn và nhỏ A: Lạnh dông chậm B: Lạnh đông nhanh
14. Thời gian hình thành tinh thể đá T phút 0 Lạnh đông nhanh Lạnh đông chậm
15. + Giai đoạn 3: - Bề dày của sản phẩm ảnh hưởng đến sự phân bố nhiệt độ từ ngoài vào trong. - Tiếp tục hạ nhiệt độ đến khi đạt được nhiệt độ mong muốn ở trung tâm sản phẩm - Bảo quản trong kho lạnh
16. 4.2.2. Các hình thức làm lạnh đông
17. • Làm lạnh đông chậm: - Nhiệt độ quá lạnh: -50C ÷ -60C, tốc độ lạnh đông 0,5 cm/h, thời gian lạnh đông > 10h. - Tinh thể đá tạo thành chủ yếu ở dịch gian bào, kích thước đá lớn -> phá vỡ màng tế bào, chất lượng sản phẩm giảm. • Làm lạnh đông nhanh: - Nhiệt độ quá lạnh: -70C÷ -300C, tốc độ lạnh đông 1 ÷ 3 cm/h, thời gian lạnh đông 2h ÷ 6h. - Tinh thể đá xuất hiện ở gian bào và trong tế bào, kích thước nhỏ -> đ.bảo chất lượng
18. • Làm lạnh đông cực nhanh - Nhiệt độ quá lạnh Nguyên vẹn chất lượng sản phẩm. - Dùng băng môi là khí nitơ lỏng nhiệt độ bay hơi ở áp suất thường -1960C -> hạn chế quá trình oxy hoá sản phẩm và diệt hầu hết VSV.
19. 4.3. THỜI GIAN LÀM LẠNH ĐÔNG 4.3.1. Thời gian làm lạnh đông. • Là thời gian cần thiết để hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu đến một nhiệt độ mong muốn tại trung tâm sản phẩm. • Nhiệt độ tại trung tâm SP bằng nhiệt độ trữ đông • Tối thiếu đạt -120C thì kết thúc thời gian lạnh đông
20. 4.3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lạnh đông - Loại máy đông. - Nhiệt độ vận hành máy đông. - Hệ thống lạnh và điều kiện vận hành. - Tốc độ gió ở máy đông thổi không khí. - Nhiệt độ sản phẩm. - Bề dày sản phẩm. - Hình dạng sản phẩm. - Diện tích tiếp xúc và mật độ sản phẩm. - Bao gói sản phẩm. - Loại nguyên liệu thuỷ sản.
21. 4.4. PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH ĐÔNG • Làm lạnh đông bằng hỗn hợp nước đá và muối • Làm lạnh đông bằng không khí • Làm lạnh đông bằng quạt gió • Làm lạnh đông bằng nước muối lạnh • Làm lạnh đông bằng tiếp xúc với tấm kim loại • Làm lạnh đông cực nhanh
22. 4.5. BIẾN ĐỔI CỦA ĐVTS TRONG QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH ĐÔNG 4.5.1. Biến đổi vi sinh vật. • VSV hoạt động chậm lại. - Ở -100C, VK không phát triển còn men, mốc chưa bị ức chế. - Ở -150C men, mốc ngừng phát triển. -> Ở < -150C ngăn được phần lớn VK và men mốc. • Ở -10C ÷ -50C đa số nước tự do kết tinh thành đá.
23. 4.5.2. Biến đổi hoá học. • Biến đổi Protein: - Ở -200C: P bị đông lại, sau 6 tháng bảo quản có phân giải nhẹ. - Dưới -200C: hầu như không biến tính. - Ở -10C ÷ -50C, P bị biến tính, đặc biệt miozin bị kết tủa. Làm lạnh đông nhanh P ít biến tính. Biến đổi chất béo: Cá béo dễ bị oxy hoá chất béo. Ở -120C sau 10 tuần, chỉ số perôxit tăng lên rõ rệt, sau 30 tuần: vượt quá quy định về an toàn thực phẩm.
24. • Biến đổi glucid: Lạnh đông chậm, glycogen phân giải ra nhiều acid lactic hơn ở lạnh đông nhanh. • Biến đổi vitamin: - Ít bị mất trong giai đoạn lạnh đông. Đa số bị mất trong lúc chế biến, rửa. - Ở nhiệt độ lạnh, Vit. A tỏ ra bền vững, B2, PP mất một ít, C mất nhiều khi sản phẩm mất nước, chảy lạnh, E bị hao hụt toàn bộ. • Biến đổi khoáng: Lạnh không ảnh hưởng đến khoáng nhưng hao hụt lượng lớn khoáng khi rã đông.
25. 4.5.3. Biến đổi lý học. • Tăng thể tích: nước đóng băng làm tăng thể tích lên 10% • Thay đổi màu sắc: mất nước, hemoglobin -> methemoglobin, mioglobin -> metmioglobin và hemoxyanin -> methemoxyanin -> màu sậm lại. • Tinh thể đá nhỏ thì nguyên liệu có màu nhạt hơn TS tinh thể băng to. • Giảm trọng lượng: do bốc hơi hoặc do thiệt hại lý học trong quá trình làm lạnh đông.
26. Thiết bị làm đông
27. 4.6. XỬ LÝ ĐVTS SAU LÀM LẠNH ĐÔNG • Sau khi làm lạnh đông và trước lúc chuyển đến kho bảo quản, nguyên liệu cần phải được xử lý. Nếu kho BQ tốt và BQ thời gian ngắn thì không cần xử lý. • Cách xử lý: - Mạ băng, hoặc - Bao gói sản phẩm.
28. • Mạ băng: tạo nên một lớp băng mỏng trên bề mặt sản phẩm (phun sương, phết nước hay nhúng) để bảo vệ sản phẩm, tránh mất nước và oxy hoá. lượng nước mạ băng : 10%, 15%, 20%, là lượng băng bám thêm vào thực phẩm • Bao gói: bảo vệ hàng hoá và tăng vẻ mỹ quan sản phẩm nhằm thu hút khách hàng. Yêu cầu: Bao gói phải kín để ngăn cản sự oxy hoá. Vật liệu làm bao bì phải chống được thoát hơi nước, phải vừa khít sản phẩm.
29. 4.7. LÀM TAN GIÁ VÀ LÀM ẤM TS LẠNH ĐÔNG 4.7.1. Làm tan giá • TS lạnh đông khi đem ra sử dụng phải để cho sản phẩm tan giá hay rã đông (thawing). • Tan giá là quá trình ngược lại với quá trình lạnh đông. • Mục đích chính của tan giá là phục hồi những tính chất ban đầu của sản phẩm, làm cho đá trong sản phẩm tan ra nước, cho thịt cá mềm trở lại, phục hồi màu sắc ban đầu
30. • Phương pháp làm tan giá: * Tan giá trong môi trường khí: + Tan giá chậm trong không khí: Cho nhiệt độ không khí tăng từ 0oC lên đến 6-8oC trong vòng 3-5 ngày, độ ẩm tương đối của không khí là 90- 92%. + Tan giá nhanh trong không khí: Dùng không khí tuần hoàn ở 15-20oC với độ ẩm không khí 55-60%, vận tốc gió 6m/giây trong thời gian 15- 20giờ
31. * Tan giá trong nước - Dùng nước vô trùng 10oC tan giá trong 20 giờ hay 20oC trong 10-11giờ. Sau khi tan giá phải đem chế biến ngay. - Có thể dùng dung dịch nước muối 4% ở 40-60oC để tan giá thịt cá. Nhược điểm: rất tốn nước, dễ lây nhiễm VSV từ sản phẩm này sang sản phẩm khác.
32. 4.7.2. Làm ấm • Làm ấm là quá trình nâng nhiệt độ của thực phẩm tan giá lên đến gần nhiệt độ bình thường để có thể sử dụng trong chế biến (không bị lạnh tay, không ẩm ướt bề mặt thịt cá). • Tăng nhiệt độ từ từ, lúc đầu hiệu số nhiệt độ (t = 4 ÷ 6oC), về sau có thể là (t = 6 ÷ 10oC). • Thực phẩm sau khi làm ấm phải sử dụng ngay, không được tiếp tục bảo quản, đặc biệt là không cho phép làm lạnh hoặc lạnh đông lại lần thứ 2.
33. Quá trình nướng Mục đích, yêu cầu • Nhiệt lượng truyền vào SP chủ yếu bằng bức xạ • Mục đích: làm chín thực phẩm – Chuẩn bị : bóc vỏ – Chế biến : làm chín – Bảo quản : tiêu diệt E, VSV
34. T°C Biến đổi ẩm và nhiệt T lò – Hiện tượng đổ mồ hôi khi cho bánh vào lò: ??? Nhiệt độ lớp vỏ t3 – Giai đọan 1: Ẩm chuyển từ vỏ vào trung tâm dạng hơi t2 (hiện tượng dẫn nhiệt- ẩm) – Giai đọan 2: nhiệt độ lớp o t1 Nhiệt độ tâm vỏ>100 C, bốc hơi mạnh (Ẩm chuyển từ trong ra) – Giai đọan 3: Giảm tốc độ mất ẩm 0 gđ1 gđ2 gđ3 times
35. Biến đổi nhiệt độ của quá trình nướng bánh bicqui t0C 250÷2550C 180÷1850C 180÷1850C 0 T vỏ t3 T0 sôi t2 t1 T0 tâm  (phút) GĐ1 GĐ2 GĐ3
36. Quá trình nướng -Biến đổi hệ keo: - khi nhiệt độ lớn hơn 30°C thì Prôtêin giảm trương nở, trên 50°C thì Prôtêin đông tụ và tách nước. - Tinh bột trương nở ở nhiệt độ 40°C đến 60°C và bắt đầu hồ hoá ở nhiệt độ 60°C, tinh bột hồ hoá hấp phụ một lượng nước rất lớn, làm cho sản phẩm khô hơn.
37. -Trạng thái: -khi gia nhiệt, tinh bột và prôtêin tạo thành cấu trúc mao – xốp, tạo cho sản phẩm có độ xốp nhất định. -Quá trình nướng tạo thành lớp vỏ cứng bên ngoài thực phẩm nướng, nếu lớp vỏ tạo thành quá sớm do quá trình gia nhiệt thì - do đó việc điều chỉnh chế độ nướng thích hợp sẽ làm tăng chất lượng của sản phẩm, trạng thái sẽ xốp hơn.
38. Biến đổi hoá học : -phản ứng caramen hoá tạo thành màu nâu xám, -phản ứng melanoidin (đường khử và axit amin, pepton, các polypeptit). Lớp vỏ ngoài cùng sẽ biến đổi mạnh nhất. -Nhiệt độ nướng cũng tác động đến quá trình caramen hoá : từ màu nâu, nâu xám, nâu đen và đen theo chiều tăng của nhiệt độ.
39. Biến đổi hoá học : phản ứng caramen, phản ứng melanoidin Lớp vỏ ngoài cùng sẽ biến đổi mạnh nhất. -Nhiệt độ nướng cũng tác động đến quá trình caramen hoá : từ màu nâu, nâu xám, nâu đen và đen theo chiều tăng của nhiệt độ. -Biến đổi sinh học, vi sinh: khi mới tăng nhiệt độ thì enzyme và vi sinh vật hoạt động tốt, nhưng nếu nhiệt độ tăng cao thì bắt đầu ức chế hoạt động của enzyme và vi sinh vật. Sau quá trình nướng, hầu hết vi sinh vật và enzyme bị loại trừ và sản phẩm bảo quản được lâu hơn. Biến đổi cảm quan: tạo ra mùi thơm hơn, màu sắc được gia tăng, đặc trưng, hấp dẫn hơn.
40. Thiết bị nướng
41. Thiết bị nướng
42. Thiết bị nướng
43. Thiết bị nướng
44. QUÁ TRÌNH RÁN Bản chất Rán là cho nguyên liệu vào trong dầu ở nhiệt độ cao (120- 180C). Dầu dùng để rán nguyên liệu có thể là dầu lạc, dầu bông, dầu hướng dương, dầu đậu nành, dầu cọ, dầu olive, mỡ động vật. Dầu mỡ vừa là chất tải nhiệt vừa là thành phần sản phẩm cuối cùng. Mục đích - Chế biến: tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, khi rán nước trong nguyên liệu thoát ra (với rau quả 30-50%), làm tăng hàm lượng chất khô; dầu thấm vào thực phẩm làm tăng hàm lượng chất béo từ 10-13% . - Bảo quản: tiêu diệt hệ thống men và vi sinh vật.
45. THẢO LUẬN NHÓM thời gian : 15 phút trình bày : 5 phút/1nhóm • Nhóm 1 : tìm hiểu các biến đổi nguyên liệu của quá trình rán thịt gà? • Nhóm 2 : tìm hiểu các biến đổi nguyên liệu quá trình chiên khoai tây? • Nhóm 3 : tìm hiểu các biến đổi nguyên liệu của quá trình xào đậu ve? • Nhóm 4: tìm hiểu các biến đổi của dầu chiên? Nêu các biện pháp khắc phục?
46. Vật liệu và quá trình biến đổi • Yêu cầu của dầu rán: - Mùi vị: không ôi, khét, có mùi đặc trưng - Màu sắc: trong, sáng, không lắng cặn - Lượng ẩm và các chất bay hơi: không quá 0.3% - Chỉ số acid của dầu: nhỏ hơn 0.2%
47. • Biến đổi của nguyên liệu: - Biến đổi vật lý : nhiệt độ, cấu trúc của thực phẩm khi chiên : tinh bột, prôtêin biến tính tạo khoang xốp. - Biến đổi hóa học : tạo ra các phản ứng caramen hóa, melanoidin, - Biến đổi cảm quan : tạo ra màu sẫm, tăng giá trị cảm quan của thực phẩm, tạo mùi đặc trưng của sản phẩm.
48. Biến đổi hóa học • Protid trong nguyên liệu bị biến tính. Sự biến đổi của protid bắt đầu ở nhiệt độ 30 – 35oC, và tốc độ tăng dần theo nhiệt độ, ở nhiệt độ 60 – 65oC thì protid đã bị biến tính. Các protid mất tính tan, các phân tử protid chứa S bị cắt đứt, giải phóng H2S. • Glucid bị biến đổi, đường và tinh bột ở lớp bề mặt bị caramel hóa. Protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan, làm SP rán trở nên mềm. Phản ứng tạo màu melanodin giữa acid amin và đường đơn.
49. • Chlorophyl chuyển thành pheophytin, caroten ít bị phân hủy, nhưng lại tan nhiều trong dầu nóng làm cho dầu có màu da cam. Các chất hữu cơ hòa tan và các vitamin hòa tan trong chất béo đều chuyển vào dầu. Vitamin B1, B2 tổn thất ít. Vitamin C bị phá hủy 7 – 18%. Các ester và các chất thơm bay hơi cũng bị tổn thất khi rán. • Nước thoát ra làm tăng nồng độ chất khô.
50. Biến đổi của dầu: - Biến đổi vật lý: độ nhớt của dầu tăng do các chất trong nguyên liệu dịch chuyển vào dầu. - Biến đổi hóa học: dầu bị thủy phân và oxi hóa do tiếp xúc với nước và oxi nên dầu bị thủy phân và oxi hóa tạo thành axit béo, glyxerin, peroxit, andehit, xeton có mùi ôi khét; acrolein là chất lỏng, độc, khi rán bay ra có khói màu xanh. KHÔNG NÊN THÊM DẦU MỚI VÀO QUÁ TRÌNH RÁN MÀ THAY TOÀN BỘ DẦU MỚI
51. Phương pháp thưc hiện • Giai đoạn rán:  Tiến hành đúng chế độ rán: - Đối với rau: 120-160 0C - Đối với thịt, cá: 140-180 0C  Thời gian rán: tuy theo loại nguyên liệu, nhiệt độ lò, lượng nguyên liệu.  Nguyên liệu phải ngập hẳn trong dầu: 5-10 cm.  Thường xuyên kiểm tra chất lượng dầu (chỉ số acid 4).
52. • Độ rán: Xác định thời điểm kết thúc quá trình rán bằng cảm quan: màu, mùi, vị; hoặc bằng độ rán - Độ rán biểu kiến : chênh lệch khối lượng/khối lượng ban đầu. - Độ rán thực tế : chênh lệch ẩm/khối lượng ban đầu. Độ rán biểu kiến dùng để tính toán các chỉ tiêu, định mức kinh tế, kĩ thuật và năng suất thiết bị. Độ rán thực tế sử dụng trong các quá trình tính toán nhiệt.
53. • Giai đoạn làm nguội: Sau khi rán nguyên liệu cần được làm nguội nhanh đến nhiệt độ 35-40 0C - Dùng quạt gió - Làm nguội trong thiết bị chân không - Nhúng trong dầu nguội
54. Xử lý dầu sau khi rán Dầu sau khi rán có nhiều cặn, chỉ số acid cao, màu tối, mùi hôi khét, vị đắng, độ nhớt cao, • Tách cặn bằng lắng, lọc, li tâm (45,000 vòng/phút). • Tẩy màu bằng chất hấp phụ màu như silicagen, than hoạt tính. • Tẩy mùi bằng cách đun trong thiết bị chưng cất trong chân không, phun nước trực tiếp vào dầu để kéo các tạp chất dễ bay hơi ra khỏi dầu. • Tinh chế dầu bằng phương pháp hydrat hóa. Đun dầu trong thiết bị hở ở nhiệt độ từ 60-90 C, phun nước lã hoặc nước muối loãng (2-10% so với dầu, khuấy đều. Nước sẽ kết hợp với các chất háo nước có trong dầu như: protein, peptide, glucid thành cặn lắng xuống. Dầu thu được đem trung hòa bằng xút đến độ acid cho phép.
55. 3.5. Quá trình sao rang 3.5.1. Mục đích, yêu cầu • Là QT nhiệt với nhiệt truyền vào SP bằng dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt. Nguyên liệu được đảo trộn liên tục • Sao với vật liệu dạng sợi, lá • Rang với vật liệu dạng hạt • Mục đích: – Chuẩn bị( Sao chè) – Chế biến(Làm chín hạt đậu phộng) – Bảo quản(Do tác động của nhiệt độ) – Cảm quan( tạo hương)
56. Quá trình sao rang 3.5.2. Vật liệu và quá trình biến đổi • Nguyên liệu dạng rắn, rời (nhiệt phải đều trong toàn bộ quá trình) • Nguyên liệu : Bán thành phẩm Biến dạng Sản phẩm • Biến đổi – Vật lý: giảm trọng lượng, giảm thể tích – Hóa học : các phản ứng của enzyme polyphenoloxydaza, caramen hóa, – Vi sinh : tiêu diệt – Cảm quan : biến đổi hoàn toàn về màu sắc
57. Quá trình sao rang 3.5.3. Phương pháp thực hiện • Thiết bị và vật liệu cùng tăng nhiệt độ • Thiết bị tăng nhiệt độ trước 3.5.4. Vấn đề thiết bị
58. Thiết bị sao rang