Chương 1: T NG QUAN 1. Công nghệ chiên chân không 1. Cơ sở khoa học về quá trình chiên Chiên là một quá trình xử lý thực phẩm trong dầu béo ở nhiệt độ cao. Khi đó, chất béo vừa là tác nhân gia nhiệt vừa là thành phần của thực phẩm sau khi chiên (Lê Văn Việt Mẫn v cộng sự, 2011).
Quá trình chiên bao gồm đồng thời cả quá trình truyền nhiệt và truyền khối, trong đó dầu chiên l môi trường truyền nhiệt vào thức ăn, qua đó hơi ẩm di chuyển ra ngoài và dầu được hấp thụ vào thực phẩm (Budžaki v cộng sự, 2005; Krokida v cộng sự, 2000). Nhiệt độ cao thúc đẩy các phản ứng giữa các thành phần thực phẩm như protein v carbohydrate, sự mất nước trên bề mặt vỏ và sự hấp thu dầu (Gertz, 2014). Trái ngược với phương pháp luộc, sự gia nhiệt đến nhiệt độ cao này mang lại vẻ ngoài (màu sắc), kết cấu (độ giòn) và mùi vị mong muốn (Perkins, 2007). Chiên là một quy trình hiệu quả hơn so với các phương pháp chế biến khác, v đã trở nên rất phổ biến trong các nhà hàng và ngành công nghiệp thực phẩm vì tốc độ và sự đơn giản trong quá trình vận hành.
Thực phẩm được chiên chủ yếu để nấu ăn v l m cho chúng trở nên hấp dẫn, ngon miệng và dễ tiêu hóa hơn. Thông thường, thực phẩm được chiên được ngâm trong dầu nóng ở nhiệt độ từ 120 đến 180°C, tùy thuộc vào nguyên liệu thô và sản phẩm cuối cùng mong muốn (Costa v cộng sự, 1999). Nhiều thay đổi hóa lý diễn ra trong quá trình chiên như sự hồ hóa tinh bột đặc trưng bởi sự trương nở hạt tinh bột; biến tính protein; hóa nâu; sự hình thành lớp vỏ, là kết quả của việc làm khô bề mặt sản phẩm chiên; hình thành thành phần hương vị đặc trưng của thực phẩm chiên; sự giảm khối lượng; và sự trương nở. Những thay đổi vật lý và hóa học này dẫn đến sự biến đổi cấu trúc ở cả cấp độ vĩ mô v vi mô.
Các biến đổi vật lý và hóa học diễn ra trong quá trình chiên được thể hiện trong Hình 1. Chất béo được sử dụng trong quá trình chiên có thể là dầu thực vật, m động vật, bơ, magarine và shortening. Trong sản xuất công nghiệp, người ta chỉ sử dụng shortening để chiên thực phẩm. Ưu điểm vượt trội của shortening so với các chất béo khác là mức độ oxy 1 hóa thấp hơn trong quá trình bảo quản và chiên vì shortening chỉ chứa các thành phần acid béo no (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2011).
Các biến đổi của thành phần trong quá trình chiên Hình 1. Các quá trình vật lý và hóa học diễn ra trong quá trình chiên (Hijmans v cộng sự, 2001) Những thay đổi vật lý trong dầu xảy ra trong quá trình gia nhiệt và chiên bao gồm sự tăng độ nhớt, m u đậm dần, tạo ra nhiều bọt và giảm điểm khói. Có nhiều phương pháp có sẵn để đo lường những thay đổi vật lý này một cách định lượng, nhưng chúng thường được đánh giá một cách chủ quan bằng cách kiểm tra trực quan trong quá trình chiên thực tế. T y thuộc v o mỗi sản phẩm, các yếu tố thay đổi thường khác nhau, vì vậy cần căn cứ v o các phép thử cảm quan để đánh giá sản phẩmMối quan hệ giữa sự thay đổi vật lý và hóa học trong dầu thường có thể dự đoán được do các sản phẩm phân hủy hóa học của dầu gây ra những thay đổi vật lý trong dầu chiên, như tăng độ nhớt, màu sắc và tạo bọt (Kathleen Warner, 2004).
Sự thủy phân chất béo (Grvàa v cộng sự, 2005) Các phản ứng hóa học của dầu xảy ra trong quá trình chiên bao gồm: - Sự thủy phân dầu: Khi thức ăn được chiên trong dầu nóng, ẩm tạo th nh hơi nước, bốc hơi, sủi bọt và giảm dần trong suốt quá trình thức ăn được chiên. Nước, hơi nước và oxy bắt đầu các phản ứng hóa học trong dầu chiên và thức ăn. Nước tấn công liên kết ester của triacylglycerol và tạo ra di- và monoacylglycerol, glycerol và acid béo tự do. H m lượng axit béo tự do trong dầu chiên tăng theo chỉ số chiên (number of fryings) (Chung v cộng sự, 2004).
Chỉ số acid béo tự do được sử dụng để theo dõi chất lượng của dầu chiên. Sự thủy phân xảy ra thường xuyên hơn trong dầu có các acid béo ngắn không bão hòa và hòa tan trong nước hơn l các acid béo bão hòa v dài. Sự oxy hóa dầu chiên (Grvàa và cộng sự, 2005) - Sự oxy hóa dầu: Oxy trong quá trình chiên phản ứng với dầu tạo thành các gốc tự do, hydroperoxide v các conjugated diene, sau đó các sản phẩm này tiếp tục phân hủy thành 3 các sản phẩm thủy phân bậc 2 như các ketone, alcohol v aldehyde tạo nên mùi vị đặc trưng của sản phẩm chiên (Cuesta v cộng sự, 1993; Peers v cộng sự, 1982; Sanchez-Muniz v cộng sự, 1993a, 1993b). Cơ chế hóa học của quá trình oxy hóa nhiệt chủ yếu giống như cơ chế tự oxy hóa.
Tốc độ oxy hóa nhiệt nhanh hơn quá trình tự oxy hóa, tuy nhiên quá trình này vẫn chưa được nghiên cứu rõ ràng. Sự polymer hóa dầu chiên (Grvàa và cộng sự, 2005) - Sự polymer hóa dầu: Các sản phẩm của quá trình thủy phân và oxy hóa có thể polymer hóa tạo thành các phân tử khối lượng lớn v có độ phân cực cao. Polymer có thể hình thành từ các gốc tự do hoặc triacylglycerol theo phản ứng Diels-Alder. Acid béo mạch vòng có thể hình thành với một axit béo; acid béo dimeric có thể hình thành từ hai axit béo; và các polyme có trọng lượng phân tử cao thu được khi các phân tử này tiếp tục liên kết chéo.
Khi các sản phẩm polymer hóa tăng dần trong dầu chiên, độ nhớt của dầu cũng tăng (Kathleen Warner, 2004). Chất béo nhìn chung rất dễ bị biến đổi bởi các tác nhân vật lý và hóa học khác nhau trong quá trình chiên và cả lúc bảo quản. Vì thế để hạn chế sự hư hỏng chất béo, có thể sử dụng nhiều biện pháp khác nhau, phổ biến nhất là thêm các chất phụ gia chống oxy hóa như butylated hydroxyanisole (BHA), butylated hydroxytoluene (BHT), tertiary butylhydroquinone (TBHQ),… Để đánh giá chất béo, người ta đề ra một số chỉ số như sau: - Chỉ số acid: là số mg KOH cần thiết để trung hòa các acid béo tự do có trong 1g chất béo. Chỉ số acid càng cao thì chất béo càng dễ bị oxy hóa do các acid béo tự do rất dễ bị biến đổi trong môi trường giàu oxy.
4 - Chỉ số iodine: là số g iodine có thể phản ứng với các triglyceride không no có trong 100g chất béo. Chỉ số iodine đặc trưng cho mức độ không no của chất béo. Chỉ số iodine càng cao thì chất béo càng khó bảo quản do các liên kết không no dễ kết hợp với oxy để tạo thành các hợp chất độc hại khác. - Chỉ số peroxide: l h m lượng hydroperoxide có trong 1kg chất béo v được biểu diễn bằng số đơn vị milliequivalent.
Chỉ số peroxide đặc trưng cho mức độ ôi hóa của chất béo. Chỉ số peroxide càng cao thì chất béo c ng hư hỏng nặng. Phương ph p chiên Chiên là một trong những phương pháp nấu ăn lâu đời trong đó chất béo hoặc dầu được sử dụng l m môi trường truyền nhiệt, tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm (Varela v cộng sự, 1988). Zeki Berk (2013) chia quá trình chiên ra th nh 3 phương pháp chính: ❖ Chiên bề mặt (Pan frying) Được sử dụng cho các đơn vị thực phẩm có hình chữ nhật, phẳng, rộng v tương đối mỏng, chẳng hạn như chả, fillet và trứng ốp la.
Thức ăn được nấu bằng cách tiếp xúc với một lượng nhỏ chất béo nóng, thường ở một mặt và không bị khuấy trộn. Bề mặt chiên được gia nhiệt bằng điện trở, gas hoặc hơi nóng từ phía dưới. Nhiệt được truyền tới bề mặt dưới cùng của nguyên liệu thực phẩm chủ yếu bằng cách dẫn nhiệt từ bề mặt nóng của chảo qua lớp dầu mỏng, có độ cao thấp hơn độ cao của mẫu thực phẩm, do đó thực phẩm không bị ngập hoàn toàn trong lớp dầu (Lê Văn Việt Mẫn v cộng sự, 2011). Độ dày của lớp dầu thay đổi do sự bất thường của bề mặt thực phẩm.
Điều này, cùng với sự thoát hơi nước từ bề mặt nóng của thực phẩm, gây ra sự thay đổi nhiệt độ và tạo ra màu nâu bất thường đặc trưng của thực phẩm chiên áp chảo. Chiên áp chảo có hệ số truyền nhiệt bề mặt cao, dao động trong khoảng 200 – 450 W/m2.K, nhưng không ổn định trên toàn bộ bề mặt thực phẩm (Fellows, 2000; Oke v cộng sự, 2018). Sản phẩm được sản xuất theo phương pháp n y sẽ nhanh chóng có m i ôi. Điều này xảy ra là do sản phẩm hấp thụ dầu ít hơn so với các phương pháp khác.
Dẫn đến thời gian giữa các lần thay dầu d i hơn, gây ra thiệt hại nhiều hơn cho dầu v hình th nh lượng lớn gốc tự do trong dầu. Các gốc tự do này sẽ đi theo sản phẩm và xúc tác sự oxy hóa dầu trong sản phẩm trong quá trình bảo quản (Gupta, 2004). 5 Phương pháp n y thường được sử dụng trong hộ gia đình hoặc các nhà hàng ở quy mô nhỏ, ít được sử dụng để chế biến thực phẩm theo quy mô công nghiệp. ❖ Chiên xào (Stir frying) Các đơn vị thức ăn có kích thước nhỏ đến trung bình được nấu chín nhanh chóng trong một lượng nhỏ chất béo rất nóng, khuấy trộn liên tục.
Phương pháp n y ít được sử dụng trong chế biến công nghiệp thực phẩm. ❖ Chiên bề sâu (Deep frying) Là một trong các phương pháp nấu ăn lâu đời nhất, có lẽ bắt nguồn từ v ng Địa Trung Hải (Varela v cộng sự, 1988). Các đơn vị thực phẩm được ngâm trong m hoặc dầu nóng, và sự truyền nhiệt xảy ra đồng đều trên toàn bộ bề mặt của thực phẩm, qua đó lượng ẩm trong thực phẩm sẽ thoát ra ngo i v thay v o đó l một lượng dầu được hấp thụ v o (Budžaki v cộng sự, 2005; Krokida và cộng sự, 2000). Thông thường, thực phẩm khi chiên được ngâm trong dầu nóng ở nhiệt độ từ 120 đến 180°C, tùy thuộc vào bản chất nguyên liệu thô và sản phẩm cuối cùng mong muốn (Costa v cộng sự, 1999).
Hệ số truyền nhiệt có thể lên đến 800 – 1000 W/m 2.
