BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ GIÁO TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ TỒN TRỮ LẠNH THỰC PHẨM Mã số: CB 345 Biên soạn: T. NGUYỄN VĂN MƯỜI NĂM 2006 Giaùo trình Cheá bieán vaø toàn tröõ laïnh Muïc luïc MUÏC LUÏC Trang Chöông I. Toång quan……………………………………………………………………………………………………………………………1 1 KHAÙI QUAÙT CHUNG.1 2 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP BAÛO QUAÛN THÖÏC PHAÅM .1 Phöông phaùp soáng (biosis).2 Phöông phaùp nöûa soáng (Anabiosis) .3 Phöông phaùp tieâu dieät söï soáng (Abiosis) .4 3 NHÖÕNG THAØNH TÖÏU ÑAÀU TIEÂN TRONG TRONG LÓNH VÖÏC NHIEÄT ÑOÄ THAÁP .5 4 CAÙC QUAÙ TRÌNH CUÛA MOÄT DAÂY CHUYEÀN LAÏNH.6 5 GIAÙ TRÒ DINH DÖÔÕNG CUÛA SAÛN PHAÅM THÖÏC PHAÅM LAÏNH .7 6 GIAÙ TRÒ KINH TEÁ XAÕ HOÄI CUÛA VIEÄC LAÏNH ÑOÂNG SAÛN PHAÅM THÖÏC PHAÅM .9 Chöông II. Laøm laïnh vaø baûo quaûn laïnh thöïc phaåm…………………………………………………………….
PHÖÔNG PHAÙP LAØM LAÏNH THÖÏC PHAÅM .2 Lyù thuyeát laøm laïnh .3 Heä thoáng laøm laïnh .4 Thôøi gian laøm laïnh.25 2 TOÀN TRÖÕ LAÏNH THÖÏC PHAÅM .1 Kieåm soaùt caùc ñieàu kieän toàn tröõ .2 Kieåm tra nhieät ñoä .3 Taùc ñoäng treân thöïc phaåm .4 Hoaït ñoäng cuûa thöïc phaåm toàn tröõ ôû nhieät ñoä thaáp .5 Caùc nguyeân nhaân toån thaát chaát löôïng.33 3 KYÕ THUAÄT ÑIEÀU KHIEÅN KHÍ QUYEÅN TOÀN TRÖÕ TRONG QUAÙ TRÌNH BAÛO QUAÛN (Modified atmosphere technique).1 Baûo quaûn baèng khí quyeån caûi bieán (MAS) vaø khí quyeån kieåm soaùt (CAS).2 Bao bì khí quyeån caûi bieán (MAP) .3 Phöông phaùp ñieàu khieån khí quyeån trong thöïc phaåm ñoùng goùi .4 Khí söû duïng trong phöông phaùp MAP .5 Vaán ñeà vi sinh vaät hoïc ñoái vôùi phöông phaùp MAP .6 Heä thoáng bao bì hoaït ñoäng .52 Chöông III. Söï chuyeån pha trong thöïc phaåm laïnh ñoâng………………………………………………….60 1 KHAÙI QUAÙT CHUNG.60 2 GIÔÙI THIEÄU VEÀ SÖÏ CHUYEÅN PHA TRONG THÖÏC PHAÅM .61 i Giaùo trình Cheá bieán vaø toàn tröõ laïnh Muïc luïc 2.2 Phaân loaïi caùc quaù trình chuyeån pha .63 3 SÖÏ CHUYEÅN PHA CUÛA NÖÔÙC TRONG THÖÏC PHAÅM .1 Giản ñoà pha của nước .2 Sự ñoâng laïnh vaø tan chảy.3 Sự tan chảy của dung dịch eutectic .4 Söï hieän dieän cuûa nöôùc daïng plastic trong thöïc phaåm (Söï chuyeån pha cuûa thaønh phaàn thöïc phaåm daïng voâ ñònh hình) .74 Chöông IV. Laïnh ñoâng vaø tröõ ñoâng thöïc phaåm……………………………………………………………………80 1 GIÔÙI THIEÄU .81 2 LYÙ THUYEÁT LAÏNH ÑOÂNG THÖÏC PHAÅM .1 Söï hình thaønh tinh theå ñaù .2 Söï coâ ñaëc cuûa chaát tan .3 Söï thay ñoåi theå tích.87 3 TÍNH CHAÁT NHIEÄT ÑOÄNG TRONG LAÏNH ÑOÂNG THÖÏC PHAÅM .1 Ñoä haï baêng ñieåm (Freezing temperature depression) .2 Tæ leä nöôùc khoâng ñoùng baêng.90 4 TÍNH CHAÁT CUÛA THÖÏC PHAÅM ÑOÂNG LAÏNH .1 Khoái löôïng rieâng cuûa saûn phaåm (product density) .2 Nhieät dung rieâng cuûa saûn phaåm.3 Heä soá truyeàn nhieät cuûa saûn phaåm .4 Enthalpy cuûa thöïc phaåm .5 Nhieät dung rieâng bieåu kieán cuûa thöïc phaåm .6 Heä soá khueách taùn nhieät bieåu kieán.101 5 TÍNH TOAÙN THÔØI GIAN LAÏNH ÑOÂNG .1 Söï caàn thieát cuûa vieäc tính toaùn thôøi gian laïnh ñoâng .2 Coâng thöùc tính thôøi gian laïnh ñoâng .3 Phöông phaùp döï ñoaùn thôøi gian laïnh ñoâng baèng caùch ñöa veà moät daïng hình hoïc töông töï ellipsoid.112 6 HEÄ THOÁNG LAÏNH ÑOÂNG .1 Heä thoáng tieáp xuùc tröïc tieáp .2 Heä thoáng tieáp xuùc giaùn tieáp .117 7 SÖÏ BIEÁN ÑOÅI VEÀ CHAÁT LÖÔÏNG SAÛN PHAÅM TRONG QUAÙ TRÌNH LAÏNH ÑOÂNG .120 8 BAÛO QUAÛN THÖÏC PHAÅM LAÏNH ÑOÂNG .1 Nguyeân nhaân laøm giaûm chaát löôïng saûn phaåm thöïc phaåm .2 Söï oån ñònh cuûa saûn phaåm laïnh ñoâng.127 ii Giaùo trình Cheá bieán vaø toàn tröõ laïnh Muïc luïc 9 TAN GIAÙ THÖÏC PHAÅM .1 Vai troø quan troïng cuûa coâng ñoaïn tan giaù .2 Quaù trình tan giaù .3 Yeâu caàu cuûa kó thuaät tan giaù .4 Thieát bò tan giaù.5 Aûnh höôûng cuûa quaù trình tan giaù ñeán söï thay ñoåi chaát löôïng thöïc phaåm. Saáy thaêng hoa vaø coâ ñaëc nhieät ñoä thaáp………………………………………………………….138 1 SAÁY THAÊNG HOA (Freeze-drying).1 Caùc boä phaän cô baûn cuûa moät maùy saáy thaêng hoa .2 Caùc giai ñoaïn cuûa quaù trình saáy thaêng hoa .3 Truyeàn nhieät vaø truyeàn khoái trong saáy thaêng hoa.5 AÛnh höôûng cuûa caùc thoâng soá.6 AÛnh höôûng ñoái vôùi thöïc phaåm .149 2 COÂ ÑAËC NHIEÄT ÑOÄ THAÁP (Freeze-Concentration) .2 Heä thoáng coâ ñaëc nhieät ñoä thaáp .3 Taùc ñoäng cuûa caùc thoâng soá trong quaù trình .4 ÖÙng duïng trong coâng nghieäp thöïc phaåm .155 iii Giaùo trình Cheá bieán vaø toàn tröõ laïnh Chöông 1- Toång quan CHÖÔNG 1.
TOÅNG QUAN NOÄI DUNG 1 KHAÙI QUAÙT CHUNG 2 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP BAÛO QUAÛN THÖÏC PHAÅM 2.1 Phöông phaùp soáng (biosis) 2.2 Phöông phaùp nöûa soáng (Anabiosis) 2.3 Phöông phaùp tieâu dieät söï soáng (Abiosis) 3 NHÖÕNG THAØNH TÖÏU ÑAÀU TIEÂN TRONG LÓNH VÖÏC NHIEÄT ÑOÄ THAÁP 4 CAÙC QUAÙ TRÌNH CUÛA MOÄT DAÂY CHUYEÀN LAÏNH 5 GIAÙ TRÒ DINH DÖÔÕNG CUÛA SAÛN PHAÅM THÖÏC PHAÅM LAÏNH 6 GIAÙ TRÒ KINH TEÁ XAÕ HOÄI CUÛA VIEÄC LAÏNH ÑOÂNG SAÛN PHAÅM THÖÏC PHAÅM 1 KHAÙI QUAÙT CHUNG Ngaøy xöa, vieäc töï ñaûm baûo nguoàn thöùc aên gaàn nhö laø nhieäm vuï duy nhaát cuûa con ngöôøi. Nhöng sau ñoù hoï nhanh choùng hieåu raèng thieân nhieân khoâng phaûi luùc naøo cuõng laø moät kho roäng môû ñeå töø nôi ñoù coù theå deã daøng laáy nhöõng thöù caàn thieát. Töø ñoù, ñaõ dieãn ra vieäc tìm kieám vaø baûo quaûn thöùc aên. Vôùi vieäc môû roäng lao ñoäng cuûa con ngöôøi, vieäc baûo quaûn saûn phaåm thöïc phaåm trôû neân coù yù nghóa raát lôùn; ñaëc bieät ôû nhöõng vuøng coù söï dao ñoäng thôøi tieát theo muøa.
Con ngöôøi ñaõ nhanh choùng baét ñaàu vieäc baûo quaûn haït nhöng khoâng theå toàn tröõ thòt coù hieäu quaû maø thöôøng daãn ñeán söï ngoä ñoäc bôûi nhöõng ñoäc toá. Ngaøy nay, moïi ngöôøi ñeàu hieåu raèng, thöïc phaåm neáu khoâng caát giöõ kyõ thì sau moät thôøi gian ngaén ñaõ hö hoûng do nhöõng nguyeân nhaân sau: - Ñieàu kieän beân trong: heä enzym - Ñieàu kieän beân ngoaøi: o Söï xaâm nhaäp cuûa vi sinh vaät o Caùc yeáu toá vaät lyù: nhieät ñoä, aùnh saùng,. o Hoùa chaát o Kim loaïi 1 Giaùo trình Cheá bieán vaø toàn tröõ laïnh Chöông 1- Toång quan 2 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP BAÛO QUAÛN THÖÏC PHAÅM Theo Nikitinski, coù ba phöông phaùp baûo quaûn thöïc phaåm.1 Phöông phaùp soáng (biosis) ÔÛ phöông phaùp naøy laïi phaân bieät soáng hoaøn toaøn vaø soáng khoâng hoaøn toaøn. Phöông phaùp soáng döïa treân nguyeân taéc ñaûm baûo cho caùc saûn phaåm thöïc phaåm ôû daïng töôi soáng.
Vì ôû daïng soáng coù tính mieãn dòch töï nhieân ñeå choáng laïi nhöõng beänh tật beân trong vaø vi sinh vaät töø beân ngoaøi vaøo. - Soáng hoaøn toaøn ÔÛ phöông phaùp naøy, thöïc phaåm ñöôïïc chuyeân chôû töø nôi naøy ñeán nôi khaùc ôû traïng thaùi soáng hoaøn toaøn, baûo quaûn ñöôïc tính töï nhieân. - Soáng khoâng hoaøn toaøn Trong phöông phaùp naøy, thöïc phaåm vaãn coøn ñaûm baûo söï soáng, tính mieãn dòch töï nhieân nhöng nguoàn cung caáp söï soáng laïi khoâng coøn nhö tröôøng hôïp rau quaû ñaõ ñöôïc caét lìa caønh,.2 Phöông phaùp nöûa soáng (Anabiosis) Thöôøng söû duïng moät trong caùc phöông phaùp sau ñaây ñeå haïn cheá söï soáng: • Phöông phaùp nhieät ñoä thaáp • Phöông phaùp saáy khoâ • Phöông phaùp thaåm thaáu • Phöông phaùp acid thöïc phaåm • Phöông phaùp duøng khí trô • Phöông phaùp taïo ñieàu kieän leân men coù lôïi.1 Phöông phaùp nhieät ñoä thaáp Ñaây laø phöông phaùp coù nhieàu öu ñieåm vaø ñöôïc söû duïng khaù roäng raõi trong coâng ngheä thöïc phaåm nhaèm baûo quaûn nhöõng ñaëc ñieåm töï nhieân ban ñaàu cuûa nguyeân lieäu. Ñaây laø phöông phaùp chuû yeáu seõ ñöôïc ñeà caäp trong caùc chöông tieáp theo.
2 Giaùo trình Cheá bieán vaø toàn tröõ laïnh Chöông 1- Toång quan 2.2 Phöông phaùp saáy khoâ Trong caùc saûn phaåm töôi, haøm löôïng nöôùc chieám khoaûng 70-90% vaø laø ñieàu kieän thuaän lôïi cho vi sinh vaät phaùt trieån. Neáu giaûm aåm coøn 12,5 – 14% thì söï hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät bò öùc cheá raát nhieàu do ñoä hoaït ñoäng cuûa nöôùc (aw) trong saûn phaåm saáy giaûm. Khi laøm khoâ ñeán ñoä aåm tuyeät ñoái thì vi sinh vaät hoaøn toaøn ngöng hoaït ñoäng nhöng nhö theá seõ laøm taêng chi phí, maát höông vò saûn phaåm vaø quan troïng hôn laø khoâng caàn thieát. Moãi loaïi saûn phaåm chæ caàn saáy ñeán ñoä aåm tôùi haïn laø ñöôïc Baûng 1.1: Ñoä aåm tôùi haïn cuûa moät soá saûn phaåm, % Nguyeân lieäu Ñoä aåm Söõa, tröùng, ñaäu (giaøu protein) 10 – 12 Quaû 18 Rau 14 Nhieät ñoä laøm khoâ giôùi haïn trong khoaûng 60 – 800C, cuõng coù theå saáy ôû nhieät ñoä cao nhöng thôøi gian ngaén.3 AÙp suaát thaåm thaáu ÔÛ teá baøo coù hai hieän töôïng: tröông nguyeân sinh vaø tieâu nguyeân sinh.
- Tröông nguyeân sinh: nguyeân sinh chaát eùp saùt thaønh teá baøo vaø xaûy ra khi noàng ñoä chaát khoâ moâi tröôøng nhoû hôn noàng ñoä chaát khoâ beân trong dòch baøo. - Tieâu nguyeân sinh: Ñaây laø tröôøng hôïp ngöôïc laïi vaø xaûy ra khi noàng ñoä chaát khoâ moâi tröôøng lôùn hôn noàng ñoä chaát khoâ beân trong dòch baøo. Nöôùc töø trong teá baøo qua maøng baùn thaám ñi ra ngoaøi, taïo ra moät aùp suaát thaåm thaáu lôùn. p = CRT = (g/M)RT vôùi: C laø noàng ñoä phaân töû dung dòch, mol/lít R laø haèng soá khí T laø nhieät ñoä (tuyeät ñoái) moâi tröôøng g laø khoái löôïng chaát tan M laø khoái löôïng phaân töû cuûa chaát tan 3 Giaùo trình Cheá bieán vaø toàn tröõ laïnh Chöông 1- Toång quan Nhö vaäy, neáu söû duïng chaát tan coù khoái löôïng phaân töû lôùn thì aùp suaát thaåm thaáu seõ nhoû.
Ñaây laø cô sôû ñeå löïa choïn chaát tan laøm moâi tröôøng baûo quaûn.4 Acid thöïc phaåm Trong thöïc teá thöôøng söû duïng acid citric, acid acetic, acid lactic, acid malic,. vôùi lyù do laø moãi vi sinh vaät chæ phaùt trieån trong moät moâi tröôøng pH toái öu. Tuyø theo moãi loaïi acid maø ñaëc ñieåm taùc duïng leân vi sinh vaät cuõng khaùc nhau. - ÔÛ cuøng pH: Acid citric > Acid acetic > Acid lactic - ÔÛ cuøng noàng ñoä : Acid citric < Acid acetic < Acid lactic 2.5 Khí trô Caùc teá baøo soáng ñeàu caàn oxy ñeå hoâ haáp.
Vì theá, neáu haïn cheá oxy thì öùc cheá quaù trình soáng raát nhieàu. Khí CO2 vaø nitô ñöôïc söû duïng ñeå thay theá moät phaàn hay gaàn nhö hoaøn toaøn söï hieän dieän cuûa oxy trong moâi tröôøng nhaèm ngaên caûn khoâng nhöõng quaù trình hoâ haáp maø coøn haï thaáp toác ñoä cuûa quaù trình oxy hoùa. Khí CO2 coù taùc duïng kieàm haõm khaû naêng hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät. Vôùi noàng ñoä raát thaáp thì CO2 coù taùc duïng kích thích naám moác phaùt trieån nhöng khi taêng noàng ñoä leân 1% thì baét ñaàu kieàm haõm Aspergillus niger vaø moät soá naám moác khaùc.
Vôùi noàng ñoä CO2 töø 10 – 20% thì kieàm haõm raát maïnh caùc loaïi naám moác. Nhöng duø vôùi noàng ñoä 100% CO2 cuõng khoâng ñình chæ hoaøn toaøn taát caû hoaït ñoäng vi sinh vaät. Cho neân, trong thöïc teá khoâng söû duïng CO2 vôùi noàng ñoä quaù cao.