MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU 1 NỘI DUNG 2 1.Tổng quan về phương pháp lạnh đông 2 1.1. Khái niệm và điều kiện 2 1.2.Các phương pháp lạnh đông 3 1.2.1. Phương pháp lạnh đông chậm 3 1.2.2. Phương pháp lạnh đông nhanh 4 1.2.3. Phương pháp lạnh đông cực nhanh 4 1.3. Các thiết bị thường được sử dụng trong phương pháp lạnh đông 5 1.4. Ứng dụng của lạnh đông 9 2. Quy trình sản xuất các sản phẩm rau quả lạnh đông 11 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rau quả lạnh đông 15 3.1.Các yếu tố hóa sinh 15 3.1.1. Hoạt động của các enzyme 15 3.1.2.Vi sinh vật 23 3.2.Các hợp chất chống oxi hóa 24 3.3.Các yếu tố vật lý 25 3.3.1.Nhiệt độ 25 3.3.2.Áp suất 26 3.4. Bao bì 27 3.5.Các yếu tố khác 28 3.5.1.Các quy trình xử lý tiền bảo quản 28 3.5.2.Sử dụng các màng thực phẩm ăn được 32 3.5.3.Nguyên liệu 33 4. Báo cáo khoa học 34 4.1. So sánh hàm lượng vitamin C của rau tươi và rau đông lạnh (D. J. Favell) 34 4.2. Sự thay đổi chất lượng của rau đông lạnh (P. Baardseth) 39 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Ảnh hưởng của tốc độ lạnh đông đến cấu trúc mô thực vật 3 Hình 1.2. Quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian lạnh đông 5 Hình 1.3. Thiết bị lạnh đông tiếp xúc 6 Hình 1.4. Air blast freezer 7 Hình 1.5. Thiết bị lạnh đông dạng băng tải 7 Hình 1.6. Tủ đông 8 Hình 1.7. Thiết bị lạnh đông tầng sôi 8 Hình 2.1. Sản phẩm ngô lạnh đông 11 Hình 2.2. Thiết bị tách hạt ngô 13 Hình 3.1. Enzyme Lipoxygenase 15 Hình 3.2. Con đường chuyển hóa acid béo không bảo hòa đa do xúc tác 13LOX 16 Hình 3.3. Sự sản sinh Ethylene khi được xử lý với MeJA 17 Hình 3.4. Cấu trúc của Peroxidase 17 Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa lượng Peroxit tạo thành và lượng Ethylene sinh ra 18 Hình 3.6. Phản ứng oxi hóa polyphenol 20 Hình 3.7. Các phản ứng thứ cấp tạo các chất có màu của oquinone 20 Hình 3.8. Cấu tạo của phân tử Pectin 21 Hình 3.9. Phản ứng của Pectinlyase 22 Hình 3.10. Cơ chế xúc tác thủy phân của các pectin enzymes 22 Hình 3.11. Thể hiện sự tăng tổng hợp unsatured fatty acid (bulk FAs) khi nhiệt độ giảm (Nicole J. Bale, 2019) 24 Hình 3.12. Hư hỏng do Erwinia carotovora gây ra 24 Hình 3.13. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến các quá trình gây hư hỏng thực phẩm 26 Hình 3.14. Hiện tượng cháy lạnh trên quả 26 Hình 3.15. Bao bì sản phẩm rau quả lạnh đông 28 Hình 3.16. Thiết bị chấn bằng hơi nước 29 Hình 3.17. Thiết bị rửa rau, quả sục khí 30 Hình 3.18. Cơ chế của phương pháp khử nước bằng quá trình thẩm thấu 30 Hình 3.19. Lượng ẩm bị mất đi trong thời gian bảo quản lạnh đông của một số giống.. 33 Bảng 4.1. Các mẫu được lấy đi phân tích của bài nghiên cứu 34 Hình 4.2. Hàm lượng vitamin C được giữ lại trong đậu Hà Lan và đậu xanh. 36 Hình 4.3. Hàm lượng vitamin C được giữ lại trong bông cải xanh và cà rốt. 36 Hình 4.4. Tổng lượng vitamin C được giữ lại trong rau chân vịt. 37 Hình 4.5. Đánh giá của cà rốt được lưu trữ tại 30°C (nét liền) và 20°C (nét cắt khúc). 44 Hình 4.6. Đánh giá cảm quan (tổng điểm) của đậu Pháp bảo quản ở nhiệt độ 30°C (nét liền) và 20°C (nét cắt khúc). 46 Hình 4.7. Đánh giá cảm quan (tổng điểm) súp lơ bảo quản ở nhiệt độ 30°C( nét liền) và 20°C (nét đứt). 46 Hình 4.8. Đánh giá cảm quan (tổng điểm) của tỏi (hình trên) và hành tây (hình dưới) bảo quản ở nhiệt độ 30°C( nét liền) và 20°C (nét đứt) 48 Hình 4.9. Đánh giá cảm quan (tổng điểm) của củ cải Thụy Điển bảo quản ở nhiệt độ 30°C( nét liền) và 20°C (nét đứt). 49 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Kết quả nghiên cứu của RichardForget và Gauillard, 1997 19 Bảng 3.2. Khoảng PH mà các loại vi sinh vật có khả năng sinh trưởng 25 Bảng 3.3. Khả năng thấm hơi nước và O2 của các vật liệu khác nhau 28 Bảng 3.4. Ưu và nhược điểm của phương pháp ngâm 29 Bảng 3.5. Ưu và nhược điểm của quá trình khử nước bằng phương pháp thẩm thấu 31 Bảng 3.6. Một số sản phẩm rau, quả được xử lý bằng phương pháp ICF trước quá trình lạnh đông 32 Bảng 4.1.So sánh hàm lượng vitamin C trong rau tươi và rau đông lạnh. 38 Bảng 4.2. Tỷ lệ thất thoát vitamin C ở môi trường xung quanh và bảo quản lạnh. 39 Bảng 4.3.Enzymes liên quan đến chất lượng thực phẩm (svensson, 1977). 41 Bảng 4.4. Các giống thực vật dùng trong thí nghiệm. 41 Bảng 4.5. Điều kiện chần cho cà rốt, súp lơ trắng, đậu pháp, tỏi tây, củ hành và củ cải Thụy Điển. 42 Bảng 4.6. Nội dung của độ ẩm, tổng môi, axit béo và hoạt động peroxidase của các loại rau tươi. 44 Bảng 4.7. Lipid và peroxidase thay đổi khi bảo quản trong thời gian bảo quản ở 30°C và 20°C. 45 Bảng 4.8. Lipid và peroxidase thay đổi khi bảo quản nguồn điện không bắt buộc ở 30°C và 20°C. 47 LỜI MỞ ĐẦU Nước ta đang ngày càng phát triển đi lên nhưng ngành sản xuất chính vẫn là nông nghiệp. Các sản phẩm từ nông nghiệp vẫn chiếm sản lượng xuất khẩu hàng đầu cũng như tiêu thụ trong nước. Việc bảo quản thực phẩm sau khi thu hoạch để đảm bảo chất lượng thực phẩm vẫn như ban đầu khi đến tay người tiêu dùng không chỉ là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà sản xuất trồng trọt, chăn nuôi, các công ty chế biến thực phẩm mà còn của cả những nhà kinh doanh tiêu thụ thực phẩm và người tiêu dùng. Bên cạnh đó cũng đã có nhiều công trình khoa học trong nước cũng như trên thế giới, nhiều bài báo khoa học đã đề cập nghiên cứu tìm các nguyên nhân gây hư hỏng, các yếu tố ảnh hưởng đến sự giảm chất lượng thực phẩm để từ đó tìm ra các biện pháp ngăn ngừa sự hư hỏng, đảm bảo chất lượng thực phẩm cả về màu sắc và thành phần bên trong với khối lượng thực phẩm. Đặc biệt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như nước ta thì phương pháp đảm bảo chất lượng tốt nhất là làm lạnh. Và với bài tiểu luận “ Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rau quả lạnh đông” nhóm chúng tôi sẽ đề cập rõ hơn về việc tìm hiểu kĩ hơn các kiến thức cơ bản về các yếu tố ảnh hưởng từ đó đề cập tới các phương pháp bảo quản lạnh đông cũng như ứng dụng đa dạng của phương pháp này trong ngành công nghệ thực phẩm .
Khái niệm và điều kiện
Lạnh đông là phương pháp bảo quản thực phẩm bằng cách hạ nhiệt độ xuống dưới mức mà nước trong sản phẩm kết tinh Giảm nhiệt độ từ -10°C đến -20°C sẽ ngăn chặn hoặc làm giảm cường độ các phản ứng ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm Ở mức nhiệt độ này, hầu hết vi sinh vật đều bị ức chế và không hoạt động, giúp giữ ổn định chất lượng thực phẩm Thời hạn sử dụng của sản phẩm tỷ lệ thuận với nhiệt độ lạnh đông: nhiệt độ càng thấp, thời hạn sử dụng càng dài.
Chi phí bảo quản đông lạnh thường thấp hơn so với phương pháp bảo quản đóng hộp hoặc sấy khô Khi nguyên liệu được đông lạnh ở nhiệt độ điểm đóng băng, việc kiểm soát sự kết tinh trở nên dễ dàng hơn so với khi bảo quản ở nhiệt độ môi trường Có nhiều hệ thống cấp đông khác nhau phù hợp với từng loại thực phẩm, và không có hệ thống nào có thể đáp ứng tất cả nhu cầu đông lạnh do sự đa dạng của sản phẩm Các tiêu chí lựa chọn phương pháp đông lạnh bao gồm loại sản phẩm, tính kinh tế của thiết bị, khả năng làm sạch, thiết kế vệ sinh và chất lượng sản phẩm Mặc dù các quy trình cấp đông thương mại hoạt động trong điều kiện khí quyển, vẫn có tiềm năng cho việc đông lạnh và rã đông thực phẩm bằng áp suất cao, cho phép làm siêu lạnh ở nhiệt độ thấp, từ đó tạo ra tinh thể nước đá nhanh chóng và đồng đều khi áp suất được giải phóng.
Phương pháp lạnh đông để bảo quản sản phẩm có những hạn chế nhất định, bao gồm việc thay đổi cấu trúc sản phẩm do hình thành tinh thể đá và yêu cầu năng lượng cao Trong quá trình lạnh đông, các biến đổi cấu trúc do tinh thể đá hình thành thường không thể đảo ngược, dẫn đến việc sau khi rã đông, cấu trúc sản phẩm không thể trở lại trạng thái ban đầu.
Ngoài ra, quá trình lạnh đông cẩn phải được cung cấp nhiều năng lượng Năng lượng này đáp ứng hai mục đích:
- Năng lượng cần thiết để thực hiện quá trình lạnh đông
Năng lượng là yếu tố quan trọng trong việc bảo quản sản phẩm lạnh đông, vì chúng thường được giữ ở nhiệt độ thấp, gần với mức nhiệt độ đông lạnh.
Cơ chế quá trình lạnh đông rau quả bắt đầu từ việc hình thành tinh thể đá từ nước trong gian bào, sau đó lan sang tế bào, dịch bào và nguyên sinh chất Cuối cùng, một lượng nước không đóng băng vẫn tồn tại, chiếm khoảng 6-8% trong rau quả lạnh đông Quá trình này làm sản phẩm trở nên cứng, có màu sắc trắng sáng và khối lượng riêng nhỏ hơn do thể tích nước đá tăng khoảng 10% Nồng độ dịch bào tăng, áp suất thẩm thấu tăng và độ pH giảm, dẫn đến việc kìm hãm mạnh hoạt động của vi sinh vật Khi đạt nhiệt độ -180°C, lượng nước đóng băng có thể lên tới 86%, khiến ẩm còn lại chỉ còn 14%, trong khi nấm mốc cần tối thiểu 15% ẩm để phát triển Mức độ đóng băng này là tiêu chuẩn quan trọng trong kỹ thuật lạnh đông rau quả, dẫn đến quy định thực phẩm cần được lạnh đông ở -18°C Ngày nay, với thực phẩm giàu chất béo và vitamin, tiêu chuẩn bảo quản đã thay đổi, yêu cầu nhiệt độ lạnh đông thấp hơn, từ -18°C đến -25°C.
Quá trình đóng băng tinh thể đá ảnh hưởng đến cấu trúc mô tế bào của rau quả, với mức độ phá hủy tùy thuộc vào phương pháp làm đông Khi áp dụng phương pháp lạnh đông chậm, số lượng tinh thể đá ít và kích thước lớn, dẫn đến việc phá hủy mô tế bào và màng tế bào nhiều hơn Ngược lại, trong phương pháp lạnh đông nhanh, số lượng tinh thể hình thành tăng lên, với kích thước nhỏ hơn, giúp giảm thiểu sự phá hủy cấu trúc tế bào.
Hình 1.1 Ảnh hưởng của tốc độ lạnh đông đến cấu trúc mô thực vật a) Lạnh đông chậm b) Lạnh đông nhanh
Các phương pháp lạnh đông
Phương pháp lạnh đông chậm
Trong quá trình lạnh đông chậm, khi nhiệt độ không khí vượt quá -25 o C và vận tốc đối lưu dưới 1m/s, thời gian lạnh đông có thể kéo dài từ 15 đến hơn 20 giờ, tùy thuộc vào kích thước và loại sản phẩm.
Số lượng tinh thể đá hình thành trong gian bào và tế bào rất ít, nhưng kích thước lớn của chúng gây ra sự cọ xát giữa các tinh thể, dẫn đến rách màng tế bào và phá hủy cấu trúc mô tế bào Hệ quả là, khi sản phẩm được đông lạnh và sau đó tan giá, dịch bào sẽ chảy ra ngoài do màng tế bào không còn giữ được, làm giảm giá trị dinh dưỡng và tăng nguy cơ nhiễm trùng Điều này có thể khiến sản phẩm mất đến 25% giá trị thương phẩm so với sản phẩm tươi sống.
Vì vậy ngày nay người ta không dùng phương pháp lạnh đông chậm để kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm.
Phương pháp lạnh đông chậm vẫn được sử dụng để bảo quản một số loại rau quả, giúp dự trữ cho việc chế biến nước rau quả sau này Ngoài ra, phương pháp này cũng được áp dụng trong việc tạo ra các hỗn hợp thực phẩm ở dạng huyền phù.
Quá trình đóng băng tinh thể trong làm lạnh đông chậm mang lại lợi ích bằng cách phá hủy cấu trúc tế bào và hệ thống keo, giúp tăng năng suất và hiệu suất khi ép nước rau quả Phương pháp này không chỉ hiệu quả trong việc bảo quản nguyên liệu hoặc bán thành phẩm lâu dài, mà còn nâng cao chất lượng cho các sản phẩm chế biến sau này.
Phương pháp lạnh đông nhanh
Môi trường làm lạnh đông nhanh thường sử dụng không khí hoặc chất lỏng, trong đó các chất lỏng thường là dung dịch hỗn hợp nhiều muối nhằm hạ thấp nhiệt độ đóng băng của dung dịch.
Nhược điểm của môi trường lỏng là nước muối có thể gây bẩn và làm gỉ hỏng thiết bị Hơn nữa, nước muối thấm vào sản phẩm sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng và hình dáng bên ngoài của thực phẩm.
Mặc dù không khí có hệ số truyền nhiệt thấp và dễ gây oxy hóa cũng như hao hụt khối lượng sản phẩm, nhưng nhờ vào tính tiện lợi, nó vẫn được sử dụng rộng rãi.
Thời gian làm lạnh đông nhanh thực phẩm dao động từ 20 phút đến 3 giờ, tùy thuộc vào loại và kích thước sản phẩm Ví dụ, tiêu xanh và ớt có thể được làm lạnh đông trong khoảng 25 phút khi sử dụng máy băng chuyền Trong khi đó, dứa cắt rẽ quạt và chuối cắt khúc đóng trong túi PE với khối lượng khoảng 0,5 kg cần tới 2 giờ 30 phút để hoàn tất quá trình làm lạnh đông.
Sản phẩm lạnh đông nhanh giữ được trên 95% phẩm chất tươi sống nhờ vào việc hình thành nhiều tinh thể đá nhỏ trong tế bào và gian bào, giúp bảo vệ cấu trúc tế bào hiệu quả.
Phương pháp lạnh đông cực nhanh
Hiện nay, công nghệ làm lạnh hiện đại cho phép đông lạnh nhanh chóng các sản phẩm bằng cách sử dụng CO2 lỏng, nito lỏng, Freon lỏng và các khí hóa lỏng khác.
Thời gian lạnh đông cực nhanh sản phẩm chỉ trong khoảng 5 đến 10 phút, tức là chỉ bằng khoảng 1/60 thời gian làm lạnh đông nhanh.
Thời gian lạnh đông diễn ra nhanh chóng, giúp tăng năng suất từ 400% đến 500% và giảm thiểu hao hụt khối lượng sản phẩm từ 3 đến 4 lần Phương pháp này đảm bảo sản phẩm lạnh đông giữ nguyên được bản chất tươi sống của nguyên liệu ban đầu.
Hiện nay, ở một số quốc gia có công nghệ tiên tiến, sản phẩm đông lạnh nhanh đã chiếm khoảng 50% tổng sản phẩm đông lạnh.
Tỷ số sản phẩm lạnh đông cực nhanh tăng mạnh do sự phát triển của công nghiệp ở các quốc gia phát triển, nơi mà kỹ nghệ hóa lỏng không khí phục vụ cho các ngành như luyện kim, hàn và y tế Nitơ lỏng, là phụ phẩm của quá trình sản xuất oxy lỏng, không chỉ dồi dào mà còn có giá thành rẻ, vì nó chiếm gần 4/5 khối lượng không khí.
- Nhiều vi sinh vật không kịp thích nghi với nhiệt độ lạnh đột ngột giúp làm giảm mức độ nhiễm trùng
Làm lạnh đông nhanh giúp tạo ra tinh thể nước nhỏ, từ đó khi tan giá, nước trong tế bào không chảy ra nhiều, giữ lại được chất dinh dưỡng và hạn chế sự biến đổi phẩm chất.
- Bảo quản lâu với số lượng lớn nhất và khả năng tiện lợi
- Tăng khả năng điều hòa, cung cấp thực phẩm tươi sống cho các thành phố lớn, khu đông dân
- Phục vụ tốt cho việc giao lưu hàng hoá thực phẩm trong nước và ngoài nước,
Nhược điểm: Lớn nhất của phương pháp này là đắt tiền vì chi phí năng lượng và đầu tư thiết bị cao.
Các thiết bị thường được sử dụng trong phương pháp lạnh đông
1.3.1 Thiết bị lạnh đông tiếp xúc (thiết bị lạnh đông dạng bản):
Thiết bị này sử dụng các bản có đáy rỗng chứa chất tải lạnh, được xếp chồng lên nhau, với thực phẩm mỏng được xếp giữa các bản và ép nhẹ để tối đa hóa diện tích tiếp xúc Phương pháp này mang lại hiệu quả kinh tế cao, chiếm ít diện tích, có chi phí vận hành thấp, giảm tổn thất ẩm và có tốc độ truyền nhiệt nhanh Tuy nhiên, chi phí đầu tư thiết bị khá cao và không phù hợp cho một số loại thực phẩm có hình dạng không phẳng và dày.
Tủ đông được sử dụng để bảo quản nhiều loại thực phẩm khác nhau, đặc biệt là thủy sản, giúp bảo vệ thực phẩm khỏi sự biến đổi chất lượng.
Hình 1.3 Thiết bị lạnh đông tiếp xúc 1.3.2 Thiết bị lạnh đông bằng chất lỏng lạnh:
Thực phẩm đã bao gói được đưa vào bể chứa tác nhân lạnh như glycol, nước muối hoặc glycerol để thực hiện quá trình lạnh đông Trong suốt quá trình này, tác nhân lạnh không chuyển pha, giúp đảm bảo tốc độ làm lạnh nhanh và chi phí đầu tư thấp Phương pháp này thường được sử dụng để lạnh đông nước ép cam đóng lon và thịt gia cầm đã bao gói.
1.3.3 Thiết bị lạnh đông gió:
Thiết bị lạnh đông gió (blast freezer) hoạt động ở nhiệt độ từ -30°C đến -40°C với tốc độ không khí 1,5-6,0m/s, giúp tăng cường hiệu suất trao đổi nhiệt và giảm lớp biên bề mặt thực phẩm Trong hệ thống lạnh đông gió gián đoạn, nguyên liệu được treo trong các khay, trong khi hệ thống liên tục sử dụng băng tải để vận chuyển thực phẩm qua hầm lạnh Thiết kế này cho phép điều chỉnh độ dày của nguyên liệu và hạn chế hiện tượng dính chùm Khí lạnh có thể thổi vuông góc hoặc song song với dòng nguyên liệu, mang lại hiệu quả kinh tế cao và tính linh hoạt cho nhiều loại thực phẩm khác nhau Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không khí lạnh có độ ẩm cao có thể gây đóng băng trong hệ thống trao đổi nhiệt, do đó cần thực hiện quá trình xả băng định kỳ để tránh mất ẩm, cháy lạnh và oxy hóa.
Phương pháp đông lạnh này có tốc độ chậm nhất do hệ số truyền nhiệt bề mặt của không khí trong phòng thấp Thời gian đông lạnh trong tủ đông sắc nét chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ của buồng cấp đông, loại sản phẩm, nhiệt độ ban đầu và kích thước của sản phẩm (Desrosier và Desrosier 1977).
1.3.4.Thiết bị lạnh đông dạng băng tải:
Băng tải cuộn xoắn đưa nguyên liệu vào buồng làm lạnh, nơi khí lạnh được thổi ngược chiều với dòng nguyên liệu, giúp hạn chế mất ẩm Hệ thống này tiết kiệm không gian, có năng suất cao, hoàn toàn tự động trong quá trình nhập và tháo liệu, chi phí vận hành thấp, và có thể áp dụng cho nhiều loại thực phẩm khác nhau.
Tủ đông là thiết bị thực hiện quá trình lạnh đông trong điều kiện tĩnh với nhiệt độ từ -20°C đến -30°C, phù hợp cho quy mô sản xuất nhỏ hoặc bảo quản sản phẩm đã lạnh đông Tuy nhiên, phương pháp này có thời gian lạnh đông lâu (3-72 giờ), dẫn đến hiệu quả kinh tế thấp và có thể làm giảm chất lượng sản phẩm, đồng thời dễ xuất hiện hiện tượng kết tinh đá trên bề mặt sản phẩm và trong hệ thống ngưng tụ.
Thiết bị lạnh đông tầng sôi là một dạng thiết bị lạnh đông gió, trong đó nguyên liệu được vận chuyển qua băng tải có lỗ Không khí lạnh từ -25°C đến -35°C được thổi qua băng tải theo hướng từ dưới lên với tốc độ 2-6m/s, tạo ra trạng thái tầng sôi Phương pháp này mang lại hệ số truyền nhiệt cao, thời gian lạnh đông ngắn, năng suất cao và đảm bảo quá trình lạnh đông diễn ra đồng đều, giảm thiểu tổn thất ẩm.
Ứng dụng của lạnh đông
Kỹ thuật lạnh đông đóng vai trò quan trọng trong bảo quản thực phẩm, giúp ngăn chặn sự phân hủy do vi khuẩn, đặc biệt ở những nước có khí hậu nóng ẩm như Việt Nam, nơi quá trình này diễn ra nhanh chóng Do đó, việc áp dụng công nghệ lạnh đông là cần thiết và được áp dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm thực phẩm.
Bảo quản lạnh đông thịt và sản phẩm từ thịt gia súc
Thịt chất thành từng đống, từng dây trên các sàn hay bệ gỗ, tải trọng xếp 0,3 ÷0,45 tấn/m 3 Đối với thịt khối có thể xếp 0,65 tấn/ m 3
Chế độ bảo quản cho tất cả các loại sản phẩm đều như nhau và có t 0 kk = -18 ÷-23 0 C, φkk
Để bảo quản thịt đạt chất lượng tốt nhất, cần duy trì độ ẩm từ 95 ÷ 98% và không khí không chuyển động cưỡng bức Trong điều kiện công nghệ lý tưởng với nhiệt độ t0 = -20°C, thời gian bảo quản có thể lên đến 17 tháng Đối với việc bảo quản lâu dài, nhiệt độ cần duy trì dưới -30°C Phủ tạng được làm lạnh đông thành từng khối và bảo quản ở nhiệt độ tương tự như thịt, nhưng thời gian bảo quản ngắn hơn Các tuyến nội tiết cần được bảo quản trong bao bì cẩn thận ở nhiệt độ dưới -18°C, với thời gian bảo quản từ 3 đến 6 tháng.
Các sản phẩm từ thịt
- Thịt muối: Đựng trong các thùng gỗ, phải bảo quản trong các phòng riêng biệt.
- Thịt xông khói, lạp xưởng bảo quản ở -7 ÷ -9 0 C ; φ = 85 ÷ 90% cùng khoảng 6 tháng
- Mỡ : Bảo quản ở t 0 = ≤ -8 0 C ; φ = 90% ; tbảo quản < 6 tháng.
Bảo quản thịt gia cầm lạnh đông
Thịt được bảo quản chặt chẽ theo từng khối trên sạp gỗ, tương tự như thịt gia súc Đặc biệt, thịt ngỗng và vịt do chứa nhiều mỡ nên việc bảo quản khó khăn hơn và thời gian bảo quản ngắn hơn, yêu cầu nhiệt độ phải thấp hơn -20°C.
Bảo quản cá lạnh đông và sản phẩm từ cá:
Chế độ bảo quản cá lạnh đông tương tự như các sản phẩm lạnh đông khác, với định mức trung bình cho 1m³ phòng bảo quản là 0,3 ÷ 0,5 tấn/m³ Đối với cá phi lê, định mức là 0,5 tấn/m³ Thời gian bảo quản phụ thuộc vào loại cá và phương pháp lạnh đông, thường từ 2 ÷ 9 tháng; đối với cá bọc đá, thời gian bảo quản có thể tăng lên từ 1 tháng trở lên.
3 tháng Đối với cá có nhiều mỡ thì nhiệt độ bảo quản lạnh đông thích hợp là -30 0 C hoặc thấp hơn
- Đồ hộp cá bảo quản ở t 0 = 0 ÷ -2 0 C ; φ = 75 ÷ 80% được 6 tháng.
- Cá muối có mùi đặc biệt nên phải bảo quản ở phòng riêng biệt ở t 0 = 0 ÷ -20 0 C; φ = 85 ÷ 90% có thể được từ 4 tháng (muối nhạt) đến 8 tháng (mặn)
Trứng cá tươi nên được bảo quản ở nhiệt độ từ -2 đến 30°C với độ ẩm 85 đến 90%, và thời gian bảo quản tối đa là 4 tháng Đối với trứng cá muối, nếu được bảo quản trong cùng điều kiện, có thể giữ được tới 8 tháng Trứng cá thường được đựng trong các lọ hoặc hộp và được xếp vào thùng lớn, đặt trên bệ gỗ trong phòng bảo quản.
Bảo quản rau quả lạnh đông
Rau quả được bảo quản trong các thùng lớn có trọng lượng từ 15-20kg, được xếp chồng lên nhau thành từng khối trên các sạp gỗ trong phòng lạnh đông.
Để bảo quản rau lạnh đông hiệu quả, nhiệt độ lý tưởng là từ -18 đến -25 độ C; đối với rau có trộn thêm đường, nhiệt độ cần thấp hơn, thường là -23 đến -25 độ C Thời gian bảo quản tối ưu để đảm bảo chất lượng thực phẩm là từ 6 đến 8 tháng Nhiệt độ bảo quản càng thấp, sự thay đổi chất lượng của rau quả càng ít, giúp kéo dài thời gian bảo quản.
Rau quả bảo quản lạnh đông ở -18°C giữ nguyên hàm lượng đường, bột, đạm, béo và khoáng chất, nhưng một số loại rau quả không chần có thể bị thủy phân đường kép do men invertaza Vitamin C trong rau quả lạnh đông dễ bị phân hủy, do đó việc chần rau quả rất quan trọng để bảo vệ hàm lượng vitamin này Kỹ thuật lạnh đông còn ứng dụng trong thể dục thể thao, tạo ra sân trượt băng và đường đua cho vận động viên luyện tập Trong công nghiệp hóa chất, lạnh đông được sử dụng để hóa lỏng khí và cô đặc nước quả, nâng cao hiệu suất sản xuất Ngoài ra, nó còn ứng dụng trong luyện kim, chế tạo máy, y học, dược phẩm, ngành vải sợi và cao su nhân tạo Trong nông nghiệp, kỹ thuật lạnh giúp bảo quản giống, điều hòa khí hậu và chế biến nông sản Trong y tế, lạnh được dùng để bảo quản thuốc và các phẩm vật y tế, đặc biệt là vacxine và kháng sinh Cuối cùng, trong đời sống hàng ngày, lạnh đông được sử dụng để sản xuất nước đá, bảo quản thực phẩm và làm mát trong các vùng nhiệt đới.
Quy trình sản xuất các sản phẩm rau quả lạnh đông
Sản phẩm rau quả đông lạnh rất phong phú và mỗi loại nguyên liệu được sản xuất theo quy trình riêng biệt Tuy nhiên, các loại rau và quả sẽ có quy trình sản xuất cụ thể tùy thuộc vào dạng sản phẩm.
2.1 Quy trình sản xuất NGÔ NGỌT đông lạnh
Hình 2.1 Sản phẩm ngô lạnh đông2.1.1 Phạm vi ứng dụng
Quy trình chế biến ngô ngọt nguyên hạt lạnh đông nhanh bắt đầu từ ngô ngọt tươi đã được làm sạch, bao gồm việc loại bỏ lõi và râu, sau đó tách hạt Sản phẩm cuối cùng được đóng gói trong túi PE kín và bảo quản ở nhiệt độ lạnh đông.
- Trạng thái: Bắp ngô tươi tốt, không sâu bệnh, không khuyết khoảng Hạt tương đối đều, căng tròn, không nhăn.
- Độ chín: Đảm bảo độ chín kỹ thuật (Khi châm vào hạt thấy có nước sữa màu trắng đục).
- Màu sắc: Hạt có màu vàng sáng.
- Mùi vị: Đặc trưng của ngô tươi Không có mùi vị lạ.
- Khối lượng, kích thước: bắp không nhở hơn 150g, đường kính của bắp không bé hơn 41mm, hạt cao từ 5-8 mm, dày khoảng từ 3-5 mm
- Hàm lượng chất khô hòa tan không nhỏ hơn 12%.
Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật được quy định theo Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT ngày 04/4/1998 của Bộ Y tế, trong đó nêu rõ “Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm”.
Nguyên liệu sau khi được sàn lọc chất lượng sẽ được tách hạt khỏi lõi bằng dao thép không gỉ hoặc thiết bị tách hạt khô, đảm bảo quá trình tách không làm vỡ hạt.
Hình 2.2 Thiết bị tách hạt ngô
Hạt ngô được làm sạch và loại bỏ tạp chất trước khi chần trong nước sôi ở 100 độ C trong 5 đến 7 phút, tùy thuộc vào độ già của hạt Sau khi làm nguội và để ráo nước, hạt ngô sẽ được làm lạnh sơ bộ ở nhiệt độ 0 độ C.
Để bảo quản hạt ngô hiệu quả, nhiệt độ 5 oC được duy trì nhằm ổn định cấu trúc của hạt trong quá trình đông lạnh Sau khi làm lạnh sơ bộ, hạt ngô cần được đông lạnh nhanh chóng khi nhiệt độ băng tải ổn định và không vượt quá 32 oC Hạt ngô được rải thành lớp mỏng trên băng tải cấp liệu, cần được gạt nhẹ để tránh tình trạng dính chồng lên nhau Nhiệt độ đông lạnh không được lớn hơn -28 oC, và thời gian đông lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ băng tải và tình trạng máy nén Sau khi đông lạnh, sản phẩm phải ở trạng thái rời, với nhiệt độ tâm đạt -18 oC Hạt ngô được đóng gói trong túi PE dày tối thiểu 0.5mm, đã được rửa sạch bằng nước sát trùng có hàm lượng Clo tự do 5ppm và sau đó rửa lại bằng nước sạch Sản phẩm cuối cùng được bảo quản ở nhiệt độ -18 oC trước khi tiêu thụ.
2.2 Quy trình sản xuất Dứa lạnh đông IQF
Gọt vỏ, cắt đầu, đột lõi
Nguyên liệu sau khi được lựa chọn và phân loại sẽ được làm sạch bằng cách ngâm và xối nước nhiều lần Tiếp theo, nguyên liệu được sơ chế, loại bỏ vỏ và các phần không cần thiết, đồng thời làm sạch để loại bỏ nhựa và chất nhầy có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Sau khi cắt thành miếng phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng, các miếng dứa sẽ được kiểm tra chất lượng, loại bỏ những miếng bị dập, nát Trước khi cấp đông nhanh ở nhiệt độ -18°C, sản phẩm được chần ở nhiệt độ 100°C trong 15-20 giây và để ráo nước Cuối cùng, sản phẩm sau khi cấp đông sẽ được đóng gói trong túi PE và thùng carton, đảm bảo không lẫn kim loại nhờ thiết bị dò kim loại, và được bảo quản ở nhiệt độ -20°C trước khi tiêu thụ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rau quả lạnh đông
Các yếu tố hóa sinh
3.1.1.Hoạt động của các enzyme
Bảo quản lạnh đông giúp ức chế hoạt động của các enzyme có trong rau quả, từ đó giảm thiểu sự thoát hơi nước và bảo vệ cấu trúc tế bào, góp phần duy trì chất lượng cảm quan, màu sắc và độ cứng của sản phẩm.
Các sản phẩm rau, quả tươi khi được bảo quản lạnh đông thường trải qua các quá trình xử lý nhiệt như chần và thanh trùng Những quy trình này nhằm ức chế hoạt động của các loại enzyme, trong đó có lipoxygenase, giúp duy trì chất lượng và độ tươi ngon của sản phẩm.
Lipoxygenase (LOX) là enzyme có mặt trong hầu hết các mô thực vật, xúc tác quá trình oxy hóa các axit béo không bão hòa đa như linoleate, tạo ra hydroperoxit LOX được phân loại dựa trên thành phần, kích thước và mối liên kết với các protein khác, bao gồm các loại 5-, 8-, 9-, 10-, 12-, 13- và 15-LOX Trong thực vật, các enzyme chính là 9- và 13-LOX, đồng thời chúng cũng xúc tác thủy phân để hình thành các 5-, 8-, 9-, 10-, 12-, 13-, 15-Hydroperoxit.
Các hydroperoxit và dẫn xuất của chúng được hình thành bởi enzyme hydroperoxide lyase trên các chuỗi axit béo không bão hòa đa, chuyển hóa thành các aldehyde Enzyme này, có mặt trên màng tế bào thực vật, xúc tác cắt liên kết C-C của hydroperoxide, tạo ra các hợp chất aldehyde dễ bay hơi như cis-3-noneal và hexanal từ axit linoleic, cùng với cis-3-, cis-6-nonadienal và cis-3-hexenal từ axit linolenic Những hợp chất này tạo ra các mùi đặc trưng cho trái cây và rau quả, như mùi "chuối chưa chín", "rơm", "cỏ" và mùi amoniac.
Trong quá trình chuyển hóa của 9-LOXs, các hợp chất hydroperoxit và oxylipin đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tế bào thực vật trước các tác nhân bên ngoài như côn trùng và vi sinh vật Đặc biệt, trái cây và rau củ chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ hydroperoxit được sinh ra từ con đường chuyển hóa của 13-LOX.
Sự gia tăng hoạt động của LOX liên quan đến quá trình lão hóa tế bào thực vật, dẫn đến tăng mức độ peroxy hóa lipid Nghiên cứu về lão hóa lá đậu mầm cho thấy LOX là yếu tố chính thúc đẩy peroxy hóa lipid, gây tổn thương màng tế bào LOX 13 tích tụ trong lục lạp trong quá trình lão hóa thực vật, gây phá hủy lớp màng và rò rỉ chất nền stromal cùng các chất vận chuyển điện tử Ngoài ra, "MeJA" nội sinh đóng vai trò quan trọng trong quá trình lão hóa, được xem là chất tăng cường lão hóa, với nồng độ cao của MeJA và các oxylipin sinh ra từ các con đường chuyển hóa trong lá.
Hình 3.1 Enzyme Lipoxygenase đang lão hóa được phát hiện so với các là không già hóa trong quá trình tự nhiên (Seltmannet và cộng sự 2010).
Hình 3.2 Con đường chuyển hóa acid béo không bảo hòa đa do xúc tác 13-LOX
Hoạt động của các enzyme LOX gia tăng dẫn đến việc sản sinh ethylene nhiều hơn, nhờ vào tác động của Methyl-JA, làm rút ngắn quá trình chín của trái cây (Han và cộng sự, 2011) Do đó, việc ức chế các enzyme này có thể là một giải pháp hiệu quả để kiểm soát quá trình chín của trái cây.
LOX giúp hạn chế sự già hóa và quá trình chín của các loại trái cây và rau quả trong quá trình bảo quản. b) PEROXIDASE
Peroxidase là một loại enzyme xúc tác phản ứng oxy hóa-khử, có mặt phổ biến trong thực vật với cấu trúc chứa các vòng sắt-porphyrin Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc biến đổi các hợp chất thành sản phẩm oxy hóa hoặc polyme hóa thông qua cơ chế gốc tự do Các vòng heme của peroxidase thường liên kết với protein qua gốc histidine, và sự hoạt hóa hydrogen peroxide bởi heme peroxidase tạo ra các dạng trung gian có hóa trị cao, có khả năng nhận điện tử từ các chất nền khác nhau.
Phản ứng oxy hóa diễn ra thông qua việc hình thành phức chất trung gian với chất nhận là hydro Quá trình này bao gồm việc chuyển hydro từ chất cho điện tử đến cơ chất, tạo ra phức chất trung gian thứ hai, trước khi enzyme POD được tái sinh và sản phẩm cuối cùng được hình thành Tóm tắt, phản ứng có thể được diễn ra theo phương trình: ROOH + AH2 → H2O + ROH.
Hình 3.3 Sự sản sinh Ethylene khi được xử lý với MeJA
Hình 3.4 Cấu trúc của Peroxidase
Enzyme POD trong rau có tính ổn định cao với nhiệt, thường được sử dụng làm chỉ số cho hiệu quả xử lý nhiệt trong rau chế biến Đặc tính ổn định nhiệt và tái sinh của enzyme này bị ảnh hưởng bởi trạng thái hòa tan hoặc liên kết Tuy nhiên, enzyme POD trong một số loại quả như lê lại không bền với nhiệt, bị ức chế khoảng 98% khi xử lý ở 80 độ C trong 2 phút Do đó, tùy thuộc vào từng loại rau và trái cây, quá trình chần thường được thực hiện ở các điều kiện khác nhau để ức chế enzyme này.
POD trước khi được bảo quản lạnh động.
Sự già đi của thực vật và sự suy giảm các đặc tính sinh lý của trái cây và rau quả thường liên quan đến hoạt động của enzyme POD Những thay đổi tiêu cực về hương vị, kết cấu, màu sắc và giá trị dinh dưỡng trong trái cây và rau sống, chưa chần cũng là hệ quả của quá trình này (Haard và Tobin, 1971).
Hoạt động của enzyme POD liên quan chặt chẽ đến quá trình chín và lão hóa của trái cây và rau quả, trong đó mức độ hoạt hóa của POD ảnh hưởng trực tiếp đến lượng ethylene được sinh ra trong quá trình chín.
POD and Indoleacetic Acid Oxidase (IIA oxidase) are isoenzymes that contain a heme group responsible for peroxidation, while the apoenzyme is responsible for oxidation.
Sự gia tăng hoạt động của POD và IIA oxidase dẫn đến sự sản sinh ethylene trong quá trình chín và lão hóa của thực vật IIA khi bị oxi hóa tạo ra các dẫn xuất hydroperoxit, trong khi POD sử dụng các gốc peroxit để cắt methional, từ đó hình thành ethylene Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng, khi tăng lượng oxi IIA mà không có sự sản sinh ethylene, hoạt tính của POD không được ghi nhận Đối với các loại rau và quả chứa acid béo không bão hòa đa, sự hiện diện của oxi kích thích sản sinh hydroperoxit thông qua sự xúc tác của enzyme LOXs, góp phần làm tăng lượng ethylene.
Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa lượng Peroxit tạo thành28
Axit indoleacetic là auxin tự nhiên chủ yếu trong thực vật có mạch, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự sinh trưởng và phát triển của chúng Enzyme POD kích thích quá trình oxi hóa IIA, dẫn đến việc bào mòn màng tế bào thực vật, làm chậm các quá trình phân chia và tái tạo tế bào Điều này làm tăng khả năng xâm nhập của vi sinh vật, gây hư hỏng cho tế bào thực vật, khiến chúng khó phục hồi sau tổn thương và tạo ra mùi khó chịu, từ đó giảm chất lượng rau quả.
Các hợp chất chống oxi hóa
Để nâng cao chất lượng sản phẩm rau quả đông lạnh, các nhà sản xuất nên bổ sung các hợp chất chống oxy hóa Những chất này có khả năng ngăn chặn quá trình oxy hóa do enzyme và vi khuẩn gây ra, giúp ức chế, làm chậm hoặc ngăn cản các phản ứng hóa học có liên quan đến hoạt động của enzyme và vi sinh vật trong điều kiện đông lạnh.
Mặc dù không phải là chất chống oxy hóa thực sự, các phức chất như EDTA, phosphates, citrate, flavonoids (quercetin và rutin), amino acids, carnosine, phytic acid, xanthan, phosvitin và chitin có khả năng liên kết với các ion kim loại chuyển tiếp, từ đó giảm hoạt tính của các enzyme oxi hóa chất béo và enzyme liên quan đến quá trình tạo màu nâu trong thực phẩm Việc này giúp ngăn chặn sự sản sinh gốc tự do, bước đầu trong quá trình oxi hóa chất béo và hóa nâu Tuy nhiên, phosphates có thể thúc đẩy sự kết tủa của các ion kim loại, làm giảm hoạt tính của enzyme Trong thực phẩm, các ion kim loại tự do luôn hiện diện và có thể liên kết với các thành phần khác như protein và lipid.
Các phức chất được thêm vào sẽ cạnh tranh với ion kim loại, ảnh hưởng đến khả năng tạo phức của chúng Độ pH của thực phẩm khác nhau cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Các hợp chất có tính khử mạnh
Các hợp chất như axit ascorbic và flavonoid có khả năng thu nhận các gốc tự do oxy như gốc superoxide, gốc perhydroxyl, gốc hydroxyl và hydrogen peroxide, giúp ngăn chặn quá trình oxi hóa chất béo Axit ascorbic có khả năng khử o-benzoquinon trở lại o-diphenol, từ đó làm giảm cơ chế cho qua PPO và hạn chế sự hình thành các hợp chất gây biến đổi màu.
Các chất có tính acid
Sử dụng các hợp chất có tính acid để giảm pH của sản phẩm xuống mức 3 sẽ ức chế hầu hết vi sinh vật và ngăn chặn hoạt động của các enzyme hóa nâu trong rau củ Axit citric thường được sử dụng như một tác nhân chính để điều chỉnh pH trong các sản phẩm rau quả.
Bảng 3.2 Khoảng PH mà các loại vi sinh vật có khả năng sinh trưởng
Các hợp chất chống oxi hóa có thể được bổ sung qua nhiều phương pháp như trộn, nhúng, ngâm và tiêm, đồng thời có mặt trong rau quả Việc sử dụng hóa chất cần đảm bảo không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Các yếu tố vật lý
Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động ổn định của các hệ thống sinh học, vì nó ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Khi nhiệt độ tăng, các phản ứng diễn ra nhanh hơn, trong khi việc giảm nhiệt độ có thể làm chậm lại các quá trình trao đổi chất, quá trình oxy hóa của vi sinh vật và enzym Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ là cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm đông lạnh.
Nhiệt độ thấp và sự hình thành tinh thể đá trong hệ thống đông lạnh làm giảm nồng độ nước trong giai đoạn không đông lạnh, ảnh hưởng đến việc bảo quản thực phẩm Hàm lượng ẩm, hay hoạt độ nước, là yếu tố quan trọng trong bảo quản thực phẩm, giúp ngăn chặn quá trình oxi hóa chất béo, phản ứng hóa nâu và tiêu diệt nấm móc Sản phẩm rau quả lạnh đông được bảo quản nhờ vào hai yếu tố chính: nhiệt độ giảm và độ ẩm giảm.
Hình 3.13 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến các quá trình gây hư hỏng thực phẩm
Việc kiểm soát và duy trì nhiệt độ trong quá trình bảo quản thực phẩm là rất quan trọng để giảm thiểu sự dao động nhiệt độ Sự thay đổi nhiệt độ có thể dẫn đến hiện tượng tan chảy của các tinh thể đá, gây ra chênh lệch độ ẩm và có thể làm nứt bề mặt sản phẩm.
Trong quá trình lạnh đông, sự làm lạnh tế bào có thể gây ra sự di chuyển của hơi ẩm qua cơ chế thẩm thấu, với động lực chính là sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất hơi Sự thất thoát độ ẩm trong thực phẩm dẫn đến hiện tượng khô bề mặt và cháy lạnh, mà xảy ra khi các mô đông lạnh không được bảo quản đủ rào cản độ ẩm, gây mất nước ở bề mặt do sự thăng hoa của nước đá Độ ẩm di chuyển trong thực phẩm đông lạnh đóng gói có thể tạo ra các tinh thể đá bên trong bao bì Trong quá trình rã đông, hiện tượng nhỏ giọt xảy ra, dẫn đến mất chất dinh dưỡng, ảnh hưởng đến kết cấu và độ mọng nước, đồng thời thay đổi bề mặt sản phẩm Đặc biệt, tỷ lệ thăng hoa tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng 10ºC, vì vậy việc kiểm soát sự dao động nhiệt độ là rất quan trọng.
Kiểm soát chênh lệch áp suất thẩm thấp giữa tế bào và môi trường là cần thiết để hạn chế thăng hoa hơi nước trong sản phẩm lạnh đông Điều này giúp giảm thiểu hiện tượng phỏng lạnh, mất nước và khô bề mặt, từ đó bảo vệ chất lượng sản phẩm.
Hình 3.14 Hiện tượng cháy lạnh trên quả
Bao bì
Bao bì đóng gói đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng thực phẩm, yêu cầu tính thấm khí, thấm hơi nước, độ bền cơ học và độ trong suốt Các thuộc tính chức năng như khả năng vi sóng và khả năng bảo vệ chống lại nhiệt độ cũng cần được xem xét Vật liệu đóng gói phải ổn định về mặt vật lý và hóa học trong khoảng nhiệt độ rộng, từ -40ºC đến nhiệt độ môi trường bình thường Đặc biệt, nếu thực phẩm có thể được hâm nóng hoặc nấu chín trong bao bì, vật liệu cần chịu được nhiệt độ lên đến 300ºC hoặc cao hơn.
Bao bì hiệu quả cần đủ cứng để chịu nhiệt độ lạnh và có khả năng hạn chế mất trọng lượng do ẩm bay hơi Vật liệu đóng gói với tính thấm nước cao có thể thúc đẩy các phản ứng sinh hóa không mong muốn, như biến tính protein và oxy hóa lipid, dẫn đến tăng độ ôi và mất mùi vị sản phẩm Để giảm thiểu tổn thất chất lượng do nguyên liệu thực phẩm bị mất nước, việc chọn vật liệu đóng gói phù hợp là cần thiết, nhằm tạo ra rào cản chống lại sự xâm nhập của hơi ẩm từ môi trường và ngăn chặn thất thoát hơi ẩm từ bên trong bao bì ra bên ngoài.
Sự di chuyển hơi ẩm trong thực phẩm đông lạnh có thể gây ra sự hình thành tinh thể đá, dẫn đến khô bề mặt và mất mùi vị Để hạn chế hiện tượng này, cần thiết kế bao bì phù hợp với kích thước thực phẩm và giảm khoảng trống bên trong Việc kiểm soát sự xâm nhập của oxy và ánh sáng là quan trọng để ngăn chặn các phản ứng oxi hóa và sự phát triển của vi sinh vật Sử dụng vật liệu đóng gói có độ thấm oxy thấp sẽ kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm đông lạnh Tuy nhiên, trong một số trường hợp, điều kiện kỵ khí có thể tạo điều kiện cho sự phát triển của vi sinh vật kị khí Bao bì thường được bảo quản bằng các phương pháp như modified atmosphere (MAP) hoặc controlled atmosphere packaging (CAP), với tỉ lệ O2 và CO2 được kiểm soát Sự bổ sung CO2 có tác dụng ức chế sự phát triển của vi sinh vật nhạy cảm Các loại nhựa và màng như polyamide, polyester, polyethylene, polypropylene và các vật liệu khác được sử dụng trong sản xuất bao bì thực phẩm đông lạnh, đều có độ bền cơ học cao và khả năng thấm khí thấp.
Khả năng thấm hơi nước
Khả năng thấm hơi nước (cm 3 m -2 day -1 atm - 1 )
CPET(Crystallized polyethylene terephthalate) Biến đổi tùy vào độ kết tinh Biến đổi tùy vào độ kết tinh
Bảng 3.3 Khả năng thấm hơi nước và O2 của các vật liệu khác nhau
Hình 3.15 Bao bì sản phẩm rau quả lạnh đông
Các yếu tố khác
3.5.1 Các quy trình xử lý tiền bảo quản
Việc áp dụng các phương pháp xử lý trước khi bảo quản lạnh đông là rất quan trọng để duy trì chất lượng sản phẩm Những phương pháp này giúp giảm thiểu các điều kiện bất lợi, ức chế phản ứng thoái hóa và giảm hàm lượng nước trong vật liệu Các phương pháp xử lý trước phổ biến bao gồm rửa, chần và ngâm, cùng với các kỹ thuật tiền xử lý như nghiền nhỏ, phủ, và đóng gói Chần là một trong những phương pháp quan trọng trong quá trình này.
Chần là phương pháp xử lý sơ bộ bằng nhiệt phổ biến cho rau củ đông lạnh và đã nấu chín, với nhiệt độ gần 100ºC ở bề mặt Mục đích chính của chần là làm bất hoạt enzyme gây giảm chất lượng thực phẩm, thông qua quá trình biến tính protein.
Chần thực phẩm có một số hạn chế, bao gồm việc tế bào bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao, dẫn đến sự thay đổi trong quá trình đông lạnh Điều này có thể gây ra mất kết cấu và tăng nguy cơ ô nhiễm vi sinh vật do loại bỏ hệ vi sinh vật tự nhiên của thực phẩm Để giảm thiểu sự giảm chất lượng do chần, nên thực hiện trong thời gian ngắn và ở nhiệt độ tương đối thấp.
Chấn thực phẩm có thể thực hiện qua hai phương pháp: ngâm và hấp bằng hơi nước Phương pháp hấp thường được ưa chuộng hơn vì khả năng loại bỏ chất tan trên bề mặt thực phẩm mà không cần thời gian làm nguội, đặc biệt hiệu quả với thực phẩm cắt lát Tuy nhiên, phương pháp này tốn nhiều thời gian hơn và cần chú ý đến việc xử lý nước thải.
Ngâm thực phẩm với acid citric hoặc Sodium bisulfite giúp ức chế enzyme hóa nâu, ngăn chặn sự biến đổi màu sắc và mùi khó chịu Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm cần cân nhắc.
Gây chết cho các mô tế bào
Tăng cường màu sắc của rau xanh và cà rốt
Tiêu diệt một phần vi sinh vật có thể làm tăng độ nhạy đối với sự phát triển của chúng sau khi ngâm Việc này giúp giảm lượng thuốc trừ sâu hoặc nitrat cần sử dụng, từ đó góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp.
Mất chất hòa tan của thực phẩm, dẫn đến ô nhiễm của bồn chầnHấp thụ nước bởi thực phẩm và điều chỉnh hiệu suất
Bảng 3.4 Ưu và nhược điểm của phương pháp ngâm
Hình 3.16 Thiết bị chần bằng hơi nước b) Rửa
Trong quy trình sản xuất, việc làm sạch nguyên liệu được thực hiện qua hai bước chính: rửa bằng nước và xử lý bằng các chất kháng khuẩn Mục tiêu là tối ưu hóa hiệu quả phân loại chất thải, giảm thiểu tổn hại đến nguyên liệu, hạn chế tái nhiễm và tiết kiệm nước, đồng thời giảm lượng nước thải và đảm bảo tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm.
Quá trình rửa rau củ bao gồm hai giai đoạn chính: ngâm và rửa xối, nhằm loại bỏ các chất rắn thô như đất và cát Giai đoạn ngâm giúp làm mềm các vật rắn bám chặt, thường sử dụng dung dịch kiềm như NaOH hoặc Na2CO3 kết hợp với khuấy hoặc sục khí, có thể dùng ozone để tăng hiệu quả làm sạch Sau đó, giai đoạn rửa xối sử dụng phun tia hoặc vòi sen để loại bỏ chất rắn Quá trình này cũng giúp làm lạnh sơ bộ nguyên liệu trước khi cắt, gọt, đồng thời loại bỏ dịch từ nguyên liệu, ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật và enzyme gây biến đổi màu Cần kiểm soát độ tinh sạch, lượng nước rửa và thời gian rửa để bảo vệ các đặc tính và thành phần của nguyên liệu.
Hình 3.17 Thiết bị rửa rau, quả sục khí. c) Khử một phần ẩm trong sản phẩm
Có nhiều kỹ thuật chế biến thực phẩm khác nhau, tùy thuộc vào loại thực phẩm và sản phẩm cuối cùng mong muốn Những phương pháp này bao gồm giảm độ ẩm thông qua thẩm thấu hoặc sấy khô bằng không khí, cũng như ngâm lạnh để bảo quản.
Khử nước bằng phương pháp sấy khô bằng khô khí
Quá trình khử nước một phần bằng phương pháp sấy khô bằng không khí mang lại nhiều ưu điểm so với phương pháp lạnh đông thông thường, bao gồm tiết kiệm năng lượng và chi phí vận chuyển, bảo quản, bao gói Phương pháp này cũng cải thiện chất lượng và độ ổn định của sản phẩm, bao gồm màu sắc và hương vị Khi áp dụng sấy khô một phần cho các thành phần thực phẩm có hoạt độ nước cao (aw > 0,96), hàm lượng nước loại bỏ thường giới hạn ở 50–60% so với nguyên liệu ban đầu Để ngăn ngừa hiện tượng hóa nâu trong quá trình sấy, có thể sử dụng các phương pháp tiền xử lý như chần hoặc ngâm trong dung dịch chống oxy hóa như axit ascorbic, acid citric hoặc lưu huỳnh đioxit.
Việc loại bỏ một phần nước khỏi thực phẩm trước khi đông lạnh giúp tăng nồng độ tế bào chất trong tế bào, dẫn đến giảm điểm đóng băng và tăng tốc độ đông lạnh Kết quả là, số lượng tinh thể nước đá lớn giảm và tỷ lệ tinh thể nước đá so với giai đoạn không đông lạnh cũng thấp hơn, từ đó giảm thiểu ảnh hưởng đến kết cấu và cảm quan của sản phẩm.
Khử nước bằng phương pháp thẩm thấu
Khử nước bằng phương pháp thẩm thấu là kỹ thuật loại bỏ nước khỏi mô thực vật thông qua việc ngâm trong dung dịch có nồng độ chất tan cao Quá trình này diễn ra khi nước di chuyển từ vùng có nồng độ thấp sang vùng có nồng độ cao, nhằm cân bằng áp suất hơi bão hòa giữa hai dung dịch.
Hình 3.18 Cơ chế của phương pháp khử nước bằng quá trình thẩm thấu
Xử lý thực phẩm bằng phương pháp thẩm thấu trước khi đông lạnh giúp xâm nhập các chất hòa tan vào nguyên liệu, tăng nồng độ chất rắn lên đến 5–10% chỉ sau 1-2 giờ ở nhiệt độ phòng Quá trình này làm giảm lượng nước trong sản phẩm, mặc dù một số chất tan có thể chỉ xâm nhập vào khoảng gian bào mà không vào tế bào Tính thấm và tính chọn lọc của cấu trúc mô phụ thuộc vào độ chín, điều kiện bảo quản và các quá trình tiền xử lý nhiệt và hóa chất Kết hợp hai phương pháp này giúp hạn chế sự phá hủy mô tế bào trong quá trình bảo quản đông lạnh, giữ được cấu trúc, kết cấu và giá trị cảm quan của sản phẩm, đồng thời thực hiện ở nhiệt độ thấp để hạn chế mất màu và vị.
Giảm lượng acid hữu cơ trong một số sản phẩm, dẫn đến làm giảm mùi vị
Có khả năng giữ lại hương vị nhiều hơn khi đường hoặc xi-rô đường được sử dụng làm chất thẩm thấu.
Thẩm thấu với dung dịch đường tạo một lớp đường trên sản phẩm và cần được loại bỏ
Các quá trình hóa nâu được ngăn chặn do nồng độ chất tan cao và giữ lại màu cho sản phẩm mà không cần bổ sung phụ gia
Cần kết hợp với các quá trình sấy khác trước khi bảo quản
Tiết kiệm năng lượng Tốn nhiều thời gian
Tăng chất lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản
Tăng tuổi thọ sản phẩm
Thiết bị, quy trình đơn giản
Quá trình khử nước bằng phương pháp thẩm thấu có những ưu và nhược điểm đáng chú ý Ưu điểm bao gồm khả năng duy trì chất lượng sản phẩm và giảm thiểu mất mát dinh dưỡng Tuy nhiên, nhược điểm là thời gian xử lý lâu và yêu cầu thiết bị công nghệ cao Ngâm làm lạnh và đông lạnh trong dung dịch có nồng độ chất tan cao cũng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và hương vị của sản phẩm.
Ngâm lạnh và lạnh đông (ICF) tương tự như mất nước thẩm thấu, vì cả hai đều liên quan đến việc tiếp xúc trực tiếp giữa thực phẩm và dung dịch đậm đặc Tuy nhiên, ICF được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn, từ -20ºC đến -0ºC Thường sử dụng dung dịch nước như natri clorua và canxi clorua, trong khi các dung dịch phức tạp hơn ít khi được áp dụng.
