Kỹ thuật lạnh thực phẩm

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH
1.1. Các phương pháp làm lạnh nhân tạo:
Từ lâu con người đã biết lợi dụng thiên nhiên để thỏa mãn một phần nhu cầu về lạnh.
Ở các nước ôn đới người ta trử băng đá, còn ở các nước nhiệt đới người cổ đại biết sử dụng
các hang động có mạch nước ngầm nhịêt độ thấp để bảo quản thực phẩm và lương thực
Làm lạnh nhân tạo là các quá trình làm lạnh nhờ một phương tiện hoặc thiết bị do con
người tạo ra
Danh từ LẠNH biểu diễn một trạng thái nào đó của vật chất khi nhiệt độ của nó thấp
hơn nhiệt độ môi trường xung quanh
Vậy giới hạn nào đó của nhiệt độ mơi trường xung quanh để phân biệt giữa NÓNG và
LẠNH của vật chất? Vấn đề này chưa được thống nhất trên thế giới, song hiện nay nhiều
nước vẫn lấy nhiệt độ thích hợp bình thường là +18 0C ÷ +240C làm giới hạn. Như vậy thừa
nhận LẠNH biểu diễn trạng thái vật chất có nhiệt độ dưới +200C
Trong kỹ thuật lạnh phân biệt như sau:
tđb < t0 < +180C

* Lạnh thường:
* Lạnh đông:

- 1000C < t0 < tđb

* Lạnh thâm độ: -2730C < t0 < - 1000C
1.1.1. Phương pháp bay hơi khuếch tán:
1. Nguyên tắc :
Một thí dụ điển hình là cho nước bay hơi khuếch tán vào khơng khí: khi phun nước
liên tục vào khơng khí có cùng nhiệt độ, nước sẽ bay hơi khuếch tán vào khơng khí và trạng
thái khơng khí sẽ biến đổi theo đường đẳng entanpi:

Hình 1.1. Đồ thị i – d của khơng khí ẩm
t1: nhiệt độ khơ (đọc trên nhiêt kế khô)
t2: nhiệt độ ướt (đọc trên nhiêt kế bầu ướt)

ts: nhiệt độ đọng sương

1


Từ điểm 1 là trạng thái ban đầu của không khí đến điểm 2, độ ẩm tăng từ ϕ1 đến ϕmax =
100%, nhiệt độ giảm từ t1 đến t2
2. Ứng dụng :
- Điều hịa nhiệt độ :
Ở vùng nóng và khơ có thể sử dụng phương pháp này để điều hịa nhiệt độ. Ở nước ta
khí hậu nóng và ẩm nên ứng dụng không hiệu quả, trừ những ngày nắng gió tây
- Chế tạo máy lạnh :
máy lạnh hấp phụ khuếch tán: ở giàn bay hơi NH 3 lỏng bay hơi khuếch tán vào khí
Hydro, là chất khí dùng cân bằng áp suất cho hệ thống lạnh
1.1.2. Phương pháp hòa tan:
1. Ngun tắc :
Q trình hịa tan ln kèm theo q trình thu nhiệt
Ví dụ:
+ Hịa trộn 200g CaCl2 với 100g nước đá vụn, nhiệt độ sẽ giảm từ t 1 = 00C xuống t2 =
-420C
2. Ứng dụng :
Thường sử dụng trong các quá trình bảo quản tạm thời
1.1.3. Phương pháp hóa lỏng (nóng chảy):
1. Ngun tắc :
Q trình nóng chảy ln kèm theo q trình thu nhiệt
Nước đá khi tan chảy sẽ thu một lượng nhiệt bằng chính ẩn nhiệt đóng băng
r = 80 Kcal/Kg, do đó làm mơi trường xung quanh lạnh đi. Nếu cần nhiệt độ thấp hơn phải
hòa trộn đá vụn với muối ăn hoặc muối CaCl2
2. Ứng dụng :
Thường sử dụng trong các quá trình bảo quản tạm thời các mặt hàng thủy sản

1.1.4. Phương pháp thăng hoa:
1. Ngun tắc :
Q trình thăng hoa ln kèm theo q trình thu nhiệt
Đá khơ (tuyết cacbonic) là cacbonic ở dạng rắn. Khi thăng hoa đá khô thu một lượng
nhiệt khá lớn bằng ẩn nhiệt thăng hoa r = 137 Kcal/Kg
2. Ứng dụng :
- Thường sử dụng trong các quá trình bảo quản ở điều kiện nhiệt độ thấp các mặt hàng
thực phẩm và y dược
- Đặc biệt dùng làm lạnh trên phương tiện vận tải
1.1.5. Phương pháp bay hơi chất lỏng:
1. Nguyên tắc :
Quá trình bay hơi ln kèm theo q trình thu nhiệt

2


Các môi chất lỏng dùng trong máy lạnh nén hơi, hấp thụ và ejectơ là NH 3, nước và các
freon đều thực hiện quá trình thu nhiệt bằng quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp,
đồng thời thải nhiệt ra mơi trường bằng q trình ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao
Hình 1.2 và sơ đồ (tham khảo mơn Q trình và thiết bị)
2. Ứng dụng :
Các máy lạnh làm việc theo nguyên lý bay hơi chất lỏng gọi là MÁY LẠNH NÉN
HƠI
Phạm vi ứng dụng rất rộng lớn trong các nhà máy thực phẩm với công suất lớn
1.2. Tác nhân lạnh: (Môi chất lạnh, gaz lạnh- Refrigerant)
1.2.1. Định nghĩa:
Tác nhân lạnh là chất mơi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu
nhiệt của mơi trường có nhiệt độ thấp, áp suất thấp và thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ và
áp suất cao hơn
Tác nhân lạnh tuần hồn được trong hệ thống nhờ q trình nén

* Ở máy lạnh nén khí, mơi chất lạnh khơng thay đổi trạng thái, ln ở thể khí
* Ở máy lạnh nén hơi, mơi chất lạnh có sự biến đổi trạng thái
1.2.3. Một số tác nhân điển hình:
1. Mơi chất vơ cơ:
* Mơi chất điển hình NH3:
Máy lạnh NH3 được ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp thực phẩm
2. Môi chất hữu cơ: Các freon (F, R):
* Định nghĩa: Freon là các dẫn xuất halogen của các chất như metan, etan, propan ...
Ví dụ:
- Dẫn xuất của CH4

:

CFCl3 ký hiệu là F_11
CF2Cl2 ký hiệu là F_12

1.3. Chất tải lạnh:
1.3.1. Định nghĩa:
Những chất đã được hạ nhiệt độ nhờ hệ thống máy lạnh và được đưa đi làm lạnh
vật khác gọi là chất tải lạnh
1.3.3. Chất tải lạnh điển hình
1. Mơi trường khí : khơng khí, CO2, hỗn hợp nitơ và hydrơ
Ở đây khơng khí là mơi trường dùng phổ biến nhất
2. Mơi trường tải lạnh lỏng: thường dùng nước, nước muối, etylen glycol ...
- Muối ăn (NaCl) ln ln có chứa các hợp chất muối khác như CaCl2, MgCl2, KCl
3. Chất tải lạnh rắn:

3

Thường dùng là đá ướt, đá khô, ơtecti cứng
a. Đá ướt: (nước đá)
Gồm có nước đá thiên thiên và nước đá nhân tạo
b/ Đá khơ (tuyết cacbonic)

Hình 1.5. Giản đồ 3 pha của CO2
Đá khô bay hơi không qua trạng thái lỏng (thăng hoa) nên được ứng dụng thích hợp
cho bảo quản nhiều loại sản phẩm cả việc dùng làm lạnh đông thực phẩm
c. Ơtecti cứng
Dùng hỗn hợp lạnh đông của 2 đến 3 muối đúng theo thành phần ơtecti để có nhiệt độ
tan chảy thấp.

4


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM

2.1. Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với vi sinh vật (ảnh hưởng)
2.1.3. Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với VSV
Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp một số VSV bị chết hoặc bị ngừng hoạt động vì các lý
do sau:
- Phần protit của VSV bị biến đổi hay phá hủy, do đó hệ thống keo sinh học (keo
protit) trong ấy bị phá hủy
Sự giảm nhiệt độ kéo theo sự giảm năng lượng bề mặt của nước, giảm các lực kết hợp
với hệ keo => nước bắt đầu tách ra khỏi vỏ hydrat, làm thay đổi hệ thống keo, làm cho protit
cuộn tròn lại. Mặt khác lực đẩy giữa các phân tử cũng giảm => bắt đầu quá trình đơng tụ
poptit, do đó tác hại đến VSV.
Điều đáng chú ý là sự đơng tụ này có tính chất thuận nghịch, khơng biến đổi hồn tồn
hóa tính protit => nhiệt độ thấp không thể tiêu diệt VSV triệt để được.
-

Do nước đóng băng gây nên

+ Phá hủy cơ học tế bào VSV: khi nước đóng băng thành tinh thể làm tăng thể tích,
các tinh thể có thể chèn và làm rách vở màng tế bào của VSV
+ Biến nước thành đá: nước đã đóng băng, do đó mơi trường hoạt động của VSV
khơng cịn nữa
+ Thay đổi pH, nồng độ chất khơ và áp suất thẩm thấu: do nước đóng băng tách ra ở
dạng tinh thể nguyên chất (dung môi kết tinh trước) nên nồng độ của dịch tế bào tăng lên, áp
suất thẩm thấu cũng tăng lên, pH giảm, do đó VSV khó phát triển
2.2. Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với động vật và thực vật
2.2.1. Đối với động vật
Động vật chia làm 2 nhóm: máu nóng và máu lạnh
1. Nhóm máu nóng:
Ở động vật máu nóng nhiệt độ cơ thể không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung
quanh
Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp cơ thể dạng động vật máu nóng cịn sống được khá
lâu trước khi xảy ra sự tê cóng, cơ thể sẽ chết nếu thân nhiệt của nó tăng giảm 2 ÷ 30C so với
mức bình thường
Nhiệt độ hạ thì cơ thể chết là vì:
- Tăng độ nhớt của huyết tương (do năng lượng bề mặt giảm nên chúng dễ kết hợp lại
với nhau và do chuyển động phân tử giảm xuống) => khó ni dưỡng tế bào
- Giảm độ thấm hút của màng tế bào
Màng tế bào thuộc loại màng bán thấm, nó thấm hút có tính chọn lọc

5


nhiệt độ thấp sự khuếch tán thông thường bị hạn chế và không thể thực hiện được sự
khuếch tán dưới tác dụng của điện tích một cách mạnh mẽ, nên không thể trao đổi chất dinh

dưỡng cũng như thải những chất cặn bã trong tế bào => tế bào bị chết dưới tác dụng của lạnh
2. Nhóm động vật máu lạnh:
Thân nhiệt của động vật máu lạnh thay đổi theo nhiệt độ bên ngồi
Ở nhiệt độ t0 < 00C thì trong tế bào cơ thể động vật máu lạnh cũng có hiện tượng:
- Tăng độ nhớt của huyết tương, do đó khó thực hiện q trình tuần hồn, bài tiết và
dinh dưỡng trong cơ thể
- Giảm độ thấm hút của tế bào
Động vật máu lạnh có khả năng chống rét tốt hơn
2.2.2. Tác dụng của nhiệt độ thấp đến tế bào cơ thể thực vật:
- Tế bào thực vật, rau quả có khả năng chịu lạnh rất tốt.
- Vì tế bào cơ thể của chúng ngoài màng bao bọc bằng protit, lipo - protein mà cịn có
màng bằng xenlulơ và protopectin, màng này chắc cứng bảo vệ tế bào khỏi va chạm cơ học và
chống đỡ được lạnh
- Có sự biến đổi nồng độ phân tử của dịch, liên kết và giữ được nhiều nước ở dạng gel,
không cho nước đóng băng để bảo tồn sự sống
Dạng gel trog tb
Gluxit đơn giản → protopectin → pectin.
Ở nhiệt độ thấp thì cả hai quá trình phân ly và tổng hợp đều bị kìm hãm, nhưng quá
trình tổng hợp bị kìm hãm mạnh hơn, nên tế bào thực vật sẽ tích lũy nhiều pectin hơn. Pectin
có khả năng keo hóa lớn và rất bền ở nhiệt độ thấp
Ảnh hg: Khi nước đóng băng sẽ tăng thể tích khoảng 10% nên sẽ làm tốt vỏ tế bào
2.3.2. Những biến đổi chính trong q trình làm lạnh thực phẩm
1. Biến đổi lý học:
Chủ yếu là quá trình bay hơi ẩm
ảnh hưởng:
+ đây là nguyên nhân chủ yếu gây tổn hao tự nhiên khối lượng sản phẩm thực phẩm,
làm cho rau quả tươi chóng héo ...
+ ảnh hưởng xấu đến khả năng chống bệnh tật của quả
+ Tế bào thực vật bị khô héo sẽ làm thay đổi phương hướng các quá trình men, làm
tăng cường quá trình thủy phân, giảm quá trình tổng hợp

Các yếu tố ảnh hưởng:
- Môi trường làm lạnh: to, độ ẩm, V khơng khí
- Tính chất sản phẩm: thành phần, độ chín, bề mặt bay hơi riêng (m2/Kg)
* Các phương pháp giảm tổn hao tự nhiên khối lượng sản phẩm khi làm lạnh:
- Giảm thời gian làm lạnh bằng cách làm lạnh nhanh but k để đóng băng dịch bào
- Giảm bề mặt bay hơi: đóng gói, bao bì, phủ kín.

6


- Không làm lạnh và bảo quản lạnh rau quả cịn non
- Khơng nên thơng gió nhiều khi làm lạnh, chỉ cần đủ bảo đảm rau quả hô hấp hạn
chế. Cịn thịt cá thì khơng cần thơng gió
- Tăng độ ẩm khơng khí trong phịng lạnh
2. Biến đổi về hóa học:
Nói chung trong q trình làm lạnh thì các q trình hóa học có bị kìm hãm, nhưng
khơng bị ngừng hẳn.
Các phản ứng hóa học (q trình thủy phân, oxy hóa phi enzym …) tuân theo định luật
⇒ y = y0 10at
Công thức này cho thấy sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ (phù hợp với
định luật Vant - Hoff)
Các quá trình thủy phân protopectin thành pectin, và tiếp tục cho đến axit axetic, rượu
metylic, các q trình oxy hóa các vitamin, tanin, chất béo ... cũng xảy ra tương tự
3. Biến đổi sinh lý:
quá trình biến đổi sinh lý là chủ yếu khi làm lạnh rau quả, đặc trưng là qt hô hấp
* Hô hấp hiếu khí (có O2)
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 674 Kcal/ptg
* Hơ hấp yếu khí (khơng có O2)
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 28 Kcal/ptg
Q trình hơ hấp trước tiên là làm tổn thất các monosaccarit, sau đó đến dissaccarit,

tinh bột, mỡ ... khi thiếu oxy (nồng độ O2 dưới 2%) thì rau quả chuyển từ hơ hấp hiếu khí sang
hơ hấp yếm khí => Phải duy trì cho rau quả hơ hấp hiếu khí
Trong q trình hơ hấp thì rau quả thải nhiệt.
Khi làm lạnh thì cường độ hô hấp và sự thải nhiệt của rau quả giảm xuống
4. Các q trình sinh hóa trong thịt cá:
Sau khi chết trong thịt động vật xảy ra những quá trình sinh hóa rất mãnh liệt có liên
quan tới sự chuyển hóa các chất cấu tạo nên tế bào bắp thịt như gluxit, este, axit phophoric.
Làm lạnh càng sớm càng nhanh thì càng hãm được nhiều q trình sinh hóa và sự tỏa
nhiệt
Nói chung những q trình biến đổi sinh hóa của thịt động vật sau khi giết và đem làm
lạnh đều xảy ra 3 giai đoạn lớn là:
- Quá trình tê cóng sau khi chết
- Q trình chín tới (chín hóa học)
- Q trình thối rửa (giai đoạn phân hủy sâu sắc)
Đối với cá trước khi bước vào giai đoạn tê cóng có một giai đoạn ngắn là giai đoạn đổ
nhớt sau khi chết
a. Giai đoạn đổ nhớt của cá:
Cá mới đánh lên thì quanh da được bao bọc bởi một lớp nhớt trong suốt, trong nhớt cá
có chất protit là muxin, nên nó là mơi trường tốt cho VSV phát triển, nên sau đó lớp nhớt bị

7


đục do VSV phá hoại, có mùi khó chịu. Khi nhớt bị phân hủy thì cá vẫn chưa hỏng, có thể rửa
cá tách sạch lớp nhớp trước khi đem làm lạnh vẫn cịn tốt
b. Q trình tê cóng sau khi chết: (cứng xác)
Sau khi con vật chết thì các tổ chức bắp cơ bắt đầu q trình tê cóng, biểu hiện bề
ngoài là sự rắn đanh lại và bắp thịt co rút lại
Trong sản phẩm càng mỏng, nhiệt độ càng thấp và giảm càng nhanh nhiệt độ thì ATP
phân hủy càng chậm => sự tê cóng bắt đầu chậm và kéo dài

Sau thời kỳ tê cóng, thịt bắt đầu mềm ra, bắt đầu chuyển sang giai đoạn chín tới. Cịn
ở cá thì khơng có giai đoạn chín hóa học, chuyển sang giai đoạn phân hủy sâu sắc, thối hỏng
c. Quá trình chín tới (chín hóa học)
Các q trình sinh hóa xảy ra trong giai đoạn chín tới ngược lại với q trình tê cóng:
lượng các axit nucleotit giảm, độ háo nước của protit trong bắp thịt tăng lên. Sự tích tụ axit
lactic và photphoric làm giảm pH của thịt, ngăn cản VSV phát triển
Còn đối với cá ngay sau khi kết thúc q trình tê cóng thì bắt đầu ngay sự phân hủy
mô cơ liên kết (nhất là colagen) làm cá ươn nhanh, sinh mùi hôi
d. Giai đoạn phân hủy sâu sắc:
Đây là quá trình phân hủy các thành phần cơ bản của bắp thịt động vật như protit, lipit
=> kết luận
1. Đối với thực vật:
Ở to thấp làm giảm mạnh cường độ hô hấp (mgCO 2/h,Kg) và sự thải nhiệt (Q) để hạn
chế tổn thất chất khô nên kéo dài thời gian bảo quản
2. Đối với động vật:
Ở to thấp sẽ kéo dài thời gian đến giai đoạn tê cóng nên kéo dài được thời gian bảo
quản
2.3.4. Tốc độ làm lạnh và thời gian làm lạnh thực phẩm:
Định nghĩa: Tốc độ làm lạnh là độ hạ nhiệt độ của sản phẩm trong thời gian làm lạnh
- [ C/h].
o

- Biện pháp để tăng tốc độ làm lạnh:
+ Giảm nhiệt độ làm lạnh
+ Giảm bề dày sản phẩm
+ Tăng hệ số cấp nhiệt alpha của mơi trường làm lạnh
Q trình làm lạnh thực phẩm có thể chia làm 3 giai đoạn

8

Hình 2.2. Biểu đồ quá trình làm lạnh
- Giai đoạn chế độ làm lạnh không điều tiết: khi ấy sự biến đổi nhiệt độ tại các điểm
khác nhau của sản phẩm phụ thuộc vào trường nhiệt ban đầu
- Giai đoạn chế độ điều tiết: sự biến đổi của nhiệt độ tại các điểm khác nhau của vật
khơng cịn phụ thuộc vào nhiệt độ của trường nhiệt ban đầu nữa mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt
độ của môi trường làm lạnh và được xem là qui luật chung: quy luật chế độ điều tiết
- Giai đoạn cân bằng nhiệt: nhiệt độ của vật cố định và bằng nhiệt độ môi trường
làm lạnh. Thực tế rất khó đạt được tới sự đồng nhất vì địi hỏi thời gian dài
Các thí nghiệm chứng tỏ rằng quá trình làm lạnh thực phẩm chủ yếu đạt đến giai đoạn
chế độ điều tiết (làm lạnh sơ bộ vẫn ở giai đoạn không điều tiết)
Thời gian làm lạnh:
* Định luật điều tiết: tại bất kỳ điểm nào của vật thể làm lạnh, tốc độ làm lạnh đều tỉ
lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ tại điểm đó với nhiệt độ của môi trường
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT BẢO QUẢN LẠNH THỰC PHẨM
3.1. Các q trình sinh lý hóa xảy ra khi bảo quản lạnh thực phẩm:
3.1.1. Biến đổi vật lý:
Có sự bay hơi ẩm từ bề mặt sản phẩm và sự ngưng tụ ẩm ở dàn ống làm lạnh.
Khơng khí trong phịng thay đổi nhiều thì xảy ra sự ngưng tụ ẩm cả bề mặt sản phẩm
gây ra nhờn, làm ẩm bề mặt thịt cá và làm úng, thối rau quả
Trong thời gian bảo quản lạnh, bề mặt của thịt đổi màu rõ rệt.
Đối với rau quả thì sự khơ ráo lớp biểu bì sẽ phá hủy sự hô hấp và trao đổi làm rau quả
mất hết khả năng đề kháng đối với tác dụng VSV
Ngồi ra cịn có sự hấp thụ mùi lẫn nhau giữa các sản phẩm thực phẩm bảo quản
chung

9


Để phịng chống hiện tượng sấy khơ bề mặt sản phẩm cũng như chống tốn hao khối

lượng thực phẩm thì phải chú ý:
- Ổn định và cố định nhiệt độ, độ ẩm trong phòng bảo quản. Đối với thịt (cá) thì khơng
cần đối lưu cưỡng bức khơng khí. Đối với rau quả phải thay đổi khơng khí để rau quả hô hấp
- không nên bảo quản chung các loại lẫn nhau
Ngồi ra các q trình sinh lý, hóa học .. cũng xảy ra tương tự như trong quá trình làm
lạnh, nhưng nhịp độ và cường độ bé hơn, bị kìm hãm nhiều hơn
3.1.2. Biến đổi sinh hóa:
1. Biến đổi trong sản phẩm từ động vật (thịt, cá)
quyết định đến thời hạn bảo quản lạnh của thực phẩm
Những biến đổi trong thịt cá khơng đi q giới hạn giai đoạn chín tới, chỉ khi bảo
quản quá thời hạn cho phép thì có sự phân hủy protein rõ rệt và gây thối rửa, hư hỏng
Trong quá trình bảo quản lạnh sự biến đổi sinh hóa xảy ra sâu sắc hơn so với trong quá
trình làm lạnh, nên tạo nhiều sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy, và
người ta có thể dựa vào hàm lượng của các sản phẩm ấy để xác định “độ tươi”, xác định chất
lượng của thực phẩm khi bảo quản
Như xét hàm lượng NH3 trog thịt và hàm lượng nhóm sunhydrit – SH trog cá. Khi thịt
và ác càng biến đối nhiều thì hàm lg 2 nhóm trên càng cao
2. Biến đổi trong sản phẩm thì thực vật và rau quả:
Trong quá trình bảo quản quả tiếp tục chín tới, làm tế bào quả mềm, tăng vị ngọt, tạo
mùi thơm đặc trưng và có màu đẹp. Quả mềm là do sự phân hủy protopectin ở thành tế bào
thực vật
Men thủy phân có tác dụng thủy phân tinh bột tạo thành đường saccaroza và mono
làm tăng độ ngọt của quả
Như vậy quá trình bảo quản làm giảm hàm lượng của đường và axit, nhưng độ ngọt
vẫn tăng
=> tăng chất lg rau quả
3.2. Các chế độ bảo quản
Chế độ bảo quản thay đổi theo điều kiện, tính chất sản phẩm, trang thiết bị hiện có,
phương pháp làm lạnh và phương pháp bảo quản

CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT
LÀM LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM
* Mục đích:
- Để tăng thời gian bảo quản, nhằm đảm bảo cung cấp nguyên liệu thực phẩm cho sản
xuất và người tiêu dùng, cho nghiên cứu khoa học...

10


- Làm lạnh đơng cịn được xem là một giai đoạn chế biến thực phẩm trong kỹ thuật
sấy thăng hoa, tăng hiệu suất ép rau quả, làm trong nước quả ...
- Làm lạnh đơng cịn để tạo nên tính chất vốn của sản phẩm (đá, kem...), sản phẩm cô
đặc (cô lạnh), sấy khô (sấy thăng hoa)...
4.1. Sự khác nhau giữa làm lạnh và lạnh đông

4.2. Sự quá lạnh và tác dụng của nó trong q trình làm lạnh đơng
*Định nghĩa: Hiện tượng quá lạnh là hiện tượng khi hạ nhiệt độ dưới 0 0C (hoặc dưới
tđb) mà nước (hoặc dịch bào) trong sản phẩm, trong tế bào vẫn chưa đóng băng.
Quá lạnh xảy ra trong hầu hết các sản phẩm khi lạnh đông ở các mức độ và ảnh
hưởng khác nhau
Các yếu tố ảnh hg: Sự chậm kết tinh nước và chậm xuất tâm kết tinh này lại phụ thuộc
vào nồng độ phân tử của dịch bào, phụ thuộc nhiệt độ và kích thước mao quản, phụ thuộc vào
tính chất nhiệt lý hệ thống keo Protit - nước, phụ thuộc vào tốc độ hạ nhiệt độ của môi trường
làm lạnh
Ở đây ta xét ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và kích thước mao quản trong sản
phẩm đến sự quá lạnh
- T: Trong mơi trường lỏng ln có sự chuyển động nhiệt hổn loạn và chuyển động kết
hợp tương hỗ.
Ở nhiệt độ thấp chuyển động nhiệt giảm, mà tăng cường chuyển động tương hỗ (do
tăng lực tác dụng tương hỗ) sẽ làm tăng cường khả năng kết hợp các phân tử với nhau.

Pkết hợp = Pđẩy + Pchuyển động nhiệt
Thì xuất hiện tâm kết tinh
Đối với nước nguyên chất phương trình được cân bằng ở 0 0C, cịn đối với dung dịch
(đường, muối) do có lực đẩy lớn cho nên phương trình lực chỉ cân bằng ở nhiệt độ < 00C

11


- kích thước ống mao quản
Trong mao quản bao giờ cũng có 2 lực tác dụng lên 1 phần tử chất lỏng: lực hút vào
(nén) và lực căng mặt ngoài. Lực hút vào giảm dần từ bề mặt chất lỏng vào sâu trong mao
dẫn, còn lực căng bề mặt ổn định khắp lòng và bề mặt chất lỏng
P HÚT = p CĂNG BỀ MẶT
làm cho phần tử ổn định, có khả năng tạo thành mạng lưới tinh thể và kết tinh được
trong mao quản
Ở lớp ngoài và lớp trong cùng thì khơng có sự cân bằng 2 lực tác dụng ấy nên không
thể tạo mầm tinh thể được.
Ống mao dẫn càng bé thì ∆t quá lạnh càng lớn (nhiệt độ quá lạnh càng thấp).
Yếu tố ảnh hường:
tql càng thấp thì sự tạo thành mầm tinh thể có chậm, nhưng khi tạo được thì tạo 1 cách
nhanh chóng, nhất loạt và nhiều vơ kể, lúc đó kích thước tinh thể tạo thành rất bé => CHẤT
LG TP TĂNG
Ảnh hưởng của tql đến số lượng tinh thể đá tạo thành (N) và kích thước của tinh thể đá
(V) như sau:

Hình 4.1. Ảnh hưởng của toql
tql > -300C thì kích thước tinh thể phát triển bình thường lớn dần về chiều dài cũng như
chiều ngang, nhưng nếu tql < -300C thì kích thước tinh thể đá chỉ phát triển theo chiều dài và
trở thành sợi bao bọc xung quanh tế bào, lúc này các tinh thể đá không những không phá huỷ
cấu trúc mơ tế bào của sản phẩm mà cịn bảo vệ cho tế bào được nguyên vẹn

ứng dụng: các sp lạnh đồng cần tăng ∆tql, dùng biện pháp tăng nồng độ phân tử của
dịch bào. Tăng nồng độ phân tử bằng đường tới thiên nhiên tức là để rau, quả, nguyên liệu đạt
độ chín kỹ thuật để có các qúa trình chuyển hóa :
Protein  pectin
Gluxit  đường  đường khử
Prơtit  các peptit...
Tăng nồng độ phân tử bằng đường lối nhân tạo như tẩm muối, tẩm đường, vừa hạ thấp
tql, vừa tăng được giá trị dinh dưỡng, giá trị thương phẩm và khả năng bảo quản

12


Trong sản xuất đá, kem thì tìm biện pháp để nhanh xuất hiện mầm tinh thể bằng cách:
- Kích thích cộng hưởng: khuấy đảo, sục khí
- Dùng sóng siêu âm …
b. Mục đích:
- Rút ngắn thời gian sản xuất
- Giảm giá thành
* Biểu diễn sự quá lạnh thực phẩm khi lạnh đơng như sau:

Hình 4.2. Sơ đồ hiện tượng q lạnh
Sau khi đạt tql thì các tinh thể đá xuất hiện đồng loạt, toả ra nhiều ẩn nhiệt đóng băng,
làm tăng nhiệt độ của sản phẩm. Điểm cao nhất trong biểu đồ gọi là điểm đông đặc và sản
phẩm ở nhiệt độ ấy một lúc để hoàn thành cơ bản q trình đóng băng rồi mới tiếp tục giảm
nhiệt độ (khi phần chủ yếu của nước - nước tự do và liên kết yếu đã được đóng băng)
4.3. Lượng nước đóng băng
* Lượng nước đóng băng ω là tỉ số giữa lượng nước đá trên tồn bộ lượng nước có
trong thực phẩm :
Qúa trình đóng băng xảy ra nhanh khi hạ thấp nhiệt độ đến t đb , dần dần bị chậm lại và
cuối cùng đạt đến trạng thái cân bằng

- tuân theo định luật raoult
4.4. Nhiệt độ trung bình cuối cùng của sản phẩm khi làm lạnh đông
Ý nghĩa:
- Nhằm xác định thời gian lạnh đơng thích hợp cho từng sản phẩm
- Thời gian lạnh đông phù hợp sẽ:
+ Đảm bảo về tính kinh tế
+ Đảm bảo về tính kỹ thuật
- Để xác định thời gian lạnh đông phù hợp phải biết:
+ Kết thúc tại nhiệt độ nào ?
+ Nhiệt độ đó tại đâu của sản phẩm ?

13


Xác định tTBC : Ở một thời điểm đang xét trong sản phẩm ở các độ sâu khác nhau có
nhiều nhiệt độ khác nhau => phải chọn nhiệt độ nào là đặc trưng cho cả sản phẩm, thường là
phải lấy nhiệt độ ở lớp dày trung bình và người ta cho phép lấy nhiệt độ trung bình cuối cùng
bằng trung bình số học giữa nhiệt độ ở tâm và nhiệt độ ở bề mặt
- Xác định tTC bằng nhiệt kế lạnh: dùng phương pháp khoan lỗ vào tâm hoặc sử dụng
cặp nhiệt điện
- Xác định tMC dựa vào nhiệt độ to và hệ số cấp nhiệt ALPHA của môi trường lạnh
đông (α )
Thực tế kỹ thuật bao giờ cũng phải lấy nhiệt độ t TBC bằng nhiệt độ trong phòng bảo
quản. Cho nên vấn đề là phải xác định tTC và tMC sao cho tTBC bằng tbảo quản
4.5. Nhiệt độ trung bình của sản phẩm trong quá trình làm lạnh đông
Ý nghĩa
- Cần phải biết tTB của sản phẩm đại diện cho cả quá trình từ lúc bắt đầu kết
tinh tđb đến cuối q trình tTBC
- Mục đích để tra các thơng số (c, i, s…) trong tính tốn nhiệt lạnh tại tTB
Xác định tTB

tTB được tính tốn sẵn theo bảng phụ thuộc vào tđb và tTBC
4.6. Tốc độ làm lạnh đông thực phẩm và sự phân bố tinh thể đá
1. Định nghĩa : Tốc độ làm lạnh đông sản phẩm là tỉ số giữa chiều dày x của lớp sản
phẩm đã làm lạnh đông với thời gian t để tạo ra lớp ấy :
vlđ =

x
[m/h]
t

Như vậy tốc độ làm lạnh đông là đặc trưng sự phân bố lại nước đã đóng băng khơng
chỉ giữa bên trong tế bào và ở gian bào mà còn phân bố lại theo chiều sâu của sản phẩm lạnh
đơng.
Khi làm lạnh đơng chậm thì càng thấy rõ sự biến đổi cấu trúc tế bào, thấy rõ sự phân
bố lại nước, sự tạo thành các lớp đá, vùng đá .... làm lạnh đơng chậm có thể tạo nên những lớp
đá dày trên 1mm nên dễ làm tan vỡ tế bào, biến đổi cấu trúc sợi cơ

Tốc độ lạnh đông làm chỉ tiêu đánh giá chất lượng của sản phẩm thuộc loại
lạnh đông chậm, lạnh đông nhanh hay lạnh đông cực nhanh và cơ sở để ký hợp đồng mua bán
Các giai đoạn làm lạnh đông
- Giai đoạn 1: làm lạnh sản phẩm đến tđb
- Giai đoạn 2: làm lạnh đông ở điều kiện tđb là khơng đổi
- Giai đoạn 3: kết thúc q trình đóng băng và làm lạnh đông bổ sung đến
tTBC theo yêu cầu từng sản phẩm
Biện pháp tăng tốc độ lạnh đông
+ Giảm nhiệt độ làm lạnh đông
+ Giảm bề dày sản phẩm
+ Tăng hệ số cấp nhiệt  của môi trường làm lạnh

14

4.7. Thời gian làm lạnh đông
- Thời gian lạnh đông phụ thuộc nhiều yếu tố: loại sản phẩm, công nghệ, thiết bị…
- Thời gian lạnh đông được xác định theo công thức truyền nhiệt nhưng phức tạp, nên
các nhà máy xác định theo thực tế và kinh nghiệm
4.8. Các phương pháp làm lạnh đông thực phẩm
Để phân chia các phương pháp lạnh đơng dựa trên cơ sở:
- Thời gian hình thành tinh thể đá
- Khả năng thốt ẩn nhiệt đóng băng
- Khả năng tạo tql
- Tốc độ lạnh đông vlđ
4.8.1. Phương pháp lạnh đông chậm.
- Lạnh đông chậm:
Số tinh thể đá hình thành trong gian bào rất ít nên có kích thước lớn.
Ngồi ra cịn sự mất cân bằng về nhiệt độ ngay trong một tế bào khi làm lạnh đơng.
Gần ngồi vỏ tế bào thì lạnh hơn bên trong lòng nguyên sinh chất => nước đi ra chưa khỏi tế
bào đã gặp đủ độ lạnh và hình thành tinh thể ở ngay phía trong màng tế bào
Do xuất hiện tinh thể đá bên trong lẫn bên ngồi với kích thước lớn nên ngoài tác dụng
phá vỡ hệ thống keo do mất nước, phá rách màng tế bào, phá hủy cấu trúc mô tế bào
của sản phẩm, cho nên khi tan giá thì dịch bào trong sản phẩm bị chảy ra ngoài (do màng tế
bào rách) làm sản phẩm giảm giá trị dinh dưỡng và thương phẩm, dễ nhiễm trùng
ứng dụng trong bảo quản một số rau quả dự trữ cho chế biến nước rau quả sau này và
ứng dụng để làm trong các hỗn hợp thực phẩm ở dạng huyền phù. Q trình đóng băng tinh
thể khi làm lạnh đơng chậm trong trường hợp này lại có lợi vì có tác dụng phá huỷ cấu trúc tế
bào, cấu trúc hệ thống keo, nên khi ép nước rau quả sẽ cho năng suất và hiệu suất cao
4.8.2. Phương pháp lạnh đông nhanh (lạnh đông đột ngột hay cấp đông)
rút ngắn thời gian làm lạnh đông, hạn chế sự tạo thành những tinh thể đá to ở gian bào,
hạn chế sự chuyển dịch của nước trong tế bào và gian bào
tạo nhiều tinh thể đá bé => ít gây tác dụng cơ học đối với nguyên sinh chất và màng tế

bào
Môi trường làm lạnh đơng nhanh thường là khơng khí hoặc các chất lỏng
Các chất lỏng thường dung là dung dịch hỗn hợp của nhiều muối để t 0đb của dung dịch
càng thấp càng tốt. Nhược điểm của môi trường lỏng là gây bẩn và hỏng rỉ thiết bị, đồng thời
nước muối thấm vào sản phẩm làm ảnh hưởng đến phẩm chất cũng như ngoại hình của sản
phẩm
Mơi trường khơng khí tuy có hệ số truyền nhiệt bé và dễ làm cho sản phẩm bị oxi hóa
cũng như dễ bị hao hụt khối lượng, nhưng tiện lợi nên được sử dụng phổ biến

15


4.8.3. Phương pháp lạnh đông cực nhanh (lạnh đông siêu nhanh hay lạnh
đông tức thời)
hạn chế sự tạo thành tinh thể đá to ở gian bào nên khi làm tan giá chậm nó hấp phụ trở
lại tế bào, làm tế bào tái tạo, không phá vỡ cấu trúc nguyên sinh
chỉ thực hiện trong môi trường lỏng như: CO 2 lỏng, nitơ lỏng và các khí hố lỏng
khác, đồng thời kích thước sản phẩm phải bé để có bề mặt riêng lớn
Sản phẩm cần phải có độ quá lạnh ∆t lớn (tql thấp) bằng cách tăng nồng độ phân tử
Do tốc độ lạnh đông nhanh như vậy cho nên tăng được năng suất bằng bốn năm chục
lần và giảm được hao hụt khối lượng sản phẩm
bảo đảm hầu như nguyên vẹn phẩm chất tươi sống của nguyên liệu ban đầu.
* Biểu đồ nhiệt độ của sản phẩm trong quá trình làm lạnh đơng:
Ở biểu đồ (a) có đoạn gãy và cong lên chứng tỏ mức độ làm lạnh đông không đều và
khơng kịp thời, lúc này tốc độ thốt nhiệt khỏi sản phẩm không kịp với tốc độ sinh ra nhiệt
do vậy khi ấy sẽ có một số tinh thể đá mới tạo thành bị tan ra, làm giảm mất số lượng tinh thể,
nước mới tan ấy lại bám vào kết tinh lên mầm tinh thể khác tạo những tinh thể lớn hơn, gây
tác hại về cơ học cho màng tế bào
Ở biểu đồ (b) đặc trưng cho quá trình lạnh đơng nhanh, ở biểu đồ này vẫn có đoạn
cong ít, chứng tỏ vẫn còn nhược điểm như ở biểu đồ (a) nhưng mức độ nhỏ hơn nhiều

Ở biểu đồ (c) hồn tồn khơng có đoạn gãy, chứng tỏ q trình lạnh đông xảy ra rất
nhanh và rất kịp thời, trường hợp này chỉ có ở lạnh đơng cực nhanh

Hình 4.4. Biểu đồ so sánh các phương pháp lạnh đông
CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG
THỰC PHẨM
5.1. Các biến đổi sinh lý hóa của thực phẩm trong q trình bảo quản lạnh
đông
5.1.1. Những biến đổi cơ lý của thực phẩm trong q trình bảo quản lạnh đơng
- Ý nghĩa của quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm khi bảo quản

16


Điều kiện bảo quản sản phẩm đã làm lạnh đông tốt nhất là làm sao bảo đảm sự cân
bằng trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm giữa sản phẩm và mơi trường bên ngồi. Những điều này
khơng thực hiện được vì 3 nguyên nhân sau:
- Do ban đầu nhiệt độ của sản phẩm làm lạnh đông không đều theo bề dày sản phẩm,
và nhiệt độ bề mặt thấp hơn nhiệt độ khơng khí trong phịng bảo quản, do đó xuất hiện sự
truyền nhiệt từ môi trường vào sản phẩm
- Bề mặt của thiết bị làm lạnh ln ln có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ khơng khí xung
quanh, do đó làm ngưng tụ một phần ẩm tại đây (ẩm này bốc lên từ bề mặt sản phẩm và do
bốc hơi nên nhiệt độ bề mặt sản phẩm ngày càng giảm dần) => có sự truyền nhiệt từ sp vào
mt
ẩm sp ở dạng rắn => thăng hoa
hệ quả:
Vì ẩm ở sản phẩm đều ở dạng tinh thể đá nên thực tế khơng có sự khuếch tán ẩm trong
sản phẩm, nên bề mặt sản phẩm dần tạo nên một lớp xốp ngày càng sâu vào trong
khơng khí chui vào đầy các mao quản trong khối xốp, oxi hóa tb sp, gây nên những
biến đổi không thuận nghịch về mùi vị, màu, dạng bên ngồi

Bay hơi ẩm và làm khơ bề mặt, gây nên tổn hao khối lượng và giảm phẩm chất sản
phẩm (nhất là thịt)
Khắc phục: phòng bảo quản sản phẩm lạnh đơng phải khơng gần tường ngồi, dùng
các phịng khác để chắn, dùng hành lang ngoài bao bọc
Ngoài ra người ta cịn dùng bao bì bằng polyetylen, poly amit ... thật kín để bao gói
sản phẩm or mạ băng
5.1.2. Biến đổi sinh hóa của sản phẩm động vật trong khi bảo quản lạnh đông
- Các biến đổi tiếp tục xãy với mức độ phụ thuộc điều kiện bảo quản (to, %khơng
khí ,Tbq …)
- Nhìn chung hàm lượng NH3 tăng, hàm lượng các vitamin giảm …
- Hiện tượng tái lập tinh thể (dưỡng tinh) do dao động nhiệt độ kho, làm tinh thể đá
ngày lớn => phá hủy cấu trúc tế bào nhiều => chất lượng giảm
5.1.4. Biến đổi trong thực phẩm thực vật (rau, qủa) khi bảo quản lạnh đông
- Bảo quản ở to cao làm hàm lượng chất khô và độ axit dịch bào tăng, hàm lượng
đường giảm
- Do hàm lượng đường giảm, độ axit tăng lên nên hệ số giảm mạnh
- Các q trình oxy hóa làm tổn hao hàm lượng đường đơn giản, tích tụ các sản phẩm
phân huỷ và phân huỷ các hợp chất tạo mùi và vị, tạo màu sản phẩm
- Khi bảo quản, nếu nhiệt độ càng cao, thời gian dài thì tổn thất Vitamin C càng nhiều.
- Bảo quản lạnh đông rau quả lâu dài thì làm thay đổi thành phần hệ VSV của chúng.
Ở nhiệt độ cao hơn điểm ơtecti của dịch bào một chút thì VSV bị chết rất nhiều. Tuy vậy vẫn
tích tụ một lượng đáng kể rượu etylic do quá trình lên men của nấm men
Điều kiện kỹ thuật trong kho trữ đông

17


CHƯƠNG 6: TAN GIÁ VÀ LÀM ẤM THỰC PHẨM

6.1. Làm tan giá

6.1.1. Yêu cầu chung.
* Đảm bảo đủ điều kiện và thời gian cho q trình phục hồi tính chất ban đầu sản
phẩm
* Tóm lại yêu cầu của kỹ thuật tan giá bao gồm:
- Tổn thất dịch chất ít nhất (tan giá chậm, tăng thời gian làm tan giá)
- Tổn thất khối lượng sản phẩm ít nhất (tăng độ ẩm tương đối ϕkk của khơng khí)
- Đảm bảo u cầu vệ sinh cao nhất (ϕkk thấp)
- Thời gian ngắn nhất (tan giá nhanh, tăng nhiệt độ chất tải nhiệt)
=> Thường lựa chọn phương pháp làm tan giá phụ thuộc vào điều kiện cụ thể
6.1.2. Các phương pháp làm tan giá.
1. Tan giá chậm trong khơng khí
2. Tan giá nhanh trong khơng khí
3. Tan giá trong hỗn hợp khơng khí - hơi nước bằng phương pháp trực tiếp
Phương pháp này thường dùng để làm tan giá thịt trong các xí nghiệp sản xuất
patê, lạp xưởng ...
4. Tan giá trong nước
5. Tan giá trong nước đá
6. Tan giá bằng dòng điện cao tần
6.2. Làm ấm
Yêu cầu
1. Tránh làm ẩm bề mặt sản phẩm

18


2. Đảm bảo vệ sinh
3. Đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng và kinh tế
Là quá trình nâng nhiệt độ của sản phẩm sau khi đã bảo quản lạnh hay sản phẩm đã
làm tan giá lên đến nhiệt độ bình thường để đem đi chế biến tiêu thụ
Làm ấm sản phẩm có thể tiến hành trong khơng khí hay trong nước ấm, nhưng bình

thường người ta hay làm ấm sản phẩm trong mơi trường khơng khí
Sự biến đổi nhiệt độ bề mặt sản phẩm cũng gần đúng theo sự biến đổi nhiệt độ của lớp
khơng khí tại lớp bề mặt sản phẩm
- Phục hồi lại các tính chất ban đầu của sản phẩm
- Là quá trình trước khi tiêu thụ, chế biến
6.3. Sự biến đổi của sản phẩm trong thời gian làm tan giá và làm ẩm
6.3.1. Biến đổi vật lý
Phụ thuộc vào quá trình xảy ra, sự hấp thụ nước trên bề mặt sản phẩm chiếm ưu thế
hay sự tổn thất dịch chất chiếm ưu thế mà khối lượng của sản phẩm tăng lên hay giảm đi
trong quá trình làm tan giá
6.3.2. Biến đổi mơ học
Trong q trình làm tan giá và làm ấm thì các sợi cơ ít nhiều bị đứt, đồng thời có sự
biến đổi khoảng cách bên trong giữa các tế bào do tăng V khi nước đóng băng
6.3.3. Sự biến đổi vi sinh vật
phụ thuộc vào phương pháp tiến hành tan giá. Quá trình làm tan giá chậm sẽ tạo ra
môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật
6.3.4. Biến đổi hóa học và sinh hóa
Sự biến đổi hóa học và sinh hóa xảy ra với tốc độ nhanh hơn so với khi làm lạnh, vì có
sự phân hủy cấu trúc và làm tăng sự tiếp xúc giữa các cấu tử riêng lẻ.
6.4. Thời gian tan giá

- Phụ thuộc yêu cầu, phương pháp và mục đích sử dụng mà chọn thời gian tan giá,
làm ấm thích hợp
- Dựa theo kinh nghiệm và thực tế

19