luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra việt nam

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

Đ¾I HâC ĐÀ NÀNG

<b>TR¯àNG Đ¾I HàC BÁCH KHOA </b>

NGUYàN THà TÂM THANH

<b>NGHIÊN CĄU ĄNG DĀNG TĆ TR¯àNG Đ NÂNG CAO HIàU QUÀ CÂP ĐÔNG FILLET </b>

<b>CÁ TRA VIàT NAM </b>

LUÀN ÁN TIÀN S)

<b>ĐÀ NẴNG - 2023</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

Đ¾I HâC ĐÀ NÀNG

<b>TR¯àNG Đ¾I HàC BÁCH KHOA </b>

NGUYàN THà TÂM THANH

<b>NGHIÊN CĄU ĄNG DĀNG TĆ TR¯àNG Đ NÂNG CAO HIàU QUÀ CÂP ĐÔNG FILLET </b>

<b>CÁ TRA VIàT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuÁt nhiát </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>LàI CAM ĐOAN </b>

Tác giÁ xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cāu cÿa bÁn thân tác giÁ. Các kÁt quÁ nghiên cāu và các kÁt luÁn trong luÁn án này là trung thực, và không sao chép tă bất kỳ mát nguồn nào và d°ßi bất kỳ hình thāc nào. Viãc tham khÁo các nguồn tài liãu (nÁu có) đã đ°ợc thực hiãn trích d¿n và ghi nguồn tài liãu tham khÁo đúng quy đánh.

Nguyán Thá Tâm Thanh

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>TĨM TÂT </b>

Cấp đơng là quá trình làm nhanh thực phÁm đÁn nhiãt đá bÁo quÁn đß đ°a vào bÁo quÁn lâu dài. Trong q trình cấp đơng, các tinh thß băng đ°ợc hình thành tă n°ßc khơng liên kÁt trong thực phÁm. Khi cấp đơng vßi thái gian lâu, do chênh lãch nhiãt đá bên trong và bên ngoài thực phÁm nờn phõn ỏp sut nòc bờn trong lòn hÂn v n°ßc có xu h°ßng chun dách tă bên trong ra bên ngồi, t¿o thành các tinh thß lßn chèn ép và làm rách màng tÁ bào thực phÁm, cấu trúc bá phá vỡ. Khi rã đơng, n°ßc bên trong thực phÁm chÁy ra bên ngoài làm hao hụt thực phÁm cũng nh° làm giÁm các tính chất ban đ¿u cÿa nó. Ng°ợc l¿i khi q trình làm l¿nh dián ra nhanh, trong thß tích thực phÁm t¿o nên nhiều tâm kÁt đơng, n°ßc ít dách chuyòn, cỏc tinh thò to nờn mỏn hÂn, cu trỳc thực phÁm đ°ợc bÁo toàn. Nh° vÁy chất l°ợng thực phÁm sau cấp đông phụ thuác rất nhiều vào thái gian cấp đơng, hay nói cách khác là tác đá truyền nhiãt.

Các kÁt quÁ nghiên cāu lý thuyÁt đ°ợc trình bày trong luÁn án này đã giÁi qut đ°ợc các bài tốn c¢ bÁn liên quan đÁn sự phân bá tă tr°áng trong buồng cấp đông, bài toán truyền nhiãt 3 truyền chất kÁt hợp và xác đánh thái gian cấp đông lý thuyÁt trong tr°áng hợp cấp đơng gió thơng th°áng. Đái vßi q trình cấp đơng có hß trợ tă tr°áng, c¢ sã lý thut và các mơ hình tốn về sự Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn các tính chất nhiãt vÁt lý cÿa thực phÁm trong quá trình cấp đông v¿n ch°a đ°ợc nghiên cāu nên ch°a c só ò mụ phòng lý thuyt quỏ trỡnh này. Thay vào đó, đß đánh giá Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn q trình cấp đơng, mát sá thực nghiãm đã đ°ợc tiÁn hành ã 03 ph°¢ng pháp cấp đơng khác nhau (cấp đơng gió khơng có tă tr°áng, có hß trợ tă tr°áng dao đáng và có hß trợ tă tr°áng t*nh) d°ßi 03 māc nhiãt đá cấp đông (-30ðC, -35ðC, -40ðC). KÁt quÁ thực nghiãm này đã đ°ợc đ°a vào tính tốn và phân tích hồi quy phi tuyÁn nhằm xác đánh ph°¢ng trình đ°áng cong cấp đơng theo nhiãt đá khơng thā nguyên. Tă kÁt quÁ này, sử dụng ph°¢ng phỏp lp v phÂng phỏp ng dng nhiót ò tớnh toán hã sá truyền nhiãt. KÁt quÁ cuái cùng cho thấy khi cấp đơng có tă tr°áng t*nh, hã sỏ truyn nhiót l lòn nht v cao hÂn khng 9,4% so vßi cấp đơng gió thơng th°áng.

KÁt quÁ thực nghiãm đ¢n yÁu tá cho thấy tă tr°áng có Ánh h°ãng đÁn thái gian cấp đơng, cụ thß là giúp giÁm thái gian cấp đơng và chi phí điãn năng khi ã cùng điều kiãn nhiãt đá và vÁn tác khơng khí. Điều này cũng cho thấy h°ßng đi đúng trong nghiên cāu đ°a tr°áng điãn tă vào hß trợ cho cấp đơng fillet cá tra nhằm giÁm thái gian cấp đông, giÁm chi phí năng l°ợng và nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm.

Tă kÁt q thí nghiãm đ¢n u tá, 29 thí nghiãm đa yÁu tá đã đ°ợc thiÁt lÁp theo ph°¢ng pháp quy ho¿ch thực nghiãm trực giao cấp 2 nhằm đánh giá Ánh h°ãng cÿa các thông sá công nghã đÁn thái gian cấp đông, tỷ lã hao hụt khái l°ợng và đá màu cÿa sÁn phÁm fillet cá tra. KÁt quÁ phân tích sá liãu đã xây dựng đ°ợc 03 ph°¢ng trình hồi quy t°¢ng quan giữa các hàm mục tiêu và biÁn đ¿u vào, đồng thái cho thấy các thông sá này Ánh h°ãng lßn đÁn q trình cấp đơng. Song song đó, ph°¢ng pháp tái °u hóa đa mục tiêu cũng đ°ợc áp dụng đß xác đánh giá trá hợp lý cÿa các thông sá công nghã khi tiÁn

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

hành cấp đơng có sự hß trợ tă tr°áng t*nh, cụ thß là nhiãt đá cấp đơng -42,7ðC, vÁn tác khơng khí 5,8 m/s, chiều dày fillet cá tra 15,4 mm và mÁt đá tă thông tái °u đ¿t 564,5 Gauss. Đái vßi tă tr°áng dao đáng, do mÁt đá tă thông thay đổi theo thái gian nên các thí nghiãm đa yÁu tá ch°a thực hiãn đ°ợc.

Thông qua kÁt quÁ nghiên cāu cÿa ln án này, có thß nhÁn thấy rằng, ngồi viãc giúp giÁm thái gian cấp đông, tă tr°áng còn giúp đÁm bÁo chất l°ợng sÁn phÁm đÁn sau khi rã đơng, đ°ợc chāng minh cụ thß thơng qua các thông sá nh° màu sÃc, đá cāng, đá dẻo, đá dai và tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau rã đông.

Về màu sÃc, so sánh giữa phÂng phỏp cp ụng cú hò tr t trỏng v cấp đơng

<i>gió thơng th°áng, giá trá L* thấp h¢n 15%, giá trá a* và b* cao h¢n l¿n l°ợt là 49,9% và </i>

23,8% cho thấy sÁn phÁm đ°ợc cấp đơng có hß trợ tă tr°áng giữ đ°ợc các chất carotenoid (carotene và xanthophyll) ổn đánh h¢n.

Về tính chất c¢ lý, các phân tích thử cÃt cho thấy đá cāng và āng suất cÃt cÿa fillet cá tra khi cấp ụng cú hò tr t trỏng lòn hÂn khong 6,1% so vòi phÂng phỏp cp ụng giú thụng thỏng. Đồng thái, các phân tích TPA cho thấy so vßi các sÁn phÁm đ°ợc cấp đơng gió thơng th°áng thì các sÁn phÁm đ°ợc cấp đơng có hß trợ tă tr°áng giữ đ°ợc đá đàn hồi, đá dẻo và đá dai cao h¢n l¿n l°ợt là 2,9%, 27,5% và 33,2%.

Mặt khác, phân tích tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau khi rã đông cÿa các m¿u cá đ°ợc cấp đơng có hß trợ tă tr°áng cũng thấp h¢n 55,7% cũng phÁn ánh t°¢ng tự kÁt quÁ đo c¢ lý và cho thấy khi cấp đơng có hß trợ tă tr°áng, các tinh thß băng đ°ợc hỡnh thnh vòi kớch thòc nhò hÂn v ng đều nên khi rã đông s¿ giúp giữ đ°ợc vá ngon cÿa sÁn phÁm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>ABSTRACT </b>

Freezing is a long-term process of preserving food, helping food between its nutrients and a long shelf life. During the freezing process, ice crystals are formed from unbound water in the lattice of the material and from the water in each cell, so the product is frozen. As a result, these ice crystals tend to develop into relatively large crystals within the material; therefore, they tend to damage structures by disruption of cell walls as well as disrupt the integrity of frozen products. When defrosted, water inside the food flows outside causing drip loss as well as reducing its original properties. On the contrary, when the freezing process takes place rapidly, in the volume of food creates many freezing centers, less water shifts, the crystals make up smoother, therefore the food structure is preserved. Thus, the quality of food after freezing depends a lot on the freezing time, or in other words, the rate of heat transfer.

The theoretical research results presented in this thesis have solved the basic problems related to the distribution of the magnetic field (MF) in the freezing chamber, the problem of heat and mass transfer and the determination of the theoretical freezing time in the case of air blast freezing. For the magnetic assisted freezing process, the theoretical basis and mathematical models of the effect of the MFs on the thermophysical properties of food during freezing have not yet been reported, so there is not enough basis to simulate this process theory. Instead, to assess the effects of the MFs on the freezing process, several experiments were conducted in 03 different freezing methods (air blast freezing (ABF), oscillating magnetic field (OMF) and static magnetic field (SMF) assisted freezing process) in condition of 03 freezing temperatures (-30ðC , -35ðC, -40ðC). The experimental results were included in nonlinear regression and analysis to determine the equation of the freezing curve according to the dimensionless temperature. From this result, the unique iterative algorithm was used to calculate the heat transfer coefficient. The final result shows that on SMF process, the heat transfer coefficient is the largest and up to 9.4% higher than the ABF process.

The results of single-factor experiments show that the magnetic field affects freezing time, in particular it helps to reduce freezing time and energy costs at the same conditions of air temperature and velocity. This also shows the right direction in research to bring magnetic fields into support for freezing Pangasius fillet in order to reduce freezing time, reduce energy costs and improve product quality.

From the results of single-factor experiments, 29 multi-factor experiments were established according to the method of orthogonal experiment planning level 2 to evaluate the effects of technological parameters on freezing time and freezing loss and color of Pangasius fillets. The results of data analysis have built three regression equations correlated between the target functions and input variables, and at the same time showed that these parameters have a great influence on the freezing process. In parallel, the multi-target optimization method is also applied to determine the fair value

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

of the technological parameters when conducting freezing with the support of static magnetic fields. For oscillating magnetic fields, because the flux density changes over time, multi-factor experiments have not been performed.

Through the research results of this thesis, it can be seen that, in addition to reducing freezing time, the magnetic field also helps to ensure product quality until after thawing, which is specifically demonstrated through parameters such as color, hardness, stringiness, gumminess, chewiness and thawing loss.

In terms of color, the comparison between SMF and ABF method, the L* value 15% lower, the value a* and b* higher 49.9% and 23.8%, respectively, showed that the magnetic-assisted frozen product kept the carotenoids (carotene and xanthophyll) more stable.

Regarding mechanical-physical properties, the shear test analysis showed that the hardness and peak stress of the Pangasius fillet when frozen with SMF was about 6.1% greater than that of ABF method. At the same time, the TPA analysis shows that compared to ABF products, the SMF products retain more stringiness, gumminess and chewiness 2.9%, 27.5% and 33.2%, respectively.

On the other hand, analysis of the weight loss rate after thawing of frozen samples with SMF was also 55.7% lower ABF samples, similarly reflecting the results of mechanical 3 physical measurement and showed when frozen static magnetic field, ice crystals are formed with smaller and uniform sizes, so defrosting helps to retain the delicious taste of the product.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>LàI CÀM ¡N </b>

Tôi xin trân trãng cÁm ¢n PGS. TS. Võ Chí Chính và TS. Nguyán Thành Văn cùng các đồng nghiãp t¿i Tr°áng Đ¿i hãc Bách khoa Đà NÁng và Tr°áng Đ¿i hãc Công nghiãp Tp. Hồ Chí Minh đã hß trợ và đóng góp ý kiÁn đß hồn thành Ln án TiÁn s* này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>MĀC LĀC </b>

<b>DANH MĀC CÁC HÌNH ÀNH ... x </b>

<b>DANH MĀC BÀNG BIÂU ... xii </b>

<b>DANH MĀC KÝ HIàU VÀ CÁC TĆ VI¾T TÂT ... xiii </b>

<b>Mâ ĐÄU ... xvi </b>

<b>CH¯¡NG 1 TàNG QUAN ... 1 </b>

1.1. Chất l°ợng thÿy sÁn và Ánh h°ãng cÿa q trình cấp đơng ... 1

1.1.1. Cá tra và fillet cá tra ... 2

1.1.2. Chß tiêu chất l°ợng sÁn phÁm ... 4

1.1.3. Cấp đơng thực phÁm ... 4

1.2. Các ph°¢ng pháp và thiÁt bá cấp đông thông dụng ... 5

1.2.1. Các ph°¢ng pháp cấp đơng ... 5

1.2.2. Các thiÁt bá cấp đông thông dụng ... 6

1.3. Các công nghã cấp đơng hiãn đ¿i ... 7

1.4. Tình hình nghiên cāu về āng dụng tă tr°áng trong cấp đông thực phÁm... 11

1.4.1. Tình hình nghiên cāu ngồi n°ßc ... 11

1.4.2. Tình hình nghiên cāu trong n°ßc ... 19

1.5. Các vấn đề nghiên cāu cÿa luÁn án ... 20

1.5.1. Mục tiêu nghiên cāu ... 20

1.5.2. Đái t°ợng và ph¿m vi nghiên cāu ... 20

1.5.3. Nái dung nghiên cāu ... 20

2.1.3. Tă tr°áng biÁn thiên (dao đáng) theo thái gian ... 23

2.1.4. Tă tr°áng và biÁn đổi pha cÿa n°ßc ... 24

2.2. Tính chất nhiãt vÁt lý cÿa thực phÁm ... 26

2.3. Cấp đơng hß trợ tă tr°áng ... 29

2.3.1. Ngun lý ho¿t đáng cÿa cấp đơng hß trợ tă tr°áng ... 29

2.3.2. Các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn quá trình cấp đơng có hß trợ tă tr°áng ... 31

2.4. Mơ hình bài tốn cấp đơng fillet cá tra ... 32

2.4.1. Hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đơng ... 34

2.4.2. Các ph°¢ng pháp xác đánh hã sá trao đổi nhiãt ... 34

2.4.3. Ph°¢ng pháp xác đánh hã sá trao đổi nhiãt cÿa thực phÁm có hình d¿ng bất kì .. 37

2.5. Xác đánh các thông sá nhiãt vÁt lý cÿa fillet cá tra ... 40

2.5.1. C¢ sã lý thuyÁt xác đánh các thông sá nhiãt vÁt lý ... 40

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

2.5.2. Tính tốn các thơng sá nhiãt vÁt lý cÿa fillet cá tra ... 45

2.6. Xác đánh thái gian cấp đông lý thuyÁt ... 47

2.7. Lý thuyÁt mơ phßng q trình cấp đơng thực phÁm và phân bá tă tr°áng ... 50

2.7.1. Mơ phßng q trình cấp đơng fillet cá tra ... 51

2.7.2. Mơ phßng phân bá tă tr°áng trong thiÁt bá cấp đông ... 53

<b>CH¯¡NG 3 K¾T QUÀ NGHIÊN CĄU LÝ THUY¾T VÀ THĀC NGHIàM ÀNH H¯âNG CĂA TĆ TR¯àNG Đ¾N Q TRÌNH CÂP ĐƠNG GIĨ .. </b>

<b> ... 56 </b>

3.1. Ph°¢ng pháp nghiên cāu thực nghiãm ... 56

3.1.1. Mơ hình cấp đơng hß trợ tă tr°áng ... 56

3.1.2. KhÁo sát phân bá tă tr°áng trong buồng cấp đông ... 59

3.1.3. Quy trình tiÁn hành thực nghiãm ... 62

3.1.4. Xác đánh các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn q trình cấp đơng ... 65

3.1.5. Đánh giá ho¿t đáng cÿa mơ hình ... 65

3.2. KÁt q mơ phßng ... 73

3.2.1. Phân bá tă tr°áng dao đáng trong buồng cấp đông ... 73

3.2.2. Phân bá tă tr°áng t*nh trong buồng cấp đơng ... 75

3.3. Tính tốn thái gian cấp đơng fillet cá tra khơng có tă tr°áng ... 78

3.3.1. Tính tốn thái gian cấp đơng lý thut ... 78

3.3.2. KÁt q mơ phßng q trình cấp đơng khơng có tă tr°áng ... 81

3.4. Tính tốn hã sá truyền nhiãt trong q trình cấp đơng ... 84

<b>CH¯¡NG 4 TàI ¯U HĨA CÁC THƠNG Sà VÀN HÀNH Q TRÌNH CÂP ĐƠNG GIĨ CĨ Hõ TRỵ T TRNG T)NH... 90 </b>

4.1. PhÂng phỏp quy ho¿ch thực nghiãm đa yÁu tá ... 90

4.1.1. Xác đánh các thông sá đ¿u vào ... 93

4.1.2. Xác đánh các thông sá đ¿u ra (hàm mục tiêu) ... 93

4.2. KÁt quÁ nghiên cāu thực nghiãm đa yÁu tá ... 94

4.2.1. ThiÁt lÁp bài toán thực nghiãm đa u tá ... 94

4.2.2. ThiÁt lÁp ph°¢ng trình hồi quy thực nghiãm ... 96

4.3. Tái °u hóa q trình cấp đơng ... 101

4.4. Đánh giá suất tiêu hao điãn năng cho q trình cấp đơng ... 103

<b>CHĂNG 5 NH GI CHT LỵNG SN PHặM CP ĐÔNG ĄNG DĀNG </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

5.3.1. VÁt liãu ... 114

5.3.2. Ph°¢ng tiãn ... 114

5.4. KÁt quÁ phân tích chất l°ợng ... 118

5.4.1. KÁt quÁ phân tích màu sÃc ... 118

5.4.2. Đánh giá tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau rã đông ... 122

6.4. KhuyÁn nghá các h°ßng nghiên cāu tiÁp theo ... 135

<b>DANH MĀC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HàC Đà CƠNG Bà LIÊN QUAN Đ¾N LUÀN ÁN ... 136 </b>

<b>TÀI LIàU THAM KHÀO ... 137 </b>

<b>PHĀ LĀC ... 144 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>DANH MĀC CÁC HÌNH ÀNH </b>

Hình 1.1 Xuất khÁu thÿy sÁn Viãt Nam tă 1997-2020 và các sÁn phÁm chính ... 2

Hình 1.2 Tình hình xuất khÁu cá tra giai đo¿n 2008-2019 ... 3

Hình 1.3 Minh hãa q trình hình thành tinh thß băng trong cấp đơng (cơng ty ABI) . 12 Hình 2.1 Q trình hình thành đißm kÁt đơng cÿa n°ßc trong thực phÁm ... 27

Hình 2.2 Quan hã giữa nhiãt đá đißm kÁt đơng cÿa thực phÁm vßi nồng đá chất tan . 28 Hình 2.3 Thay đổi thành ph¿n băng theo nhiãt đá trong q trình kÁt đơng ... 29

Hình 2.4 SÂ nguyờn lý cp ụng hò tr t tr°áng dao đáng ... 30

Hình 2.5 Bá trí m¿u fillet cá tra trong buồng cấp đơng ... 33

Hình 2.6 Mơ hình q trình cấp đơng... 33

Hình 2.7 Đ°áng cong cấp đơng đißn hình theo nhiãt đá khơng thā ngun ... 36

Hình 2.8 ThiÁt bá đo hã sá d¿n nhiãt d¿ng que thăm ... 43

Hình 2.9 Đồ thá bißu dián các tính chất nhiãt cÿa fillet cá tra theo nhiãt đá ... 46

Hình 2.10 L°u đồ tính tốn thái gian cấp đơng lý thut ... 47

Hình 2.11 Hình d¿ng cÿa miÁng cá trên mơ phßng và thực tÁ ... 51

Hình 2.12 Chia l°ßi trên tồn bá miÁng cá ... 52

Hình 2.13 Mơ tÁ điều kiãn cách tă ... 55

Hình 3.1 S¢ đồ ngun lý cÿa mơ hình cấp đơng thí nghiãm ... 56

Hình 3.2 Đồ thá P-h và các thơng sá tr¿ng thái cÿa chu trình theo Coolpack ... 57

Hình 3.3 SÂ khỏi iu khiòn bỏ phỏt t trỏng dao đáng ... 58

Hình 3.4 Minh hãa d¿ng sóng ngõ ra sau khi điều chßnh ... 58

Hình 3.5 Bá phát tă tr°áng dao đáng và tă tr°áng t*nh sau khi thiÁt kÁ ... 58

Hình 3.6 Vá trí đo tă tr°áng trong thí nghiãm ... 60

Hình 3.7 Phân bá tă tr°áng dao đáng theo vá trí ... 60

Hình 3.8 Phân bá tă tr°áng t*nh theo vá trí ... 61

Hình 3.9 Qui trình tiÁn hành thực nghiãm ... 63

Hình 3.10 Mơ hình và các thiÁt bá đo phục vụ thí nghiãm ... 64

Hình 3.11 Mơ tÁ vá trí lÃp đặt cÁm biÁn nhiãt đá trong tâm miÁng fillet cá tra ... 64

Hình 3.12 Đ°áng cong cấp đơng trên mơ hình cấp đơng gió khơng có tă tr°áng ... 67

Hình 3.13 Đ°áng cong cấp đơng fillet cá tra ã khi hß trợ tă tr°áng dao đáng ... 69

Hình 3.14 Đ°áng cong cấp đơng fillet cá tra ã khi hß trợ tă tr°áng t*nh ... 71

Hình 3.15 So sánh thái gian cấp đơng fillet cá tra gia 3 phÂng phỏp ... 72

Hỡnh 3.16 Kớch thòc hình hãc cÿa buồng cấp đơng có hß trợ tă tr°áng dao đáng ... 73

Hình 3.17 KÁt q chia l°ßi mơ phßng tă tr°áng dao đáng ... 74

Hình 3.18 Phân bá tă tr°áng dao đáng t¿i tâm miÁng cá , t=0,005s ... 74

Hình 3.19 Phân bá mÁt đá tă thơng t¿i 09 vá trí đo theo thái gian ... 75

Hình 3.20 Kích th°ßc hình hãc cÿa buồng cấp đơng có hß trợ tă tr°áng t*nh ... 75

Hình 3.21 KÁt q chia l°ßi mơ phßng tă tr°áng t*nh ... 76

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Hình 3.22 Phân bá h°ßng cÿa các đ°áng sāc tă ... 76

Hình 3.23 Phân bá tă tr°áng t¿i mặt cÃt ã tâm miÁng cá ... 77

Hình 3.24 So sánh mÁt đá tă thơng trung bình giữa mơ phßng và thực nghiãm ... 78

Hình 3.25 MÁt đá tă thơng trên mặt cÃt dãc miÁng cá ã khoÁng cách nam châm 50mm ... 78

Hình 3.26 Đồ thá so sánh thái gian cấp đơng cÿa các ph°¢ng pháp khác nhau ... 80

Hình 3.27 Phân tích tháng kê thái gian cấp đơng theo 04 ph°¢ng pháp ... 81

Hình 3.28 Đ°áng cong cấp đông t¿i bề mặt và tâm fillet cá tra ã các nhiãt đá khác nhau ... 81

Hình 3.29 KÁt q mơ phßng nhiãt đá trong q trình cấp đơng t¿i 11 mặt cÃt ... 83

Hình 3.30 Phân bá hàm l°ợng băng bên trong miÁng cá theo thái gian ... 83

Hình 3.31 Mơ hình tính tốn hã sá truyền nhiãt trong q trình cấp đơng ... 84

Hình 3.32 Mơ tÁ ph°¢ng pháp đo nhiãt đá trong q trình cấp đơng ... 85

Hình 3.33 L°u đồ tính tốn hã sá trao đổi nhiãt ... 86

Hình 4.1 Minh hãa mơ hình háp đen ... 90

Hình 4.2 Minh hãa các biÁn đ¿u vào và hàm mục tiêu cÿa thực nghiãm ... 94

Hình 4.3 Đồ thá bề mặt đáp āng cÿa hàm thái gian cấp đơng ... 97

Hình 4.4 Đồ thá bề mặt đáp āng cÿa hàm tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau cấp đơng ... 99

Hình 4.5 Đồ thá bề mặt đáp āng cÿa hàm tổng sá chênh lãch màu trung bình ... 101

Hình 4.6 Mặt đáp āng khi tái °u hóa ... 103

Hình 4.7 So sánh suất tiêu hao điãn năng ã nhiãt đá -30ðC ... 105

Hình 4.8 So sánh suất tiêu hao điãn năng ã nhiãt đá -35ðC ... 105

Hình 4.9 So sánh suất tiêu hao điãn năng ã nhiãt đá -40ðC ... 106

Hình 5.1 Hã màu CIE ... 109

Hình 5.2 L°ỡi cÃt Warner-Bratzler và l°ỡi cÃt Kramer ... 111

Hình 5.3 Mơ tÁ ph°¢ng pháp TPA ... 112

Hình 5.4 Vá trí đo và máy đo màu CR-410 ... 115

Hình 5.5 Cân m¿u cá tr°ßc và sau rã đơng ... 116

Hình 5.6 Máy đo cấu trúc thực phÁm CT3-4500 và màn hình điều khißn ... 117

Hình 5.7 Vá trí lấy m¿u phân tích cấu trúc ... 117

Hình 5.8 Các giá trá đo màu m¿u cá khi cấp đông khơng có tă tr°áng (m¿u I) ... 120

Hình 5.9 Các giá trá đo màu m¿u cá khi cấp đơng có tă tr°áng (m¿u I) ... 121

Hình 5.10 Tỷ lã hao hụt khái l°ợng khi rã đơng ... 123

Hình 5.11 Bißu đồ lực cÃt m¿u cá khi cấp đông không tă tr°áng (m¿u III) ... 123

Hình 5.12 Bißu đồ lực cÃt m¿u cá khi cấp đơng có tă tr°áng t*nh (m¿u IV) ... 124

Hình 5.13 Bißu đồ phân tích TPA m¿u cá khi cấp đông không tă tr°áng (m¿u III) .. 126

Hình 5.14 Bißu đồ phân tích TPA m¿u cá khi cấp đơng có tă tr°áng t*nh (m¿u IV) . 126 Hình 5.15 Đồ thá so sánh tính chất c¢ lý cÿa các m¿u VQ-ABF-SMF ... 128

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>DANH MĀC BÀNG BIÂU </b>

BÁng 1.1 Diãn tích và sÁn l°ợng cá tra cÿa ĐBSCL tă năm 2015 -2019 ... 3

BÁng 1.2 Chß tiêu cÁm quan cÿa fillet cá tra... 4

BÁng 1.3 Chß tiêu lý-hóa cÿa fillet cá tra ... 4

BÁng 1.4 So sánh các công nghã cấp đông hiãn đ¿i ... 9

BÁng 2.1 Các giá trá p<small>1</small>, p<small>2</small>, p<small>3</small> và E<small>0 </small> ... 39

BÁng 2.2 Các ph°¢ng trình dự đốn nhiãt dung riêng cÿa thành ph¿n ... 40

BÁng 2.3 Các ph°¢ng trình dự đốn hã sá khch tán nhiãt cÿa các thành ph¿n ... 42

BÁng 2.4 Các ph°¢ng trình dự đoán hã sá d¿n nhiãt cÿa các thành ph¿n ... 44

BÁng 2.5 Các ph°¢ng trình dự đốn khái l°ợng riêng cÿa các thành ph¿n ... 44

BÁng 2.6 Thành ph¿n cÿa fillet cá tra ... 45

BÁng 2.7 Hã sá P và R phụ thuác vào hình d¿ng thực phÁm ... 48

BÁng 2.8 Tổng hợp mơ hình tốn xác đánh thái gian cấp đơng ... 49

BÁng 3.1 KÁt q tính tốn chu trình l¿nh ... 57

BÁng 3.2 Thơng sá c¢ bÁn cÿa các thiÁt bá trong hã tháng cấp đông ... 59

BÁng 3.3 Thơng sá trung bình cÿa mÁt đá tă thơng dao đáng t¿i 9 vá trí đo ... 61

BÁng 3.4 Thơng sá trung bình cÿa mÁt đá tă thơng t*nh t¿i 9 vá trí đo ... 61

BÁng 3.5 Tổng hợp các dụng cụ đo phục vụ thí nghiãm ... 62

BÁng 3.6 Các thông sá thực nghiãm ... 64

BÁng 3.7 KÁt quÁ thực nghiãm đánh giá Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng dao đáng ... 68

BÁng 3.8 KÁt quÁ thực nghiãm đánh giá Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng t*nh ... 70

BÁng 3.9 Giá trá tă tr°áng t*nh đo đ°ợc tă kÁt quÁ mơ phßng ... 76

BÁng 3.10 Tóm tÃt các đ¿i l°ợng thơng sá nhiãt vÁt lý trong q trình cấp đơng ... 78

BÁng 3.11 BÁng tổng hợp thái gian cấp đông fillet cá tra ... 82

BÁng 3.12 Các thơng sá tính toán hã sá trao đổi nhiãt ... 84

BÁng 3.13 Phân tích dữ liãu cấp đơng theo mơ hình tốn ... 85

BÁng 3.14 Các hã sá tính tốn ý<small>1</small> và E ... 86

BÁng 3.15 So sánh hã sá truyền nhiãt trung bình ... 87

BÁng 4.1 Miền thực nghiãm đa yÁu tá ... 95

BÁng 4.2 Ma trÁn thực nghiãm trực giao cấp 2 ... 95

BÁng 4.3 KÁt quÁ phân tích tháng kê hàm Y<small>1</small> ... 96

BÁng 4.4 KÁt quÁ phân tích tháng kê hàm Y<small>2</small> ... 98

BÁng 4.5 KÁt quÁ phân tích tháng kê hàm Y<small>3</small> ... 100

BÁng 4.6 KÁt quÁ thực nghiãm đánh giá suất tiêu hao điãn năng ... 104

BÁng 5.1 KÁt quÁ đo màu cÿa m¿u fillet cá tra t°¢i ... 115

BÁng 5.2 KÁt quÁ đo màu khi cấp đơng khơng có tă tr°áng ... 119

BÁng 5.3 KÁt q đo màu khi cấp đơng có hß trợ tă tr°áng t*nh ... 119

BÁng 5.4 KÁt quÁ đo tỷ lã hao hụt khái l°ợng khi cấp đông ... 122

BÁng 5.5 KÁt quÁ đo c¢ lý bằng ph°¢ng pháp cÃt... 124

BÁng 5.6 KÁt quÁ đo c¢ lý bằng ph°¢ng pháp TPA ... 125

BÁng 5.7 KÁt q phân tích c¢ lý m¿u cơng ty Vinh Quang ... 127

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>DANH MĀC KÝ HIàU VÀ CÁC TĆ VI¾T TÂT </b>

CÁC KÝ HIâU

<i>a</i> Hã sá khuÁch tán nhiãt, m<small>2</small>/s

<i>A</i> Diãn tích cÿa bề mặt vÁt liãu, m<small>2</small>

<i>c</i> Nhiãt dung riêng, J/(kg.K)

<i>c</i><small>f </small> Nhiãt dung riêng cÿa thực phÁm đã kÁt đơng hồn tồn

<i>C<small>F</small></i> Nồng đá Ám (kg Ám/m<small>3</small>)

<i>c</i><small>j</small> Nhiãt dung riêng cÿa các thành ph¿n thực phÁm, kJ/kgK

<i>c<small>pi</small></i> Nhiãt dung riêng cÿa thực phÁm đã kÁt đông, kJ/(kg.K)

<i>c<small>u</small></i> Nhiãt dung riêng cÿa thực phÁm ch°a kÁt đông, kJ/(kg.K)

<i>FL </i> Tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau cấp đông (Freezing loss), %

<i>G<small>1</small></i> Khái l°ợng fillet cá tra tr°ßc khi cấp đông, g

<i>G<small>2</small></i> Khái l°ợng fillet cá tra sau khi cấp đông, g

<i>h</i> Enthalpy, kJ/kg

<i>h<small>F</small></i> Enthalpy cÿa chất khuÁch tán,

<i>h</i><small>j </small> Enthalpy cÿa các thành ph¿n trong thực phÁm.

<i>L</i> Sá hã sá có ngh*a trong ph°¢ng trình hồi quy

<i>L</i><small>0</small> Nhiãt Án đơng đặc cÿa n°ßc tính theo kg, 333,6 kJ/kg

<i>T<small>0</small></i> Nhiãt đá bÃt đ¿u kÁt đơng cÿa n°ßc tinh khiÁt, 273K hay t<small>0</small> = 0ðC

<i>t</i><small>f</small> Nhiãt đá bÃt đ¿u kÁt đông cÿa thực phÁm, ðC

<i>t</i><small>r </small> Nhiãt đá tham chiÁu, ðC

<i>t</i><small>s</small> Nhiãt đá bề mặt, ðC

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<i>x</i><small>i </small> Thành ph¿n khái l°ợng cÿa băng

<i>x</i><small>j</small> Thành ph¿n khái l°ợng cÿa các thành ph¿n có thực phÁm (carbohydrate, chất x¢, protein, chất béo, tro, n°ßc, băng)

<i>x</i><small>j</small>^v Thành ph¿n thß tích cÿa thành ph¿n thā j

<i>x</i><small>p </small> Thành ph¿n khái l°ợng cÿa protein có trong thực phÁm

<i>x</i><small>s </small> Thành ph¿n khái l°ợng cÿa các chất rÃn trong thực phÁm, x<i><small>s</small> =1- x<small>w0</small></i>

<small></small> L°ợng thay đổi enthalpy tă t<small>f</small> đÁn t<small>r</small>.

<i>Δc </i> Hiãu nhiãt dung riêng cÿa n°ßc và cÿa băng, <i>c = c<small>w</small>– c<small>i</small></i>

đ Hã sá tßa nhiãt đái l°u, W/(m<small>2</small>.K)

ơ Đá dày tă tâm thực phÁm ra bên ngoài, m;

ò Khái l°ợng riêng, kg/m<small>3</small>

ü Hã sá d¿n nhiãt, W/(m.K)

<i>ε </i> Đá rßng (đá xáp) cÿa thực phÁm

õ<i><small>0</small></i> Đá thÁm điãn tuyãt đái cÿa môi tr°áng chân không, õ<small>0</small> = 10<small>-9</small>/36ð (F/m) ý<small>0</small> Đá thÁm tă tuyãt đái cÿa môi tr°áng chân không, ý<small>0</small> = 4ð.10<small>-7</small> (H/m)

ô<small>F</small> Thái gian cấp đông, s

ü<small>i</small> Hã sá d¿n nhiãt cÿa thực phÁm đã kÁt đơng, W/(m.K)

ị<i><small>j</small></i> Khái l°ợng riêng cÿa các thành ph¿n thực phÁm

õ<i><small>r</small></i> Đá thÁm điãn t°¢ng đái cÿa vÁt liãu

ý<i><small>r</small></i> Đá thÁm tă t°¢ng đái cÿa vÁt liãu

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

CÁC TĂ VIÀT TÂT

ABF Air blast freezing AC Alternating current AFP Antifreeze proteins CAS Cell Alive System

COP Coefficient of Performance DC Direct current

EF Electrically disturbed freezing EMF Electromagnetic field

HPF High pressure freezing IQF Individual quickly freezer MF Magnetically disturbed freezing MWF Microwave assisted freezing ODF Osmo-dehydro-freezing

OMF Oscillating magnetic field assisted freezing RSM Response surface methodology

SMF Static magnetic field assisted freezing STD Standard Deviation

TCVN Tiêu chuÁn Viãt Nam TPA Texture profile analysis UAF Ultrasound assisted freezing

VASEP Vietnam Association of Seafood Exporters and Producers WHC Water Holding Capacity

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>Mâ ĐÄU </b>

<b>1. Tính cÃp thi¿t căa đÁ tài </b>

Ngày nay ngành công nghiãp chÁ biÁn thực phÁm ã Viãt Nam đã và đang trên đà phát trißn m¿nh. Các sÁn phÁm chÁ biÁn tiêu thụ trong n°ßc và xuất khÁu ngày mát đa d¿ng vßi các yêu c¿u địi hßi ngày càng cao về tiêu chí an tồn, chất l°ợng và giá trá, tuy nhiên đóng góp chÿ lực vào nền kinh tÁ quác dân, đặc biãt là thá tr°áng xuất khÁu v¿n là các sÁn phÁm thÿy sÁn. Vßi các mục tiêu phát trißn ngành thÿy sÁn đÁn năm 2030 thành ngành kinh tÁ quan trãng cÿa quác gia, sÁn xuất hàng hóa lßn gÃn vßi cơng nghiãp hóa - hiãn đ¿i hóa, phát trißn bền vững và chÿ đáng thích āng vßi biÁn đổi khí hÁu thì viãc đÁy m¿nh nghiên cāu các công nghã liên quan đÁn nuôi trồng, chÁ biÁn và bÁo quÁn thÿy sÁn là điều cấp thiÁt hiãn nay.

Cá tra là lồi cá n°ßc ngãt đ°ợc ni và xuất khÁu nhiều nhất so vßi các lo¿i thÿy sÁn n°ßc ngãt khác và đ°ợc ví là ngành xuất khÁu tỷ đơ cÿa Viãt Nam. Fillet cá tra (phi lê cá tra) là bán thành phÁm đã qua các công đo¿n xử lý nh° tỏch nỏi tng, xÂng v da,... cú thò s dụng cho nhiều mục đích chÁ biÁn khác nhau. Tuy nhiờn chỳng rt dỏ Ân hòng nu khụng c bÁo qn thích hợp, thơng th°áng các sÁn phÁm này đ°ợc bÁo qn bằng hình thāc cấp đơng, nhiãt ỏ ti tõm ca fillet cỏ tra khụng lòn hÂn -18°C (TCVN 8338:2010).

Q trình cấp đơng thực phÁm bá Ánh h°ãng bãi thành ph¿n chÿ đ¿o cÿa chúng là n°ßc. Chất l°ợng cuái cùng cÿa sÁn phÁm đơng l¿nh phụ thc vào q trình chun đổi pha tă n°ßc thành băng. Kích th°ßc cÿa các tinh thß băng là rất quan trãng đái vßi chất l°ợng ci cùng cÿa thực phÁm đơng l¿nh vì nó có thß gây tác đáng khơng thß phục hồi cấu trúc tÁ bào do đó làm suy giÁm cấu trúc và màu sÃc cÿa sÁn phÁm. Vì lý do này, nhiều cơng nghã cấp đơng mßi đã đ°ợc phát trißn đß kißm sốt q trình kÁt tinh và cÁi thiãn tác đá hình thành và phát trißn tinh thß băng. Sự tác đáng điãn và tă là những u tá có thß sÃp xÁp l¿i các m¿ng liên kÁt hydro tồn t¿i trong n°ßc.

Vßi những phân tích nêu trên, nghiên cāu về q trình cấp đơng có hß trợ tă tr°áng đái vßi fillet cá tra Viãt Nam là nhu c¿u cấp thiÁt nhằm nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm sau cấp đơng đồng thái giÁm chi phí năng l°ợng trong q trình cấp đơng, tă đó nâng cao lợi thÁ c¿nh tranh trên thá tr°áng xuất khÁu đái vßi sÁn phÁm cá tra ã Viãt Nam.

<b>2. Māc tiêu nghiên cąu </b>

− Phân tích đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đơng fillet cá tra.

− Đánh giá đ°ợc Ánh h°ãng cÿa các thông sá công nghã (nhiãt đá, vÁn tác, chiều dày, mÁt đá tă thơng) đÁn chi phí và chất l°ợng cấp đơng có hò tr t trỏng t*nh. Trờn c só ú xây dựng đ°ợc chÁ đá cấp đơng phù hợp vßi sÁn phÁm fillet cá tra Viãt Nam.

− Phân tích đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn chất l°ợng sÁn phÁm fillet cá tra sau khi cấp đơng dựa trên các tiêu chí nh° màu sÃc, đá cāng, đá đàn hồi, đá dẻo, đá dai và tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau rã đông. Đồng thái, phân tích và so sánh đ°ợc vßi sÁn phÁm fillet cá tra cấp đơng th°¢ng m¿i trên thá tr°áng xuất khÁu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>3. Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu </b>

<i>a. Đối tượng nghiên cāu </i>

− Fillet cá tra đ°ợc nuôi ã khu vực đồng bằng sơng Cửu Long (cụ thß là tßnh Tiền Giang).

− Cấp đơng gió có sự hß trợ cÿa tă tr°áng.

<i>b. Phạm vi nghiên cāu </i>

Nghiên cāu lý thuyÁt và thực nghiãm quá trình cấp đơng fillet cá tra trên mơ hình cấp đơng gió có hß trợ tă tr°áng, năng suất 2 kg/m.

<b>4. PhÂng phỏp nghiờn cu </b>

ò thc hión đ°ợc các nái dung nêu trên thì luÁn án sử dụng các ph°¢ng pháp nghiên cāu c¢ bÁn nh° sau:

− Ph°¢ng pháp chuyên gia: sử dụng kiÁn thāc thực tÁ cũng nh° lý thuyÁt cÿa các chuyên gia trong l*nh vực cấp đông thực phÁm; các tác giÁ đã có các cơng trình cơng bá về kỹ thuÁt và thiÁt bá cấp đông thực phÁm.

− Ph°¢ng pháp kÁ thăa: kÁ thăa kiÁn thāc lý thut và các cơng trình đã cơng bá trong các tài liãu kỹ thuÁt, sách, t¿p chí chuyên ngành trên thÁ gißi và trong n°ßc. − PhÂng phỏp gii tớch toỏn hóc: s dng ò gii qut các bài tốn trao đổi nhiãt,

các thơng sá nhiãt vÁt lý và thái gian cấp đông thực phÁm.

PhÂng phỏp mụ phòng: xỏc ỏnh phõn bỏ nhiãt đá và thái gian cấp đông fillet cá tra, xác đánh phân bá tă tr°áng trong buồng cấp đơng.

− Ph°¢ng pháp sử dụng mơ hình vÁt lý: ThiÁt kÁ, chÁ t¿o mơ hình vÁt lý nhằm xây dựng và xác đánh các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn q trình cấp đơng và chất l°ợng sÁn phÁm.

− Ph°¢ng pháp thực nghiãm: bao gồm thực nghiãm đ¢n yÁu tá và thực nghiãm đa yÁu tá, sử dụng quy ho¿ch thực nghiãm trực giao cấp 2 và phép hồi quy phi tuyÁn, nhằm tính tốn hã sá truyền nhiãt và xác đánh các thông sá công nghã phù hợp.

<b>5. Ý ngh*a khoa hác và thāc tißn </b>

Vßi kÁt quÁ dự kiÁn đ¿t đ°ợc cÿa đề tài nghiên cāu āng dụng tă tr°áng đß nâng cao chất l°ợng cấp đơng fillet cá tra t¿i Viãt Nam s¿ mang l¿i nhiều lợi ích tích cực. Về mặt lý thuyÁt, đề tài góp ph¿n hồn thiãn c¢ sã lý thut về āng dụng tă tr°áng trong cấp đơng nói chung, cũng nh° kỹ thuÁt nói riêng. KÁt quÁ đ¿t đ°ợc cÿa ti nghiờn cu s l c só ò áp dụng ph°¢ng pháp cấp đơng tă tr°áng thay thÁ cho cỏc phÂng phỏp c tròc õy.

V mt kỹ tht, đề tài góp ph¿n phát trißn d¿ng tÿ cấp đơng tă tr°áng có thái gian cấp đơng thấp h¢n và chất l°ợng sÁn phÁm cao h¢n so vßi tÿ đơng gió, tÿ đơng tiÁp xúc và tÿ đơng IQF khác ã quy mơ lßn, năng suất cao h¢n.

Về mặt hãc tht, ln án s¿ đóng góp cũng nh° làm rõ phân bá tr°áng nhiãt đá, phân bá hàm l°ợng băng bên trong sÁn phÁm fillet cá tra và các ph°¢ng trình xác đánh thái gian cấp đơng, chi phí năng l°ợng và chất l°ợng sÁn phÁm trong q trình cấp đơng tă tr°áng.

Về mặt thực tián, luÁn án s¿ t¿o ra mát lo¿i thiÁt bá cấp đơng mßi có chất l°ợng cao, nh°ng thái gian cấp đơng nhanh h¢n các thiÁt bá cấp đông khác.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>6. Bá cāc căa luÁn án </b>

Cấu trúc cÿa luÁn án nh° sau:

<b>Ch°¢ng 1: Táng quan. Ch°¢ng này đề cÁp đÁn vai trị và t¿m quan trãng cÿa q trình </b>

cấp đông đÁn chất l°ợng thÿy sÁn, đặc biãt là fillet cá tra. Đồng thái cũng gißi thiãu các ph°¢ng pháp cấp đơng truyền tháng và hiãn đ¿i, phân tích tình hình nghiên cāu trong và ngồi n°ßc, tă đó đặt ra mục tiêu, đái t°ợng, nái dung và ph°¢ng pháp nghiên cāu cho luÁn án.

<b>Ch°¢ng 2: Nghiên cąu lý thuy¿t vÁ cÃp đơng có hã tr t trỏng. Trong chÂng </b>

ny, cỏc c iòm ca công nghã cấp đông tă tr°áng và các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn q trình cấp đơng đã đ°ợc giòi thióu. Thờm vo ú, c só lý thuyt xỏc đánh các tính chất nhiãt vÁt lý cÿa fillet cá tra cũng đ°ợc đề xuất dựa trên c¢ sã kÁ thăa các nghiên cāu tr°ßc đây. Đồng thái, các mơ hình tốn đã đ°ợc thiÁt lÁp đß xác đánh hã sá truyền nhiãt, hã sá trao đổi nhiãt và thái gian cấp đông 3 là các thông sá quan trãng trong viãc đánh giá hiãu quÁ cÿa q trình cấp đơng có hß trợ tă tr°áng.

<b>Ch°¢ng 3: K¿t quÁ nghiên cąu lý thuy¿t và thāc nghiám Ánh h°ãng căa tć tr°áng đ¿n quá trình cÃp đơng gió. Trên c¢ sã lý thut đ°ợc nghiên cāu ã ch°¢ng 2, </b>

thiÁt bá cấp đơng quy mơ thí nghiãm đã đ°ợc thiÁt kÁ, mơ phßng và chÁ t¿o nhằm nghiên cāu Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn q trình cấp đơng. KÁt q thực nghiãm đã đ°ợc tiÁn hành trên 03 ph°¢ng pháp: cấp đơng gió khơng tă tr°áng, cấp đơng có hß trợ tă tr°áng dao đáng và cấp đơng có hß trợ tă tr°áng t*nh nhằm so sánh thái gian cấp ụng v s dng lm c só d lióu ò xác đánh hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đơng.

<b>Ch°¢ng 4: Tái °u hóa các thơng sá vÁn hành q trình cÃp đơng gió có hã trÿ tć tr°áng t*nh. Ch°¢ng này trình bày ph°¢ng pháp quy ho¿ch thực nghiãm nhằm tái </b>

°u hóa các thơng sá vÁn hành cÿa q trình cấp đơng fillet cá tra có hß trợ tă tr°áng t*nh. KÁt q đã xác đánh đ°ợc các mái t°¢ng quan giữa 03 hàm mục tiêu (Thái gian cấp đông, tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau cấp đông, tổng sá chênh lãch màu trung bình) vßi 04 thơng sá có Ánh h°ãng lßn đÁn q trình cấp đơng bao gồm nhiãt đá mơi tr°áng cấp đơng, vÁn tác khơng khí qua bề mặt m¿u, chiều dày trung bình cÿa m¿u và mÁt đá tă thơng trung bình. Tă đó, bài tốn tái °u hóa đa mục tiêu đã đ°ợc thiÁt lÁp và giÁi quyÁt bằng ph°¢ng pháp bề mặt đáp āng (RSM).

<b>Ch°¢ng 5: Đánh giá chÃt l°ÿng sÁn phÇm cÃp đơng ąng dāng tć tr°áng. Trong </b>

chÂng ny, mỏt sỏ chò tiờu cht lng quan tróng liên quan đÁn thực phÁm sau khi cấp đông nh° màu sÃc, đá cāng, đá dẻo, đá dai,&đã đ°ợc phân tích và đánh giá dựa trên các m¿u đã đ°ợc cấp đơng có hß trợ tă tr°áng ã chÁ đá vÁn hành tái °u, nh° đã xác ỏnh ó chÂng 4. ng thỏi cỏc chò tiờu ny cũng đ°ợc so sánh vßi các m¿u fillet cá tra ch°a cấp đông và các m¿u cá đ°ợc cấp đơng bằng ph°¢ng pháp cấp đơng gió thơng th°áng đang đ°ợc phân phái trên thá tr°áng. KÁt quÁ phân tích cho thấy tă tr°áng trong cấp đơng có tác đáng đÁn cấu trúc và màu sÃc cÿa fillet cá tra, giúp m¿u cá đ¿t đ°ợc chất l°ợng tỏt hÂn so vòi phÂng phỏp cp ụng giú thông th°áng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

CH¯¡NG 1 <b>TàNG QUAN </b>

Ch°¢ng này đề cÁp đÁn vai trị và t¿m quan trãng cÿa q trình cấp đơng đÁn chất l°ợng thÿy sÁn, đặc biãt là fillet cá tra. Đồng thái cng giòi thióu cỏc phÂng phỏp cp ụng truyn tháng và hiãn đ¿i, phân tích tình hình nghiên cāu trong và ngồi n°ßc, tă đó đặt ra mục tiêu, đái t°ợng, nái dung và ph°¢ng pháp nghiên cāu cho luÁn án.

<b>1.1. ChÃt l°ÿng thăy sÁn và Ánh h°ãng căa q trình cÃp đơng </b>

Trong q trình cấp đơng thực phÁm xÁy ra hiãn t°ợng dách chun n°ßc do chênh lãch nhiãt đá bên trong và bề mặt sÁn phÁm, n°ßc dách chun ra bên ngồi vßi l°ợng lßn nên t¿o thành tinh thß băng lßn làm chãc thÿng màng tÁ bào. Khi rã đông, n°ßc chÁy ra ngồi thực phÁm mang theo l°ợng lßn chất dinh d°ỡng. Đái vßi các q trình cấp đông nhanh, thái gian cấp đông ngÃn s¿ giúp giÁm kích th°ßc tinh thß băng và tăng chất l°ợng thực phÁm sau khi rã đông. Do vÁy, thái gian cấp đông là yÁu tá quan trãng nhất, quyÁt đánh đÁn chất l°ợng thực phÁm nói chung cũng nh° chất l°ợng thÿy sÁn nói riêng.

Ngành thÿy sÁn đóng vai trị rất quan trãng trong nền kinh tÁ cÿa Viãt Nam hiãn nay. Vßi các mục tiêu phát trißn ngành thÿy sÁn đÁn năm 2030 thành ngành kinh tÁ quan trãng cÿa quác gia, sÁn xuất hàng hóa lßn gÃn vßi cơng nghiãp hóa - hiãn đ¿i hóa, phát trißn bền vững và chÿ đáng thớch ng vòi bin i khớ hu; cú c cu và hình thāc tổ chāc sÁn xuất hợp lý, năng suất, chất l°ợng, hiãu q cao; có th°¢ng hiãu uy tín, khÁ năng c¿nh tranh và hái nhÁp quác tÁ;& (theo QuyÁt đánh 339/QĐ-TTg ngày 11 tháng 03 năm 2021 cÿa Thÿ t°ßng Chính phÿ phê dut ChiÁn l°ợc phát trißn thÿy sÁn Viãt Nam đÁn năm 2030, t¿m nhìn đÁn năm 2045) thì viãc đÁy m¿nh nghiên cāu các công nghã liên quan đÁn nuôi trồng, chÁ biÁn và bÁo quÁn thÿy sÁn là điều cấp thiÁt hiãn nay. Theo tháng kê cÿa VASEP, giá trá xuất khÁu thÿy sÁn chiÁm 9 3 10% tổng kim ng¿ch xuất khÁu quác gia (Giá trá xuất khÁu năm 2020 là 8,5 tỷ USD), tổng sÁn l°ợng thÿy sÁn năm 2020 chiÁm 8,4 triãu tấn, và là ngành đāng thā 5 về giá trá xuất khÁu (sau các ngành điãn tử, may mặc, d¿u thô, giày dép).

Cũng theo VASEP, xuất khÁu thÿy sÁn ã n°ßc ta tă năm 1997 đÁn năm 2020 tăng gấp 11 l¿n, tăng tr°ãng trung bình hàng năm 10% tă 758 triãu USD lên 8,5 tỷ USD, trong đó hai lo¿i sÁn phÁm xuất khÁu chiÁm tỷ lã lßn là tơm và cá tra vßi tỷ lã tăng tr°ãng trung bình hàng năm l¿n l°ợt là 10% và 26%. Hình 1.1 cho thấy tác đá tăng tr°ãng xuất khÁu thÿy sÁn và các sÁn phÁm thÿy sÁn xuất khÁu chính ã n°ßc ta hiãn nay.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<i><small>Nguồn: VASEP, 2021 </small></i>

<i>Hình 1.1 Xuất khẩu thÿy sản Việt Nam từ 1997-2020 và các sản phẩm chính </i>

Theo tháng kê cÿa tổ chāc nơng lÂng th giòi (FAO), Viót Nam ng th ba thÁ gißi (sau Trung Quác và Nauy) về xuất khÁu cá và các sÁn phÁm tă cá (về giá trá, năm 2018) trong đó chÿ yÁu là các sÁn phÁm tă cá tra, đặc biãt là fillet cá tra [1].

C¿n phÁi cơng nhÁn rằng sự an tồn thực phÁm đi đơi vßi chất l°ợng thực phÁm và là yÁu tá quyÁt đánh đÁn sāc khße cÿa con ng°ái. Chính vì vÁy mà các thá tr°áng xuất khÁu lßn nh° châu Âu và Mỹ th°áng quy đánh rất nghiêm ngặt về an toàn thực phÁm. Đái vßi cá và các sÁn phÁm tă cá, do sự tồn t¿i cÿa ph¿n lßn n°ßc tự do và hàm l°ợng chất dinh d°ỡng cao làm cho các sÁn phÁm này dá bá h° hßng trong thái gian ngÃn khi không đ°ợc bÁo quÁn ã nhiãt đá thấp. Th°áng rất khó đß duy trì chất l°ợng các sÁn phÁm tă cá do khoÁng cách giữa ng°ái tiêu dùng vßi vùng thu ho¿ch và chÁ biÁn, dá t¿o điều kiãn cho vi sinh vÁt có h¿i phát trißn. Các yÁu tá Ánh h°ãng đÁn chất l°ợng sÁn phÁm thÿy sÁn là thành ph¿n lipid, protein không bền nhiãt và sự đa d¿ng cÿa các enzym phân giÁi protein trong mô cá. Do vÁy, quá trình cấp đơng sÁn phÁm ã nhiãt đá thấp giúp h¿n chÁ các phÁn āng sinh hóa bất lợi, đÁm bÁo chất l°ợng thực phÁm và làm tăng tính c¿nh tranh cÿa sÁn phÁm trên thá tr°áng xuất khÁu. Mặc khác, thái gian cấp đông ngÃn cũng giỳp gim nguy c phỏt triòn cỏc vi sinh vt có h¿i, giÁm chi phí năng l°ợng, tăng năng suất và chất l°ợng sÁn phÁm.

Theo Jacek Jaczynski và cáng sự [2], tác đá phát trißn cÿa vi sinh vÁt và các phÁn āng sinh hóa bất lợi trong cá phụ thuác vào nhiãt đá và ho¿t đá nòc. Do vy, cp ụng l phÂng phỏp hióu quÁ giúp bÁo quÁn thực phÁm lâu h¢n và nhiãt đá cấp đông là yÁu tá quan trãng. Tuy nhiên, tùy thc vào tác đá cấp đơng, n°ßc tự do có thß t¿o thành các tinh thß băng và chúng làm phá vỡ các cấu trúc c¢, có thß d¿n đÁn sự biÁn tính cÿa protein trong c cỏ. Vióc gim thiòu s hỡnh thnh tinh thò băng có kích th°ßc lßn s¿ giúp tăng chất l°ợng sÁn phÁm thông qua viãc giÁm thái gian cấp đơng.

Chính vì vÁy, nghiên cāu về các cơng nghã cấp đông hiãn đ¿i giúp giÁm thái gian và chi phí cấp đơng, tăng chất l°ợng sÁn phÁm là xu h°ßng tất yÁu hiãn nay trong ngành xuất khÁu thÿy sÁn, đặc biãt là cá tra và sÁn phÁm tă cá tra.

<b>1.1.1. Cá tra và fillet cá tra </b>

<i>Cá tra nuôi hay th°áng gãi là cá tra (Pangasius hypophthalmus) thc lồi cá da </i>

tr¢n trong hã Pangasiidae phân bá ã l°u vực sông Mekong, đ°ợc nuôi nhiều ã bán n°ßc:

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Lào, Viãt Nam, Campuchia và Thái Lan. Đây là loài cá đ¿i diãn cho hã cá tra và đ°ợc nuôi nhiều ã Viãt Nam, đặc biãt là vùng đồng bằng Sông Cửu Long. Cá tra là lồi cá n°ßc ngãt đ°ợc ni và xuất khÁu nhiều nhất so vßi các lo¿i thÿy sÁn n°ßc ngãt khác và đ°ợc ví là ngành xuất khÁu tỷ đơ cÿa Viãt Nam (hình 1.2, theo VASEP).

<i>Hình 1.2 Tình hình xuất khẩu cá tra giai đoạn 2008-2019 </i>

Cá tra đã đ°ợc nuôi và phát trißn chÿ u ã 10 tßnh đồng bằng sơng Cửu Long cÿa Viãt Nam, bao gồm: An Giang, Đồng Tháp, Tiền Giang, C¿n Th¢, V*nh Long, BÁn Tre, HÁu Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh, Kiên Giang, và hai tßnh (Tây Ninh và QuÁng Nam) vßi tổng diãn tích canh tác đ¿t 6.418 ha (năm 2018) và 6.675 ha (nm 2019). Cỏc tònh Cn ThÂ, An Giang và Đồng Tháp là những vùng ni lßn nhất cá tra ã đồng bằng sơng Cửu Long, chiÁm h¢n 75% tổng sÁn l°ợng cá tra cÁ n°ßc. Năm 2019, Viãt Nam xuất khÁu cá tra sang 131 thá tr°áng đ¿t 1,61 tỷ USD, chiÁm 80,4% tổng giá trá xuất khÁu (theo VASEP).

Theo °ßc tính cÿa Tổng cục Thÿy sÁn, năm 2019, diãn tích ni cá tra toàn vùng ĐBSCL đ¿t 6.675 ha (tăng 4% so vßi năm 2018), nh°ng sÁn l°ợng đ¿t 1,58 triãu tấn, tăng 10% so vßi năm 2018.

<i>Bảng 1.1 Diện tích và sản lượng cá tra cÿa ĐBSCL từ năm 2015 -2019 </i>

Fillet cá tra (phi lê cá tra) là miÁng cá đ°ợc cÃt/l¿ng ra tă thân con cá, dãc theo x°¢ng sáng, đây là bán thành phÁm đã qua các công đo¿n xử lý nh° tách nái t¿ng, xÂng v da,... cú thò s dng cho nhiu mục đích chÁ biÁn khác nhau. Tuy nhiên chúng rất dỏ Ân hòng nu khụng c bo qun thớch hợp, thông th°áng các sÁn phÁm này đ°ợc bÁo qn bằng hình thāc cấp đơng, nhiãt đá tâm cÿa fillet cỏ tra khụng lòn hÂn -18C (TCVN 8338:2010). Các sÁn phÁm tă cá tra rất đa d¿ng và phong phú nh° cá tra nguyên con, fillet cá tra sửa s¿ch, fillet cá tra khơng chßnh sửa, cá tra đơng khái, cá tra cÃt khoanh, cá tra tÁm gia vá, cá tra tÁm bát, cá tra cÃt miÁng, cá tra xiên que, cá tra cuán hoa hồng, cá tra cÃt sợi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>1.1.2. Chỉ tiêu chÃt l°ÿng sÁn phÇm </b>

Theo tiêu chuÁn quác gia về fillet cá tra đông l¿nh TCVN 8338:2010. a. Chß tiêu về cÁm quan

<i>Bảng 1.2 Chỉ tiêu cảm quan cÿa fillet cá tra </i>

1. Màu sÃc TrÃng tự nhiên đặc tr°ng cÿa sÁn phÁm, khơng có màu l¿. 2. Mùi Th¢m đặc tr°ng cÿa sÁn phÁm, khơng có mùi l¿.

3. Vá Đặc tr°ng cÿa sÁn phÁm, không có vá l¿.

4. Tr¿ng thái C¢ thát mán, săn chÃc, có tính đàn hồi, vÁt cÃt nhÁn, khơng sút xÂng, da, m, c thỏt ò, phn thỏt bụng đ°ợc xử lý s¿ch, cho phép tái đa 2 đißm máu hoặc đ°áng gân máu trên thát.

Băng đ°ợc m¿ đều trên bề mặt sÁn phÁm. 5. T¿p chất Không cho phép.

6. Khái l°ợng Khỏi lng tỏnh ca mòi Ân vỏ sn phm trờn m¿u kißm sau khi rã đơng nhanh đß ráo n°ßc, cho phép sai khác 2,5%; song giá trá trung bình cÿa tổng sá m¿u kißm, phÁi đ¿t giá trá ghi

4. D° l°ợng kháng sinh, tính bằng mg/kg sÁn phÁm Không cho phép 5. D° l°ợng thuác bÁo vã thực vÁt, tính bằng mg/kg sÁn phÁm Khơng cho phép

<b>1.1.3. CÃp đơng thāc phÇm </b>

Cấp đơng là mát trong những q trình bÁo qn thực phÁm phổ biÁn nhất đ°ợc áp dụng đß duy trì dinh d°ỡng và đá t°¢i cÿa thực phÁm, nhất là các sÁn phÁm tă cá.

Mục đích chính cÿa cấp đông thực phÁm là (1) bÁo quÁn thực phÁm, (2) giÁm ho¿t đáng cÿa các enzym và vi sinh vÁt, (3) giÁm l°ợng n°ßc lßng 3 thành ph¿n có lợi cho sự phát trißn cÿa vi sinh vÁt và (4) giÁm ho¿t đá n°ßc cÿa thực phÁm. Trong quá trình này, nhiãt đá thực phÁm giÁm xng māc thích hợp d°ßi đißm kÁt đơng, khi n°ßc chuyßn tă tr¿ng thái lßng sang tr¿ng thái rÃn [3]. Nhá q trình này, sự phát trißn cÿa vi sinh vÁt, vi khuÁn và virus trong thát, cá, rau có thß bá āc chÁ [4].

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Tác đá cấp đông cũng liên quan đÁn chất l°ợng và đá t°¢i cÿa thực phÁm vì những tính chất này phụ thuác vào hàm l°ợng băng trong q trình cấp đơng. Tr°ßc đây, các ph°¢ng pháp cấp đơng truyền tháng th°áng gây ra sự biÁn tính protein - là mát trong những nh°ợc iòm khụng mong muỏn nht trong thc t. Cỏc phÂng pháp cấp đơng nhanh thÁt sự c¿n thiÁt đß giÁm thißu kích th°ßc tinh thß băng, do đó bÁo toàn đ°ợc các thành ph¿n dinh d°ỡng và giÁm thiãt h¿i về cấu trúc tÁ bào cÿa thực phÁm [5]. Cấp đông fillet cá tra là mát quá trình phāc t¿p cháu Ánh h°ãng bãi nhiều yÁu tá nh°: Nhiãt đá và vÁn tác khơng khí trong mơi tr°áng cấp đơng, thái gian cấp đơng, kích th°ßc và hình d¿ng cÿa sÁn phÁm,&

<b>1.2. Các ph°¢ng pháp và thi¿t bß cÃp đơng thơng dāng 1.2.1. Các ph°¢ng pháp cÃp đơng </b>

<i>a) Cấp đơng đối lưu cưỡng bāc trong mơi trường khơng khí </i>

Khơng khí đ°ợc làm l¿nh tă -45 đÁn -35ðC và đ°ợc qu¿t thổi qua b mt thc phm ò lm lnh chỳng. PhÂng pháp này giúp kißm sốt q trình cấp đơng tát hÂn so vòi ỏi lu t nhiờn vỡ nú giúp nhiãt đá khơng khí trong tồn bá buồng cấp ụng ng u hÂn v cú thò thay i hã sá truyền nhiãt trên bề mặt sÁn phÁm bằng cách thay đổi vÁn tác khơng khí. Đái vßi các sÁn phÁm mßng có diãn tích bề mặt lßn, viãc tăng hã sá truyền nhiãt có thß d¿n đÁn giÁm đáng kß thái gian cấp đơng.

¯u đißm: cu to Ân gin, dỏ thc hión

Nhc iòm: do tiÁp xúc vßi khơng khí nên dá bá oxy hóa; hã sá trao đổi nhiãt không cao nên thái gian cấp đơng dài, đặc biãt đái vßi sÁn phÁm d¿ng block, th°áng sử dụng cho sÁn phÁm d¿ng rái.

<i>b) Cấp đơng tiếp xúc </i>

Q trình truyền nhiãt tă sÁn phÁm sang khơng khí và sau đó tă khơng khí đÁn thiÁt bá bay h¢i là mát nhc iòm ca cỏc phÂng phỏp cp ụng giú. Quỏ trình này có thß đ°ợc giÁm đi mát giai đo¿n nÁu cho sÁn phÁm tiÁp xúc trực tiÁp vßi mơi chất l¿nh. Ph°¢ng pháp cấp đơng tiÁp xúc đ°ợc thực hiãn bằng cách đặt các sÁn phÁm giữa hai tấm kim lo¿i chāa đ¿y môi chất l¿nh. PhÂng phỏp ny cú u iòm l tng hióu qu truyền nhiãt do sự tiÁp xúc giữa các vÁt rÃn vßi nhau, đồng thái nhiãt đá cấp đơng thấp hÂn do bò qua bòc truyn nhiót gia khụng khớ vòi sn phm. Ngoi ra, phÂng phỏp ny cịn có °u đißm là khơng sử dụng qu¿t và cú kớch thòc bung cp ụng nhò hÂn so vßi hã tháng cấp đơng đái l°u hoặc nhúng lßng. PhÂng phỏp ny phự hp nht vòi cỏc sn phÁm có d¿ng khái ph¿ng đ°ợc đặt giữa hai tấm kim lo¿i song song do bề mặt tiÁp xúc lòn hÂn.

Thỏi gian cp ụng nhanh hÂn vỡ mụi chất l¿nh làm l¿nh trực tiÁp thực phÁm, tránh đ°ợc tiÁp xúc vßi khơng khí nên tránh đ°ợc hiãn t°ợng oxy hóa, th°áng dùng cho d¿ng block. Cấu t¿o phāc t¿p, mßi mẻ cấp đơng có khái l°ợng thấp nên năng suất không cao.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

<i>c) Cấp đông trực tiếp trong môi trường lỏng </i>

Trong ph°¢ng pháp này, sÁn phÁm đ°ợc nhúng trực tiÁp trong mụi trỏng lòng, thỏng l nit lòng nờn cú thái gian cấp đơng ngÃn h¢n do hã sá truyền nhiót cao hÂn so vòi khụng khớ. Sn phm có thß đß tr¿n hoặc bãc bao bì trong tr°áng hợp tránh sự hấp thụ chất lßng hoặc sự nhiám chéo giữa các sÁn phÁm vßi nhau. Tuy nhiên, h¿n chÁ cÿa ph°¢ng pháp này là cơng nghã và thiÁt bá phāc t¿p nên ít phổ biÁn.

<b>1.2.2. Các thi¿t bß cÃp đơng thơng dāng </b>

<i>a) Hầm đơng gió </i>

ThiÁt bá th°áng bao gồm mát buồng cách nhiãt chāa các qu¿t hút khơng khí qua thiÁt bỏ bay hÂi v sau ú luõn chuyòn khụng khớ qua các sÁn phÁm thực phÁm. SÁn phÁm th°áng đ°ợc treo hoặc gÃn trên giá đỡ đß đÁm bÁo khơng khí l¿nh có thß đi qua bề mặt cÿa tăng sÁn phÁm riêng biãt. Điều quan trãng là phÁi h°ßng khơng khí và đặt các sÁn phÁm sao cho luồng khơng khí thổi qua càng nhiều càng tát và tránh bá trí khiÁn khơng khí l¿nh quay l¿i thiÁt bá bay h¢i mà khơng tiÁp xúc vßi sÁn phÁm.

<i>b) Hệ thống cấp đơng IQF </i>

Hã tháng cấp đơng nhanh đái vßi sÁn phÁm d¿ng rái đ°ợc đặt trên mát băng chuyền (d¿ng ph¿ng, d¿ng l°ßi, d¿ng xn) giúp q trình đ°ợc dián ra liên tục và mßi sÁn phÁm đ°ợc cấp đơng vßi tác đá phù hợp. VÁn tác và nhiãt đá khơng khí trong mơi tr°áng cấp đơng tÂng ỏi lòn do vy thỏi gian cp ụng nhanh.

<i>c) Hệ thống cấp đông siêu tốc </i>

Quá trình sử dụng trực tiÁp mát hoặc nhiều luồng khí l¿nh có vÁn tác rất cao (lên đÁn 50 m/s) tác đáng lên bề mặt thực phÁm đß cấp đơng. Những luồng khí này thổi bay lßp khơng khí giữ nhiãt xung quanh sÁn phÁm. KÁt quÁ là lòp biờn xung quanh sn phm hòn lon hÂn và sự trao đổi nhiãt trã nên hiãu quÁ h¢n, do đó có thß t¿o ra sự đóng băng nhanh hÂn ỏng kò so vòi cỏc hó thỏng cp đơng gió thơng th°áng.

<i>d) Tÿ đơng tiếp xúc </i>

SÁn phÁm cấp đông đ°ợc đặt trong các khay cấp đơng sau đó đặt trực tiÁp lên các tấp lÃc hoặc lên các mâm cấp đông. Các tấm lÃc kim lo¿i bên trong rßng đß cho mơi chất l¿nh chÁy qua, nhiãt đá bay h¢i đ¿t tă -45 đÁn -40ðC. Nhá tiÁp xúc vßi các tấm lÃc có nhiãt đá rất thấp, q trình trao đổi nhiãt t°¢ng đái hiãu q và thái gian làm đơng đ°ợc rút ngÃn đáng kß so vßi làm đơng d¿ng khái trong các kho cấp đơng gió [6].

<i>e) Hệ thống cấp đông nhúng lỏng nitơ </i>

Cách bá trí phổ biÁn nhất đái vßi hã tháng cấp ụng lòng nit l mỏt bng ti liờn tc chuyòn sn phm qua mỏt kờnh dn. Lòng nit ó khoÁng -196°C đ°ợc cấp vào ã cuái kênh này. Khi lòng nit ly nhiót ra khòi sn phm, nú sụi v hÂi nit lnh c hòng v phớa đ¿u kênh d¿n, do đó làm mát sÁn phÁm đ¿u vào. Tùy thuác vào thành ph¿n và nhiãt đá ban đ¿u cÿa sÁn phÁm mà có thß c¿n tă 0,3 n 1,5 kg nit lòng ò cp ụng hoàn toàn 1 kg sÁn phÁm [7].

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<b>1.3. Các công nghá cÃp đông hián đ¿i </b>

Trong vài thÁp kỷ qua, đã có sự quan tâm khoa hãc đáng kß trong viãc phát trißn các hã tháng mßi có thß cÁi thiãn chất l°ợng cÁm quan hoặc kinh tÁ trong cấp đông thực phÁm. Năm 2002, Li và Sun [8] xem xét và so sánh bán công nghã cấp đông: cấp đông ã áp suất cao, cấp đông khử hydro, các āng dụng cÿa protein cháng đông (Antifreeze protein) và protein t¿o m¿m băng (ice nucleation protein). Năm 2003, Fikiin [9] đã xem xét công nghã thÿy phân, cấp đông nhúng, áp suất cao và cấp đơng hß trợ cáng h°ãng t. Kò t ú, cỏc nghiờn cu sõu hÂn v các cơng nghã và nghiên cāu về mát sá ph°¢ng pháp cấp đơng mßi (t*nh điãn, siêu âm, vi sóng, và cấp đơng hß trợ sóng vơ tun) đã đ°ợc công bá. Các công nghã tr°áng điãn tă bao gồm cÁ tr°áng điãn cao áp, tă tr°áng và t¿n sá vô tuyÁn đã đ°ợc thử nghiãm cho cấp đông thực phÁm ([10], [11], [12], [13]). Mát sá cơng nghã cấp đơng hiãn đ¿i có thß liãt kê nh° sau:

Cơng nghã cấp đơng hß trợ áp suất cao: q trình cấp đơng thực phÁm đ°ợc thực hiãn trong mơi tr°áng có áp suất rất cao, (đißn hình là tă 200 đÁn 400 MPa). Khi n°ßc bá đóng băng ã áp suất khí qun, thß tích cÿa chúng s¿ tăng lên gây tổn th°¢ng mơ trong thực phÁm. Về mặt lý thuyÁt, cấp đông d°ßi áp suất cao d¿n đÁn băng khơng giãn nã về thß tích trong q trình hình thành nên cú thò lm gim tn thÂng mụ [14].

Cụng nghó cấp đơng hß trợ điãn tr°áng: Ngun lý là áp dụng mát điãn tr°áng vào thực phÁm s¿ đánh h°ßng các phân tử cực, ch¿ng h¿n nh° n°ßc, do đó kißm sốt siêu l¿nh và kÁt tinh băng. Cho đÁn nay, cấp đơng hß trợ t*nh điãn chß mßi đ°ợc nghiên cāu ã quy mơ phịng thí nghiãm [15], [16].

Cơng nghã cấp đơng hß trợ tă tr°áng: q trình cấp đơng đ°ợc hß trợ bãi tă tr°áng (t*nh, dao đáng hoặc kÁt hợp cÁ hai). SÁn phÁm đ°ợc đặt giữa hai cực cÿa tă tr°áng, khơng khí l¿nh di chun ngang qua bề mặt sÁn phÁm. Xuất phát tă ý t°ãng này, Owada và cáng sự [17], [18] cùng vßi cơng ty ABI (Chiba, NhÁt BÁn) đã đăng kí sáng chÁ về CAS 3 Hã tháng tÁ bào còn nguyên vẹn. Công nghã này sử dụng nam châm v*nh cửu và cuán cÁm āng đß t¿o ra tă tr°áng dao đáng yÁu trong buồng cấp đông. Trong sáng chÁ này, Owada và cáng sự đã công bá rằng tă tr°áng dao đáng tác đáng lên các phân tử n°ßc phân cực đß trì hỗn sự hình thành các tinh thß băng. Cho dù điều này v¿n cịn ch°a rõ ràng tă bất kỳ tài liãu hay bằng sáng chÁ nào cÿa công ty ABI.

Công nghã cấp đơng hß trợ sóng vơ tun: q trình cấp đơng đ°ợc hß trợ bãi mát sóng vơ tun, đß khai thác vịng quay l°ỡng cực n°ßc gây ra bãi sóng vơ tun nhằm phá vỡ q trình t¿o m¿m và hình thành băng trong q trình đóng băng. Anese và cáng sự [19] đã chāng minh rằng q trình cấp đơng thát lợn thăn đ°ợc hß trợ bãi các xung vô tuyÁn điãn áp thấp (2 kV) t¿o ra ít lß rßng giữa các tÁ bào và ít phá vỡ tÁ bào đái vßi cấu trúc vi mô cÿa thát. Hiãn nay, cấp đông hß trợ vơ tun cũng nh° cấp đơng hß trợ vi sóng) v¿n đang ã giai đo¿n nghiên cāu và phát trißn ban đ¿u.

Cơng nghã cấp đơng hß trợ vi sóng: ngun lý cÿa cơng nghã này t°¢ng tự nh° cấp đơng hß trợ sóng vơ tun, ã đây vi sóng (t¿n sá 2450 MHz) đ°ợc sử dụng đß hß trợ q trình cấp đơng. Viãc cấp sóng dián ra đánh kì chā khơng liên tục. Hai nghiên cāu

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

đ°ợc công bá vào những năm 1990 cho thấy mát sá khÁ năng đóng băng đ°ợc hß trợ bằng lị vi sóng nh°ng các °u đißm cÿa cơng nghã này cho đÁn nay v¿n ch°a rõ ràng [15], [20].

Công nghã cấp đơng hß trợ siêu âm: q trình cấp đơng đ°ợc hß trợ bãi mát d¿ng sóng siêu âm vßi t¿n sá thấp (18-20 kHz đÁn 100 kHz) và c°áng đá cao (th°áng cao h¢n 1 W/cm<small>2</small>) [21]. Về lý thuyÁt, siêu âm t¿o ra các bãt khí trong tồn bá sÁn phÁm, giúp hình thành nhiu hÂn cỏc tinh thò bng cú kớch thòc nhò.

Các tác đáng cÿa công nghã cấp đông hiãn đ¿i đÁn tinh thß băng, cấu trúc tÁ bào và chất l°ợng thực phÁm đ°ợc trình bày trên bÁng 1.4.

<b>NhÁn xét: </b>

Thông qua các nghiên cāu lý thuyÁt và dựa vào các công bá cÿa các tác giÁ trên thÁ gißi, có thß nhÁn thấy mát sá vấn đề sau đái vßi các cơng nghã cấp đơng hiãn đ¿i:

− Các nghiên cāu đều cho thấy những cơng nghã cấp đơng hiãn đ¿i có nhiều °u đißm trong viãc tăng tác đá kÁt đơng, giÁm kích th°ßc tinh thß băng, giÁm thái gian cấp đơng đồng thái góp ph¿n nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm.

− Mát sá công nghã cấp đông v¿n đang trong q trình nghiên cāu và trißn khai ã quy mơ thí nghiãm nh°: cấp đơng hß trợ áp suất cao, hß trợ điãn tr°áng, vi sóng, sóng vơ tun, sóng siêu âm do tính phāc t¿p cÿa hã tháng, khó áp dụng ã quy mơ lßn hay vấn đề an toàn khi hã tháng ho¿t đáng.

− Công nghã cấp đông siêu tác đã đ°ợc áp dụng trong thực tÁ nh°ng vßi viãc sử dụng các luồng khí l¿nh/mơi chất l¿nh vßi vÁn tác rất cao s¿ làm tăng chi phí vÁn hành, nên khÁ năng áp dụng cho các thực phÁm thông dụng là rất khó.

Dựa trên các °u đißm cÿa cơng nghã cấp đơng hiãn đ¿i và tính khÁ thi khi trißn khai trong điều kiãn thực tÁ ã Viót Nam cng nh hòng tòi vióc thÂng mi húa các thiÁt bá cấp đông hiãn đ¿i, công nghã cấp đơng hß trợ tă tr°áng có nhiều đặc đißm đáp āng các yêu c¿u này. Do vÁy, trong ph¿m vi nghiên cāu cÿa luÁn án này, chß tÁp trung nghiên cāu về ph°¢ng pháp cấp đơng có sự hß trợ tă tr°áng, áp dụng đái vßi sÁn phÁm fillet cá tra Viãt Nam nhằm giúp giÁm thái gian và chi phí năng l°ợng cho q trình cấp đông cũng nh° nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm, h°ßng tßi tăng tính c¿nh tranh cho các sÁn phÁm fillet cá tra trên thá tr°áng xuất khÁu thÁ gißi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

<i>Bảng 1.4 So sánh các công nghệ cấp đông hiện đại </i>

<b>Công nghá cÃp </b>

<b>Hã trÿ áp suÃt </b>

<b>cao[14], [22], [23] </b> ^Thayđổi hình thái cÿa tinh thß băng nhá áp suất cao; Tăng đá siêu l¿nh.

GiÁm sự giãn nã thß tích cÿa các tinh thß băng bên trong;

Hình thành các tinh thß băng vßi kích th°ßc nhß và đồng nhất; GiÁm sự phá vỡ cấu trúc vi tÁ bào.

Gây ra sự biÁn tính protein do áp suất cao;

Mất khÁ năng sáng cÿa tÁ bào khi v°ợt quá khÁ năng cháu áp

<b>âm[24]3[26] </b> ^{Tăng c°áng hiãu quÁ truyền}nhiãt và truyền chất; Thúc đÁy quá trình t¿o m¿m.

Hình thành các tinh thß băng vßi bào cÿa các mơ do sự phá vỡ tÁ bào bằng siêu âm.

Phù hợp vßi thực phÁm ã d¿ng rÃn và d¿ng lßng.

<b>Hã trÿ đián </b>

<b>tr°áng[27]3[29] </b> ^{Kißm sốt kích th°ßc cÿa các}tinh thß băng bằng cách thúc đÁy q trình t¿o m¿m băng; sÁn phÁm đơng l¿nh đ°ợc cÁi thiãn.

Không rõ ràng Mát vài lo¿i thát

ĐÁy nhanh q trình kÁt đơng; Hình thành các tinh thß băng vßi

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

sÁn phÁm đơng l¿nh đ°ợc cÁi thiãn.

Không rõ ràng Chÿ yÁu ã trái

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

<b>1.4. Tình hình nghiên cąu vÁ ąng dāng tć tr°áng trong cÃp ụng thc phầm 1.4.1. Tỡnh hỡnh nghiờn cu ngoi nòc </b>

Hiãn nay, do nhu c¿u chất l°ợng cuác sáng ngày càng cao, thực phÁm cũng ngày càng địi hßi chất l°ợng cao h¢n, do đó cơng nghã cấp đơng trên thÁ gißi đã và đang cÁi thiãn khơng ngăng đß nâng cao chất l°ợng. Viãc āng dụng các cấp đông tiên tiÁn nh° cấp đông áp suất cao, cấp đơng đ°ợc hß trợ siêu âm, cấp đơng đ°ợc hß trợ điãn tr°áng, tă tr°áng và vi sóng ngày càng đ°ợc quan tâm và có mát sá āng dụng trong thực tÁ [24]. Q trình đơng l¿nh cÿa các m¿u thực phÁm bá Ánh h°ãng bãi thành ph¿n chÿ đ¿o cÿa chúng là n°ßc. Chất l°ợng cuái cùng cÿa sÁn phÁm đông l¿nh phụ thuác vào q trình chun đổi n°ßc thành băng. Kích th°ßc cÿa các tinh thß băng là rất quan trãng đái vßi chất l°ợng cuái cùng cÿa thực phÁm đơng l¿nh vì nó có thß gây tác đáng khơng thß phục hồi cấu trúc tÁ bào do đó làm giÁm cấu trúc và màu sÃc cÿa sÁn phÁm. Vì lý do này, nhiều cơng nghã mßi đã đ°ợc phát trißn đß kißm sốt q trình kÁt đơng và cÁi thiãn tác đá hình thành và phát trißn tinh thß băng. H¿u hÁt các cơng nghã này tÁn dụng lợi thÁ tă các tính chất vÁt lý và các đặc tr°ng cÿa phân tử n°ßc [25].

Pang và cáng sự [30] đã xác nhÁn Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng lên sāc căng bề mặt. Nghiên cāu này báo cáo rằng c°áng đá dòng điãn hoặc đá d¿n điãn cÿa n°ßc đ°ợc tă hóa l lòn hÂn nòc tinh khit. Hu v cỏng s [37] cơng bá nghiên cāu mơ phßng đáng hãc phân tử liên quan đÁn các tác đáng lên sự tăng tr°ãng băng đá trong môi tr°áng gồm điãn tr°áng và tă tr°áng. Liên quan đÁn n°ßc ã d¿ng lßng, hã nhÁn thấy rằng các cấu trúc liên kÁt hydro và các tính chất vÁt lý có thß thay đổi đáng kß khi các tr°áng bên ngồi đ¿t đÁn các giá trá 10<small>9</small> V/m và 10 T.

Các tác giÁ cho rằng tă tr°áng tác đáng đÁn các phân tử n°ßc nhằm sÃp xÁp đánh h°ßng cÿa các h¿t nhân, có l¿ là nhá hiãu āng nghách tă. Inaba và cáng sự [38] đã tiÁn hành mát nghiên cāu về các Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng về q trình kÁt đơng cÿa n°ßc tinh khiÁt và n°ßc thơng th°áng. KÁt q chß ra rằng, ỏi vòi nòc, nhiót ỏ kt ụng cao hÂn khi cháu tác đáng bãi tă tr°áng 6 T. Chênh lãch nhiãt đá khi biÁn đổi pha do tă trỏng t ló thun vòi bỡnh phÂng ca mt ỏ tă thông. Suzuki và cáng sự [39] đã nghiên cāu Ánh h°ãng cÿa mát tă tr°áng yÁu (khoÁng 0,0005T) lên q trình cấp đơng mát sá thực phÁm bằng tÿ đơng đ°ợc thiÁt kÁ đặc biãt vßi mát thiÁt bá phát tă tr°áng. Các tác giÁ thấy rằng tă tr°áng yÁu khoÁng 0,0005 T không t¿o nên sự khác biãt đáng kß đÁn nhiãt đá trong st q trình cấp đơng hoặc lên các chất l°ợng cÿa các thực phÁm đông l¿nh trong các điều kión thớ nghióm.

Hión nay vòi cỏc phÂng phỏp cp đơng truyền tháng thì rất khó bÁo qn đ°ợc thực phÁm lâu dài vì xÁy ra hiãn t°ợng mất màu, tổn thất do rß dách và phát ra mùi khó cháu sau khi cấp đơng và rã đơng. Ngun nhân chính cÿa viãc rß dách là thái gian cấp đơng dài. N°ßc tự do có thß di chun khi bá cấp đơng t¿o thành các tinh thß băng lßn và d¿n đÁn sự phá hÿy cấu trúc tÁ bào cÿa các sÁn phÁm đông l¿nh nh° trong Hình 1.3.

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

<small>a) cấp đơng khơng hß trợ tă tr°áng </small>

<small>b) Cấp đơng theo cơng nghã CAS </small>

<i>Hình 1.3 Minh họa quá trình hình thành tinh thể băng trong cấp đông (công ty ABI) </i>

Trong công nghã cấp đông thực phÁm, tác đá cấp đông là yÁu tá quan trãng nhất Ánh h°ãng đÁn kích th°ßc, hình d¿ng và sự phân bá cÿa các tinh thß băng trong các sÁn phÁm. KÁt quÁ cÿa q trình cấp đơng nhanh là sự hình thành tinh thò bng nhò hÂn v ng u, ngn ngăa thiãt h¿i cấu trúc [40]. Đß tăng c°áng tác đá cấp đơng, kißm sốt q trình t¿o m¿m băng, giÁm thái gian cấp đơng và duy trì sự ổn đánh nhiãt đá, các công nghã khác nhau đã đ°ợc nghiên cāu và công bá nh° cấp đông hß trợ áp suất cao [22], [35], [41], cơng nghã protein cháng đơng (AFPs) [8], cấp đơng hß trợ siêu âm [5], [21], [25], cấp đông siêu l¿nh [42] và hã tháng tÁ bào còn nguyên vẹn (CAS) sử dụng ph°¢ng pháp cấp đơng nhanh.

<i>a) Āng dụng từ trường trong cấp đông ở quy mô thí nghiệm </i>

Tÿ cấp đơng thơng th°áng có thß tìm gặp trong cÁ phịng thí nghiãm và ã quy mơ th°¢ng m¿i nh°ng viãc āng dụng tă tr°áng trong cấp đơng cũng cịn rất h¿n chÁ và đa ph¿n là ã quy mơ thí nghiãm. Mát sá nghiên cāu tổng quan về vấn đề này cũng đã đề cÁp đÁn āng dụng cÿa tă tr°áng trong cấp đông [43], [44], [32].

Khi xem xét viãc sử dụng tă tr°áng t*nh đß hß trợ và đÁy nhanh q trình cấp đông, c¿n chú ý đÁn nghiên cāu về āng dụng cÿa tă tr°áng trong cấp đơng n°ßc đ°ợc thực hiãn bãi Aleksandrov và cáng sự [45]. Các tác giÁ quan sát thấy đá siêu l¿nh biÁn thiên vßi tă tr°áng t*nh trong ph¿m vi 0-0,5 T và đá siêu l¿nh có thß khơng đáng kß hoặc không xÁy ra khi mÁt đá tă thông cao h¢n 0,5 T. H¿n chÁ cÿa nghiên cāu này là mßi chß dăng l¿i ã viãc xác đánh Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đái vßi n°ßc.

Mok và cáng sự [46] đã phân tích Ánh h°ãng cÿa viãc sử dụng tă tr°áng t*nh đÁn thái gian cấp đông cÿa dung dách NaCl 0,9%. Các tác giÁ này đã cấp đơng ã nhiãt đá thấp vßi các mÁt đá tă thông khác nhau trên mát tÁ bào thử nghiãm vßi hai thiÁt lÁp các nam châm khác nhau: song song hoặc phân cực. Điều này d¿n đÁn tă tr°áng đÁy (50

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

mT) hoặc tă tr°áng hút (480 mT) đß tác đáng lên mát m¿u nằm ã vá trí cách đều so vßi bề mặt nam châm. Các tác giÁ phát hiãn rằng sự sÃp xÁp lực đÁy giúp giÁm thái gian cấp đông nhiều nhất, trong nghiên cāu này là thấp hÂn 32,1% v 42% so vòi khi khụng cú nam châm và khi chß có lực hút. Những kÁt q đó cho thấy có thß t¿o ra các hiãu āng khác nhau dựa vào cách phân bá mÁt đá và h°ßng cÿa tă tr°áng.

Zhao và cáng sự [47] thì tiÁn hành thực nghiãm cấp đơng dung dách NaCl 0,9%, n°ßc khử ion và dung dách ethylene glycol 5% trong tă tr°áng t*nh. Khi có hß trợ tă tr°áng t*nh (<50 mT), nghiên cāu cho thấy nhiãt đá t¿o m¿m và thái gian chuyßn pha cÿa n°ßc khử ion khơng bá Ánh h°ãng bãi tă tr°áng, nh°ng đái vßi dung dách NaCl 0,9% và dung dách ethylene glycol 5% thì l¿i có tác dụng. Ngoài ra, nhiãt đá t¿o m¿m cÿa dung dách NaCl 0,9% khi đ°ợc cấp đơng có hß trợ t trỏng cng thp hÂn so vòi khụng cú tă tr°áng, trong khi thái gian chuyßn pha l¿i ngÃn hÂn 55,4% so vòi khụng cú t trỏng. Tuy nhiên, nhiãt đá t¿o m¿m cÿa dung dách ethylene glycol 5% khi cú t trỏng cao hÂn so vòi khơng có tă tr°áng.

Liu và cáng sự [48] nghiên cāu Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng lên sự thay đổi pha cÿa cà rát. Nghiên cāu đã tiÁn hành vßi tă tr°áng t*nh và tă tr°áng dao đáng ã các māc 0; 0,46; 0,9; 1,8; 3,6 và 7,2 mT cùng t¿n sá 50 Hz và đã chāng minh đ°ợc rằng cÁ tă tr°áng t*nh và dao đáng đều có thß giÁm thái gian chun pha và mÁt đá tă thơng càng cao thì đá trá cÿa thái gian thay đổi pha càng lßn và giai đo¿n chuyßn pha càng ngÃn. Các tác giÁ cũng không chāng minh đ°ợc giữa tă tr°áng t*nh và dao ỏng cỏi no tỏt hÂn, m chò a ra rằng vßi các mÁt đá tă thơng khác nhau, các tác đáng s¿ khác nhau và cho thấy rằng trong các āng dụng thực tÁ, có thß c¿n phÁi nghiên cāu đß xác đánh ph¿m vi mÁt đá tă thông phù hợp.

Thông qua các nghiên cāu này, Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng lên các m¿u thí nghiãm khác nhau (n°ßc, dung dách, thực phÁm) đều đã đ°ợc chāng minh. Tuy nhiên, vßi sự h¿n chÁ về mặt sá l°ợng thực nghiãm cũng nh° các nghiên cāu liên quan đß có thß so sánh, đái chiÁu l¿n nhau thì các kÁt quÁ nghiên cāu này v¿n ch°a thß áp dụng trong quy mơ cơng nghiãp cũng nh° trên nhiều đái t°ợng thực phÁm khác nhau.

<i>b) Āng dụng từ trường trong cấp đông ở quy mô công nghiệp </i>

Trong những năm g¿n đây, nhiều bằng sáng chÁ đã đ°ợc đăng kí nhằm cá gÃng tÁn dụng các hiãu āng cÿa tă tr°áng đÁn đặc tính cÿa n°ßc đß cÁi thiãn q trình cấp đông thực phÁm, đá viên, thāc ăn chăn ni, tÁ bào sáng, hoa q, hóa chất và d°ợc phÁm và mát sá sÁn phÁm khác (theo phụ lục 1.1, 1.2, 1.3) [17], [49]3[51]. Tất cÁ các bằng sáng chÁ này cho rằng viãc áp dụng tă tr°áng trong q trình cấp đơng s¿ giúp kißm sốt q trình kÁt đơng n°ßc và làm tăng đá siêu l¿nh. Khi q trình cấp đơng xÁy ra, bằng cách h¿ thấp nhiãt đá xuáng d°ßi đißm cấp đơng hoặc bằng cách hß trợ tă tr°áng, các tinh thß băng nhß đ°ợc hình thành trong tồn bá thß tích cÿa sÁn phÁm. Tuy nhiên, tă tr°áng vßi mÁt đá tă thơng thấp khi đ°ợc sử dụng gây ra những nghi ngá về tác đáng cÿa tă tr°áng đÁn n°ßc, ván là chất có đá nh¿y tă thấp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

H¿u hÁt các nhà phát minh đều cho rằng tă tr°áng ho¿t đáng bằng cách sÃp xÁp các điãn tử và h¿t nhân cÿa các nguyên tử theo h°ßng cÿa tă tr°áng. Khi mát tă tr°áng đ°ợc áp dụng, các h¿t nhân hydro cÿa phân tử n°ßc s¿ ho¿t đáng giáng nh° thanh nam châm mini và s¿ đ°ợc sÃp xÁp song song vßi tă tr°áng bên ngồi. Đồng thái, các h¿t nhân s¿ quay theo h°ßng cÿa tă tr°áng. Theo các bằng sáng chÁ, điều này s¿ tăng c°áng dao đáng nhiãt cÿa h¿t nhân hydro, đá siêu l¿nh và truyền nhiãt trong toàn bá sÁn phÁm [18], [49], [53]. H¢n nữa, liên kÁt hydro cÿa các phân tử n°ßc cũng s¿ bá Ánh h°ãng và mát sá tác giÁ cho rằng kích th°ßc cụm cÿa n°ßc tự do s¿ có xu h°ßng giÁm [17], [18], [49], [50]. Theo Sato và Fujita [50], khi các cụm n°ßc bá phân mÁnh theo cách này, chất l°ợng (hình thāc, h°¢ng vá và mùi th¢m) cÿa các sÁn phÁm đ°ợc đông l¿nh h¿u nh° không bá suy giÁm và các tinh thß băng nhß đ°ợc hình thành. Mặt khác, Owada và các cáng sự cho rằng viãc giÁm kích th°ßc cụm n°ßc tự do có thß làm tăng l°ợng n°ßc ràng bc khơng thß cấp đông và điều này liên quan đÁn viãc giữ đ°ợc đá t°¢i cÿa sÁn phÁm lâu h¢n [17], [18], [49]. Các công bá cho thấy rằng các cụm n°ßc nhß có khÁ năng hình thành liên kÁt hydro vßi các nhóm cực cÿa cấu trúc bÁc ba cÿa protein và carbohydrate và gÃn chặt vào chúng. Do đó, tă tr°áng s¿ làm giÁm l°ợng n°ßc cấp đơng và do đó cũng làm giÁm l°ợng tinh thò bng. HÂn na, t trỏng cng s ngn cỏc cấu trúc cấp ba khßi bá oxy hóa bằng cách thúc đÁy cấu trúc hydrat hóa trên chúng.

Các bằng sáng chÁ đ°ợc công bá sử dụng cÁ tă tr°áng t*nh và tă tr°áng dao đáng (Phụ lục 1.1), riêng biãt hoặc kÁt hợp [17], [18], [49]. Các tr°áng này có thß liên tục [54], [55] hoặc xung [50], [56], tă tr°áng t*nh có thß đ°ợc t¿o ra bãi nam châm v*nh cửu hoặc bằng nam châm điãn, th°áng đ°ợc °a thích vì chi phí vÁn hành thấp h¢n. Tă tr°áng dao đáng đ°ợc t¿o ra bãi các cn dây ho¿t đáng vßi dịng điãn xoay chiều. Khi tă tr°áng t*nh và dao đáng đ°ợc kÁt hợp, chồng chéo theo cùng mát h°ßng hay khơng, các hiãu āng mong mn đái vßi cấp đơng đ°ợc tăng c°áng và chi phí vÁn hành có thß giÁm [17], [18], [49]. Khi đ°ợc sử dụng riêng biãt, tă tr°áng dao đáng đ°ợc lựa chãn nhiều h¢n tă tr°áng t*nh do tính linh ho¿t cÿa chúng [50]. Tuy nhiên, tă tr°áng dao đáng t¿o ra các điãn tr°áng dao đáng. Những điãn tr°áng cÁm āng này cũng có thß gây ra các trã ng¿i cho sự hình thành tinh thß băng. Do đó, các phân tử n°ßc, có l°ỡng cực điãn, s¿ đ°ợc đánh h°ßng theo h°ßng dao đáng cÿa điãn tr°áng cÁm āng. Sự rung đáng và ma sát cÿa các phân tử n°ßc s¿ t¿o ra nhiãt cũng cÁn trã sự kÁt tinh n°ßc. Theo Hirasawa và cáng sự [55], kÁt hợp giữa điãn tr°áng dao đáng và cÁm āng cho phép đ¿t đá siêu l¿nh lßn. H¢n nữa, Owada và Kurita [17] cơng bá rằng điãn tr°áng này s¿ t¿o ra các electron tự do thu đ°ợc tă các phân tử n°ßc và oxy trong thiÁt bá cấp đông. Theo các tác giÁ, các gác hydroxyl sau đó đ°ợc t¿o ra phá hÿy màng tÁ bào cÿa vi khuÁn và do đó làm giÁm l°ợng vi sinh vÁt trong sÁn phÁm đông l¿nh. Owada và Saito [49] cũng nhÁn xét rằng các electron tự do s¿ tránh đ°ợc q trình oxy hóa sÁn phÁm bá cấp đông.

Các bằng sáng chÁ hiãn có về cấp đơng hß trợ tă tr°áng khơng cơng bá hoặc h°ßng d¿n lựa chãn các giá trá tái °u cÿa tă tr°áng. Do đó, ph¿m vi mÁt đá tă thơng và t¿n sá tă tr°áng có trong các yêu c¿u đặc biãt ráng. MÁt đá tă thơng có thß thay đổi

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

trong khoÁng 0,1 mT đÁn 2 T trong khi t¿n sá dao đáng trong khoÁng tă 50 Hz đÁn 10 MHz. Tuy nhiên, các thơng sá đ°ợc kißm tra và công bá bãi các nhà phát minh l¿i h¿n ch ỏng kò hÂn: mt ỏ t thụng gia 0,1 mT [54] và 800 mT [50] và t¿n sá trong khoÁng tă 50 Hz [18] đÁn 200 kHz [54]. H¿u hÁt các tác giÁ cho rằng mÁt đá tă thông và t¿n sá không bá h¿n chÁ, nh°ng theo Mihara và cáng sự [54] và Ino và cáng sự [53], các giá trá tái °u phÁi đ°ợc chãn dựa trên các đặc tính cụ thß cÿa sÁn phÁm đ°ợc đơng l¿nh (kích th°ßc, lo¿i, trã kháng). Hình d¿ng sóng (ví dụ hình sin, hình vng hoặc hình tam giác) trong tă tr°áng dao đáng khơng đ°ợc mô tÁ th°áng xuyên, nh°ng mát sá nhà phát minh thích āng dụng sóng hình chữ nhÁt h¢n [53]. Các thơng sá khác cÿa q trình cấp đông nh° tác đá cấp đông và nhiãt đá cấp đơng thÁm chí cịn ít h¿n chÁ h¢n và có thò dao ỏng tÂng ng trong khong 0,1 n 1°C / phút và trong khoÁng nhiãt đá cấp đơng -2°C đÁn -100°C (Phụ lục 1.1).

Tính đồng nhất cÿa tă tr°áng đ°ợc āng dụng cấp đông cũng là mát vấn đề c¿n xem xét. Theo Owada [18], nÁu tă tr°áng không đ°ợc áp dụng đồng đều, tác dụng cÿa chúng s¿ không đồng nhất lên sÁn phÁm cấp đơng và do đó, chất l°ợng sÁn phÁm có thß bá Ánh h°ãng. Owada [18] nhÁn thấy rằng tính đồng nhất cÿa tă tr°áng dao đáng tăng lên bằng cách xử lý sá l°ợng lßn các cuán dây song song, nái tiÁp hoặc theo chiều ngang dãc theo giá đỡ m¿u. Sato và Fujita [50] cũng thiÁt kÁ mát sá ph°¢ng án khÁ thi cho phép āng dụng đồng nhất các tă tr°áng trên sÁn phÁm.

Trong h¿u hÁt các bằng sáng chÁ đ°ợc cơng bá, các ph°¢ng án °u tiên kÁt hợp nam châm v*nh cửu và/hoặc cuán điãn tă vßi các thiÁt bá khác đß cÁi thiãn q trình cấp đơng. Do đó, sự kÁt hợp giữa các tă tr°áng vßi điãn tr°áng [17], [18], [49], [55] và/hoặc các thiÁt bá truyền năng l°ợng khác nh° sóng siêu âm, vi sóng, tia hồng ngo¿i, tia cực tím và mát sá các lo¿i khác, cũng đã đ°ợc mô tÁ [17], [18], [49]3[51], [57], [58].

T°¢ng tự nh° trong các tÿ đơng thơng th°áng đß cÁi thiãn sự truyền nhiãt, các tác giÁ cũng cũng đề cÁp đÁn các phÂng ỏn nh sau: cỏch nhiót ò duy trỡ nhiót đá tÿ đông [17], [18], [53], [58], dùng qu¿t đß l°u thơng khơng khí l¿nh trong tÿ đơng [17], [18], [50], [53], dùng chất khử trùng khơng khí đß tránh ơ nhiám sÁn phÁm [49], [55], phân bá luồng khơng khí l¿nh đồng đều [18] và thiÁt bỏ hỳt m khụng khớ ò trỏnh óng sÂng [50].

ThiÁt bá đ°ợc cấp bằng sáng chÁ bao gồm các giÁi pháp cho cấp đông theo mẻ và cấp đông liên tục. Hã tháng cấp đông liên tục có thß là băng chuyền th¿ng hoặc băng chuyền xn. Do đó, các tÿ đơng liên tục địi hßi các ph°¢ng án phāc t¿p h¢n khi āng dụng tă tr°áng đồng nhất, có thß thay đổi t*nh hoặc thái gian, trong q trình cấp đơng hồn tồn [18], [50], [53], [57].

Ngồi ra, tă tr°áng có thß đ°ợc áp dụng khơng chß trong q trình cấp đơng mà cịn trong q trình bÁo qn và rã đơng. Do đó, Ino và cáng sự [53] đ°ợc cấp bằng sáng chÁ hã tháng mà trong đó tă tr°áng dao đáng đ°ợc áp dụng trong quá trình rã đông sau khi bÁo quÁn. Theo các tác giÁ, ph°¢ng pháp này cho phép bÁo quÁn tát h¢n chất l°ợng thực phÁm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Hiãn nay, các lo¿i tÿ đơng có hß trợ tă tr°áng đã đ°ợc sÁn xuất và bán trên tồn thÁ gißi (tÿ đông CAS cÿa công ty ABI và tÿ đông Proton cÿa công ty Ryoho, NhÁt BÁn). Ành h°ãng cÿa tă tr°áng đái vßi q trình cấp đơng đã đ°ợc nghiên cāu trên n°ßc tinh khiÁt và dung dách NaCl 0,9% [59], các sÁn phÁm sinh hãc [44], càng cua [60], đặc biãt đái vßi các sÁn phÁm có đặc tính tă tính [45]. Các nghiên cāu đã chß ra rằng, vßi sự hß trợ cÿa tă tr°áng t*nh có mÁt đá tă thơng tă 0,36÷1,08 mT thỡ thỏi gian cp ụng ngn hÂn so vòi cấp đông thông th°áng [44].

<i>c) Những tồn tại trong nghiên cāu về công nghệ cấp đông hỗ trợ từ trường </i>

Đß nghiên cāu làm rõ các Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng dao đáng yÁu đÁn cấp đông thực phÁm, các tác giÁ Suzuki và cáng sự [39], Watanabe và cáng sự [33] đã tiÁn hành cấp đơng mát sá thực phÁm trong điều kiãn có và khơng có hß trợ tă tr°áng dao đáng (0,5 mT / 50 Hz). Các nghiên cāu cho thấy không có bất kỳ Ánh h°ãng nào cÿa tă tr°áng dao đáng đÁn đá siêu l¿nh và thái gian cấp ụng. HÂn th na, kớch thòc v hỡnh dng cÿa các tinh thß băng, cấu trúc vi mơ, tổn thất do rß dách (drip loss), màu sÃc, kÁt cấu và đánh giá cÁm quan là t°¢ng đái giáng nhau trong tất cÁ các sÁn phÁm đông l¿nh. Điều quan trãng c¿n l°u ý là các tác giÁ này đã thực hiãn tất cÁ các thí nghiãm trong mơ hình phịng thí nghiãm và do đó, vấn đề đặt ra là liãu các đặc tính cÿa tă tr°áng đ°ợc áp dụng có giáng hãt nh° các āng dụng trong tÿ đơng th°¢ng m¿i hay khơng. Điều này rất khó đß xác đánh vì các nhà sÁn xuất th°áng không cung cấp các dữ liãu kỹ thuÁt này (ví dụ nh° tă tr°áng t*nh hay dao đáng hoặc cÁ hai; giá trá mÁt đá tă thơng và t¿n sá; có kÁt hợp vßi sóng điãn tr°áng hay vi sóng, v.v.).

Đß xác đánh tính đúng đÃn cÿa những công bá này, mát sá tác giÁ đã so sánh chất l°ợng cÿa mát sá thực phÁm đơng l¿nh trong cÁ tÿ đơng th°¢ng m¿i có hß trợ tă tr°áng và các tÿ cấp đông thông th°áng [61]3[66]. Tuy nhiên, mát sá nghiên cāu đ°a ra rất ít hoặc khơng có thơng tin v c iòm ca t trỏng c ỏp dng. HÂn nữa, h¿u hÁt các thí nghiãm đã đ°ợc thực hiãn ã nhiãt đá rất thấp, ngh*a là ã −45ðC và thấp h¢n. T¿i các điều kiãn này, chất l°ợng thực phÁm đơng l¿nh đã có thß đ°ợc bÁo qn tát bằng các ph°¢ng pháp cấp đơng thơng th°áng và do đó s¿ gặp nhiều khó khăn trong viãc quan sát các thay đổi về mặt chất l°ợng khi cấp đơng có hß trợ tă tr°áng. Ngồi ra, các thay đổi về đặc tính cÿa thực phÁm (kích th°ßc, hình d¿ng, cấu trúc và thành ph¿n) cũng Ánh h°ãng đÁn viãc đánh giá chất l°ợng sÁn phÁm. Vßi sÁn phÁm fillet cá tra Viãt Nam thì các nghiên cāu về āng dụng tă tr°áng trong cấp đông và đánh giá chất l°ợng sÁn phÁm khi so sỏnh vòi cỏc phÂng phỏp cp ụng truyền tháng h¿u nh° ch°a đ°ợc công bá.

Yamamoto và cáng sự [63] đã so sánh chất l°ợng cÿa āc gà đông l¿nh, ã nhiãt đá −45ðC, trong cÁ tÿ cấp đông nhanh thông th°áng và tÿ đông CAS. Sau mát tu¿n bÁo quÁn ã −30ðC, tác giÁ nhÁn thấy khơng có sự khác biãt nào giữa các m¿u. Tuy nhiên, sau sáu tháng kß tă khi l°u trữ, các giá trá āng suất cÿa m¿u cấp đông CAS v¿n giữ g¿n giáng nh° m¿u đ°ợc l°u trữ trong mát tu¿n, trong khi các giá trá āng suất cÿa các m¿u cấp đông truyền tháng và m¿u cấp đông nhanh li tng lờn ỏng kò. TÂng t nh vÁy, Erikson và cáng sự [62] đã so sánh chất l°ợng cÿa m¿u cá tuyÁt đ°ợc cấp đông

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

trong tÿ đông CAS ã -45ðC, m¿u đ°ợc cấp đơng trong tÿ đơng gió ã -35ðC và m¿u đông trong kho l¿nh ã -30ðC. Mặc dù tác đá cấp đơng đ¿t đ°ợc ã mßi thiÁt bá rất khác nhau nh°ng sự khác biãt về chất l°ợng giữa các m¿u cũng khơng đáng kß. Ng°ợc l¿i, các tác giÁ [64]3[67] đã nghiên cāu trên thát bò, thát lợn, và thát gà trong tÿ đông CAS ã -55ðC và tÿ đơng gió t¿i -45ðC cho thấy cấp đơng hß trợ tă tr°áng giúp giÁm tổng thái gian cấp đông và giữ đ°ợc chất l°ợng ca cỏc mu tỏt hÂn so vòi cp ụng giú. Tuy nhiên, nhiãt đá cÿa tÿ đơng hß trợ tă tr°áng và tÿ đông thông th°áng quá khác nhau đß có thß rút ra đ°ợc những cÁi tiÁn dành riêng cho cấp đơng hß trợ tă tr°áng. Đß phân biãt chính xác hiãu quÁ cÿa tă tr°áng, các thí nghiãm cấp đơng có và khơng có āng dụng tă tr°áng nên đ°ợc thực hiãn trong cùng mát thiÁt bá. Đây là cách duy nhất đß lo¿i tră Ánh h°ãng cÿa các biÁn khác ngoài tă tr°áng (nhiãt đá cấp đơng, vÁn tác khơng khí, vá trí m¿u trong tÿ đơng, v.v.). Theo cách này, James và cáng sự [61] đã so sánh các đ°áng cong cấp đơng cÿa cÿ tßi đ°ợc đơng l¿nh (vßi mÁt đá tă thơng 0,1 3 0,4 mT) và khơng có tă tr°áng trong tÿ đơng CAS. Nghiên cāu cho thấy khơng có bất kỳ Ánh h°ãng nào cÿa tă tr°áng đái vßi q trình siêu l¿nh trong các m¿u hoặc đái vßi đáng hãc cÿa quá trình cấp đơng. Nh° vÁy có thß thấy v¿n còn nhiều mâu thu¿n trong viãc xác đánh Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn thái gian cấp đông hay đái vßi các sÁn phÁm khác nhau thì Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng cũng khác nhau. Rõ ràng rằng, theo các tài liãu đã đ°ợc cơng bá, ch°a có nghiên cāu nào trong các tài liãu phân tích chi tiÁt Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng dao đáng đÁn chất l°ợng thực phÁm trong các tÿ đông điãn tă th°¢ng m¿i.

Liên quan đÁn tă tr°áng t*nh, viãc so sánh kÁt q tă phịng thí nghiãm th°áng gặp khó khăn do hai lý do chính: (1) các thông sá cÿa tă tr°áng t*nh thực sự đ°ợc áp dụng trong các thí nghiãm th°áng khơng đ°ợc cơng bá chi tiÁt và phân bá tă tr°áng trong khơng gian thí nghiãm hồn tồn bá bß qua; (2) sá l°ợng thí nghiãm đơi khi khơng đÿ đß phát hiãn đ°ợc bÁn chất ng¿u nhiên cÿa quá trình t¿o m¿m băng và sá liãu tháng kê th°áng khơng rõ ràng. Do đó, c¿n thiÁt phÁi có nhiều h¢n nữa các thí nghiãm đ°ợc thực hiãn và cơng bá nhiều kÁt q trên các phịng thí nghiãm khác nhau. Đß làm nh° vÁy, tă tr°áng t*nh sử dụng phÁi đ°ợc đo thông sá đ¿y đÿ và đ°ợc điều khißn chính xác. Khi đánh giá tác đáng cÿa tă tr°áng t*nh đái vßi đá siêu l¿nh, c¿n có đÿ sá l°ợng thí nghiãm cấp đơng có và khơng có hß trợ tă tr°áng t*nh đß mơ tÁ chính xác các hàm xác suất tháng kê. Ngồi ra, khi so sánh đáng hãc q trình cấp đơng, kích th°ßc m¿u và tác đá cấp đơng phÁi đ°ợc điều chßnh sao cho có thß dá dàng phát hiãn sự khác biãt về thái gian ã các giai đo¿n cấp đông. Mặc khác, khi đánh giá hiãu quÁ cÿa tă tr°áng t*nh trong viãc cÁi thiãn q trình cấp đơng thực phÁm, kích cỡ m¿u phÁi phù hợp vßi thực tÁ và phÁi bißu dián đ°ợc các phân bá tă tr°áng và nhiãt đá trong khơng gian bá trí m¿u cấp đơng. Trong tr°áng hợp này, c¿n ghi nhÁn sự thay đổi nhiãt đá khơng chß ã tâm cÿa m¿u mà còn ã bề mặt m¿u. Tuy nhiên, cũng c¿n chú ý rằng đß phát hiãn chính xác thái gian xÁy ra q trình t¿o m¿m là rất khó khăn do q trình này xÁy ra khơng đồng nhất trên toàn bá m¿u và sự khác nhau về cấu trúc cÿa m¿u ã các vá trí.

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

Trong mát nghiên cāu g¿n đây, Otero và cáng sự [44] cho rằng tính khơng ổn đánh cÿa tă tr°áng dao đáng đ°ợc áp dụng trong các tÿ đơng th°¢ng m¿i khiÁn ng°ái ta nghi ngá về tác đáng cÿa tă tr°áng yÁu đÁn n°ßc - mát chất có đá nh¿y tă thấp- th°áng chiÁm khái l°ợng lßn trong thực phÁm cấp đơng. Đó có thß là mát trong những lý do t¿i sao mÁt đá tă thông và/hoặc t¿n sá cÿa tă tr°áng không đ°ợc nêu chi tiÁt trong mát sá bài báo khoa hãc về cấp đơng có hß trợ tă tr°áng đ°ợc thực hiãn trên tÿ đông do công ty ABI sÁn xuất [64]3[67]. H¿u hÁt mÁt đá tă thông cÿa tă tr°áng trong các thiÁt bá sử dụng trong nhiều nghiên cāu là khá thấp, dao đáng tă 0,098 mT [61] đÁn 2 mT [63], vßi t¿n sá cÿa tă tr°áng dao đáng trong khoÁng 1,8 Hz [60] và 60 Hz [68]. KhÁ năng tác đáng trực tiÁp cÿa các tă tr°áng yÁu đÁn n°ßc đ°ợc công bá trong các bằng sáng chÁ cÿa công ty ABI [17], [49] đã gây ra những nghi ngá khác nhau trong các nghiên cāu g¿n đây [69], [44], [52].

Tóm l¿i, các dữ liãu thực nghiãm đ°ợc công bá trong các bài báo v¿n ch°a chāng minh rõ ràng tác đáng cÿa tă tr°áng đÁn quá trình cấp đơng và chất l°ợng sÁn phÁm trong cỏc t ụng hò tr t trỏng thÂng mi, iu mà các cơng ty đã kh¿ng đánh là có tác đáng tích cực và đã đ°ợc đăng kí bằng sáng chÁ. Mát sá bài báo cho thấy kÁt quÁ tích cực, nh°ng những nghiên cāu khác cũng cho thấy khơng có tác dụng cÿa tă tr°áng trong cấp đơng thực phÁm. Có rất nhiều khó khăn liên quan đÁn cÁ tă tr°áng và cấp đông làm cÁn trã khÁ năng nghiên cāu lý thuyÁt l¿n thực nghiãm và tính chính xác cÿa các kÁt quÁ công bá. Tuy nhiên, cũng c¿n l°u ý rằng, mặc dù có mát sá báo cáo về Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng trong cấp đông nh°ng h¿u hÁt các nghiên cāu v¿n ch°a đ°ợc thực hiãn trên cùng đái t°ợng và trong các điều kiãn cấp đông nh° nhau nên rất khó đß so sánh đ°ợc vßi nhau. Do đó, điều cấp thiÁt là phÁi có mát nghiên cāu khoa hãc chāng minh đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn q trình cấp đơng và/hoặc nâng cao chất l°ợng sÁn phÁm hay nó chß là mát cơng bá mang tính qng cáo cÿa các nhà sÁn xuất.

Đß thực hiãn thành cơng nghiên cāu này, các thí nghiãm c¿n đ°ợc tiÁn hành trong những điều kiãn cụ thß đ°ợc đo đ¿c chính xác và sá l°ợng thí nghiãm đÿ lßn cũng nh°ng khÁ năng tiÁn hành trên nhiều mơ hình khác nhau. Tác đáng cÿa tă tr°áng lên quá trình cấp đơng c¿n đ°ợc đánh giá tă đ¢n giÁn đÁn phāc t¿p, đó là trong n°ßc tinh khiÁt và tiÁp theo là trên các m¿u phāc t¿p h¢n (dung dách muái, thực phÁm m¿u, thực phÁm thực tÁ và m¿u sinh hãc). Đái vßi n°ßc và các dung dách mi, đã có nhiều thí nghiãm cơng bá Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn q trình cấp đơng, nh°ng đái vßi thực phÁm thì các cơng bá v¿n ch°a đ°ợc tiÁn hành trên cùng lo¿i thực phÁm vßi các kích th°ßc giáng nhau đß có thß tiÁn hành so sánh, đặc biãt là đái vßi sÁn phÁm fillet cá tra. Khi thiÁt kÁ các thí nghiãm, phÁi đặc biãt chú ý mơ tÁ chính xác m¿u và thiÁt bá cấp đơng và đß xác đánh tất cÁ các u tá có thß có Ánh h°ãng đÁn kÁt quÁ thí nghiãm. C¿n nghiên cāu cÁ tă tr°áng t*nh và tă tr°áng dao đáng. MÁt đá tă thông cÿa tă tr°áng trong tÿ đông ABI th°áng thấp h¢n 1 mT khiÁn ng°ái ta nghi ngá về Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng yÁu này đái vßi viãc cấp đơng n°ßc và các sÁn phÁm sinh hãc. Do đó, c¿n tiÁn hành nhiều thực

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

nghiãm vßi các c°áng đá và t¿n sá tă tr°áng khác nhau đß xác minh tính hiãu q cÿa tă tr°áng trong cấp đơng.

<b>1.4.2. Tình hình nghiên cąu trong n°ßc </b>

Các nghiên cāu trong n°ßc về q trình cấp đơng tÁp trung vào các sÁn phÁm nh° thực phÁm có d¿ng trụ vơ h¿n và c¿u, tơm và fillet cá tra, trong đó sử dụng ph°¢ng pháp cấp đơng gió thơng th°áng hoặc cấp đông IQF. Nghiên cāu đ°ợc công bá trong luÁn án tiÁn s* cÿa tác giÁ Đß Hữu Hồng [70] đã xây dựng đ°ợc chÁ đá cấp đông hợp lý cho sÁn phÁm fillet cá tra bằng ph°¢ng pháp cấp đông IQF. Tuy nhiên, nghiên cāu này không đề cÁp đÁn các ph°¢ng pháp cấp đơng hiãn đ¿i [71].

Có rất nhiều nghiên cāu về cá tra nh°ng ã ph¿m vi nuôi trồng và chÁ biÁn cũng nh° sÁn xuất gelatin tă cá tra đ°ợc thực hiãn bãi nhiều tác giÁ, nhất là t¿i tr°áng đ¿i hãc C¿n Th¢. Tuy nhiên, các nghiên cāu về cơng nghã cấp đơng các sÁn phÁm tă cá tra thì ch°a đ°ợc công bá.

Các công nghã cấp đông hiãn đ¿i, đặc biãt là cấp đơng có hß trợ tă tr°áng là h°ßng nghiên cāu mßi trong n°ßc, cho đÁn thái đißm này ch°a tìm thấy đ°ợc các nghiên cāu công bá về vấn đề này.

<b>1.4.3. Nhÿng vÃn đÁ cịn tßn t¿i căa các cơng nghá cÃp đông hián đ¿i </b>

Mát sá công nghã cấp đông hiãn đ¿i về c¢ bÁn là cÁi tiÁn các ph°¢ng pháp hiãn có (thổi khơng khí và ngâm trong tác nhân l¿nh) bằng cách t¿o ra tác đá truyền nhiót b mt cao hÂn so vòi cỏc hó tháng tr°ßc đây nhằm cÁi thiãn chất l°ợng sÁn phÁm thơng qua q trình kÁt đơng nhanh. Trong các tr°áng hợp này, các °u đißm cÿa cơng nghã phụ thc vào kích th°ßc cÿa sÁn phÁm. Nhiều lo¿i thực phÁm có đá d¿n nhiãt kém làm h¿n chÁ tác đá làm l¿nh ã các sÁn phÁm có kích th°ßc lßn nên viãc tăng diãn tích bề mặt truyền nhiãt s¿ không làm tăng tác đá kÁt đơng trong thực phÁm dày có tỷ lã bề mặt so vßi khái l°ợng thấp, ch¿ng h¿n nh° khái thát, nh°ng đái vßi các lo¿i thực phÁm có d¿ng mßng (fillet cá, tơm, mực,..) thì tác đá kÁt đơng s¿ đ°ợc cÁi thiãn đáng kß.

Các cơng nghã cấp đông khác (nh° thay đổi áp suất, t*nh điãn, điãn tr°áng, tă tr°áng, vi sóng, sóng vơ tun và siêu âm) là nhằm hß trợ cho các hã tháng kÁt đơng hiãn có nhằm cÁi thiãn sÁn phÁm chất l°ợng thơng qua viãc kißm sốt kích th°ßc tinh thß băng đ°ợc hình thành trong q trình cấp đông thực phÁm. Nguyên lý cÿa các công nghã này là giúp quá trình t¿o m¿m xÁy ra ngay lÁp tāc và đồng nhất trong toàn bá thực phÁm. Do đó, d¿n đÁn giÁm thái gian chun pha, giÁm āng suất c¢ hãc trong q trình hình thành các tinh thß băng và các tinh thß bng nhò hÂn c s phõn bỏ ng u trong thực phÁm. Về lý thuyÁt, điều này s¿ đặc biãt có ích khi cấp đơng thực phÁm có kích th°ßc lßn vßi đá d¿n nhiãt kém. Mát sá nghiên cāu đã công bá về viãc phá vỡ quá trình t¿o m¿m băng và ngăn chặn sự hình thành các tinh thß băng lßn.

Theo các kÁt quÁ nghiên cāu đã công bá và dựa trên bÁng tổng hợp ã các phụ lục 1.1, 1.2, 1.3, các công nghã cấp đông hiãn đ¿i đã đ°ợc nghiên cāu trên thÁ gißi và mát sá đã có sÁn phm thÂng mi thỡ hòng nghiờn cu v cp ụng có hß trợ tă tr°áng là

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

có tính khÁ thi cao. Theo phụ lục 1.3, hai d¿ng tă tr°áng c¢ bÁn là tă tr°áng t*nh và tă tr°áng dao đáng đều có thß āng dụng đß hß trợ cho q trình cấp đơng. Mát sá nghiên cāu cho thấy cơng nghã cấp đơng có hß trợ tă tr°áng giúp giÁm thái gian cấp đơng và giữ đ°ợc màu sÃc, tính chất c¢ lý và h°¢ng vá t°¢ng tự nh° cÿa thực phÁm ban đ¿u.

Các dữ liãu thực nghiãm đã đ°ợc tổng hợp trong luÁn án này (phụ lục 1.1, 1.2, 1.3) nh°ng đa sá các công bá đều ã ph¿m vi bằng sáng chÁ hoặc nghiên cāu thử nghiãm do vÁy ch°a có bằng chāng cụ thß, đặc biãt đái vßi cấp đơng fillet cá tra. Điều quan trãng là các nghiên cāu này đang đ°ợc thực hiãn ã nhiều điều kiãn khác nhau (ví dụ mÁt đá t thụng khỏc nhau) nờn cha cú c só ò đánh giá ngang hàng vßi nhau về thái gian cấp đơng cũng nh° chất l°ợng sÁn phÁm. Do đó, viãc thực hiãn mát đề tài nghiên cāu về hß trợ tă tr°áng trong cấp đơng mang tính cấp thiÁt trong nghiên cāu khoa hãc đß chāng minh rằng liãu cấp đơng hß trợ tă tr°áng có hiãu quÁ trong viãc tăng c°áng đá siêu l¿nh và/hoặc cÁi thiãn chất l°ợng sÁn phÁm hay không.

<b>1.5. Các vÃn đÁ nghiên cąu căa luÁn án 1.5.1. Māc tiêu nghiên cąu </b>

− Phân tích đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn hã sá truyền nhiãt trong quá trình cấp đông fillet cá tra.

− Đánh giá đ°ợc Ánh h°ãng cÿa các thông sá công nghã (nhiãt đá, vÁn tác, chiều dày, mÁt đá tă thông) đÁn chi phí và chất l°ợng cấp đơng có hß trợ tă tr°áng t*nh. Trên c¢ sã đó xây dựng đ°ợc chÁ đá cấp đơng phù hợp vßi sÁn phÁm fillet cá tra Viãt Nam.

− Phân tích đ°ợc Ánh h°ãng cÿa tă tr°áng đÁn chất l°ợng sÁn phÁm fillet cá tra sau khi cấp đông dựa trên các tiêu chí nh° màu sÃc, đá cāng, đá đàn hồi, đá dẻo, đá dai và tỷ lã hao hụt khái l°ợng sau rã đơng. Đồng thái, phân tích và so sánh đ°ợc vßi sÁn phÁm fillet cá tra cấp đơng th°¢ng m¿i trên thá tr°áng xuất khÁu.

<b>1.5.2. Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu </b>

<i>a. Đối tượng nghiên cāu </i>

− Fillet cá tra đ°ợc nuôi ã khu vực đồng bằng sơng Cửu Long (cụ thß là tßnh Tiền Giang)

− Cấp đơng gió có sự hß trợ cÿa tă tr°áng.

<i>b. Phạm vi nghiên cāu </i>

Nghiên cāu lý thuyÁt và thực nghiãm quá trình cấp đơng fillet cá tra trên mơ hình cấp đơng gió có hß trợ tă tr°áng, năng suất 2 kg/mẻ.

<b>1.5.3. Nội dung nghiên cąu </b>

Đß thực hiãn đ°ợc các mục tiêu nêu trên thì luÁn án c¿n giÁi quyÁt các vấn đề cụ thß nh° sau:

(i). Tính tốn, xác đánh các thơng sá nhiãt vÁt lý cÿa fillet cá tra theo nhiãt đá dựa trên các thành ph¿n chính.

</div>