Bài giảng Nguyên lý bảo quản và chế biến thủy sản

CHƢƠNG 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THỰC PHẨM THỦY SẢN
Bài giảng
Thực phẩm là gì?

NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN &
CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Phi thực phẩm là gì?

Là những phần không ăn được như: đá, xương, gỗ, vỏ,
da, lông …

Tại sao phải bảo quản và chế biến thực phẩm?
Thực phẩm khác nhau theo: địa phương, tập quán, tôn
giáo...
Sự phát triển của tri thức, công nghệ chế biến ngày càng
hoàn thiện.
Thay đổi phương pháp, kỹ thuật chế biến và bảo quản
làm thực phẩm hoàn thiện và con người cải thiện sức
khỏe.

Biến đổi hƣ hỏng

Nhiệm vụ của các
nhà nghiên cứu

Yêu cầu bảo quản TP
Biến đổi hóa học, vật
lý, vi sinh phức tạp
Trạng thái chất lượng tốt

Tổn thất dưỡng chất
và tạo hợp chất không
mong muốn

Khái niệm về bảo quản & chế biến thực phẩm

Bảo quản
• Biến đổi chất, giữ không cho hư
hỏng,

Chế biến
Biến đổi
Các hành động làm
biến đổi dạng...

Tính chất chung của thực phẩm thủy sản
• Tính chất vật lý
• Thành phần hoá học

Không làm • Biến dạng, không biến đổi cấu
trúc,
• Hương vị, màu sắc, thành phần,
nồng độ trong nguyên liệu, trong
chế biến, thành phẩm.

1


Tính chất vật lý

Hình dạng của cá: hình thoi, hình tên, hình dẹp, hình rắn.

Thành phần hóa học
Gồm có: nước, protid, lipid, glucid, muối vô cơ, vitamin, men
(Enzyme), hormone (kích thích tố), chất ngấm ra, sắc tố.

Độ chặt chẽ của thịt cá: đánh giá phẩm chất cá (độ tươi, đàn hồi)
Hàm lượng lipid tỷ lệ nghịch với lượng nước trong cơ thể.
Khối lƣợng riêng (thay đổi theo nhiệt độ)
Sự khác nhau về thành phần hoá học ảnh hưởng đáng kể đến
tốc độ hư hỏng.

Điểm băng
Nhiệt dung riêng C (kcal/kg.oC)
Hệ số dẫn nhiệt λ (w/m.độ)

Thành phần hoá học của động vật thuỷ sản thường khác nhau
theo giống loài, hoàn cảnh sống, trạng thái sinh lý, giới tính,
mùa vụ, thời tiết, …

Protein

Một số protein cơ bản

Thành phần chủ yếu (70-80% tỷ lệ chất khô)
Quan trọng trong sinh trưởng, phát triển, điều hoà hoạt động tế
bào sống
Khi chết, dưới tác động của các yếu tố enzyme, nhiệt độ... sẽ bị
phân giải thành các acid amin, dưới tác động của vi sinh vật gây
nên sự hư hỏng nguyên liệu.

Điểm đẳng điện (pI) khoảng 4,5-5,5. Tại đây protein có tính tan
kém nhất.

Các chất ngấm ra (chứa N)
Ít có giá trị về dinh dưỡng

Nhưng là thành phần tạo giá trị cảm quan cho
nguyên liệu (mùi vị đặc trưng).

Hàm lượng thay đổi tuỳ theo giống loài, độ tuổi, giới tính
….



Myosin



Actin



Actomyosin



Myoalbumin



Myogen



Collagen



Elastin

Một số chất ngấm ra điển hình


Trimethylamine oxide (TMAO)



Acid amin tự do



Urea



Amoniac



Betain

2


Lipid
Trong quá trình chế biến, lipid rất dễ bị oxy hoá khi
điều kiện thuận lợi (nhiệt độ, oxy không khí,
enzyme…).

Lipid
Lipid cá chứa đến 40% acid béo mạch dài (14-22
nguyên tử cacbon) có độ không bão hoà cao
Lipid trong cơ thịt tham gia hình thành mùi vị cá,
có xu hướng tạo mùi lạ

Sản phẩm tạo thành: aldehyde, ceton, xetoacid, …. gây
mùi ôi, khét khó chịu và làm sản phẩm có màu sẫm tối.

Lipid ở động vật thuỷ sản có chứa nhiều vitamin A, D.
Ngoài ra còn có vitamin E có tác dụng chống oxy hoá.

Enzyme
Tạo quá trình tự phân giải của cá sau khi chết: ảnh
hưởng đến mùi vị, trạng thái, cấu trúc.

Sản phẩm của quá trình phân giải do enzyme là nguồn
dinh dưỡng cho vi sinh vật làm tăng nhanh tốc độ hư
hỏng.

NGUYÊN LÝ CÁC QUÁ TRÌNH

BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN

Bản chất là Protein, nên biến tính bởi: nhiệt độ, pH, chất
hoạt hoá, chất ức chế….

Sự cần thiết của việc bảo quản nguyên liệu thuỷ sản
Bảo quản tươi nguyên liệu thuỷ sản

Bảo quản thực phẩm là bao gồm
các hành động giữ không làm biến
đổi chất, không cho hư hỏng,
không biến dạng, không biến đổi
cấu trúc, hương vị, màu sắc, thành
phần, nồng độ trong nguyên liệu,
trong chế biến, thành phẩm.

Đảm bảo cho nguyên liệu vẫn
đạt chất lượng khi chế biến
Chất lượng sản phẩm phụ thuộc
vào chất lượng của nguyên liệu
Do nhu cầu con người thích dùng
các sản phẩm tươi ngon

3


Bảo quản thực phẩm
 Làm cho các quá trình biến
đổi nguyên liệu sau khi chết
diễn ra chậm

 Giữ tươi nguyên liệu trong
thời gian dài khi vận chuyển
từ nguồn nguyên liệu đến
nhà máy chế biến

Các tác nhân gây hƣ hỏng
Chủ yếu xác định những tác nhân đến từ bên ngoài

Chƣơng 2. Nguyên lý bảo quản thứ nhất

“Hạn chế tối đa sự tiếp xúc giữa thực phẩm
và các tác nhân gây hư hỏng”

Tác nhân môi trƣờng
Biến đổi màu sắc thực phẩm, ảnh hưởng
đến các thành phần trong thực phẩm
Ánh sáng

Tác nhân môi trường: (Ánh sáng, Nhiệt độ, Độ ẩm,
Các chất khí, Nước, ký sinh trùng)
Nhiệt độ

Độ ẩm

Thiết bị sản xuất, chế biến
Yếu tố con người

Tác nhân môi trƣờng
Các chất khí: O2, CO2, Ethylen, Clo, SO2, …
Nước: Vi sinh vật tồn tại trong nước ảnh hưởng đến chất

lượng và sự biến đổi thực phẩm, an toàn thực phẩm…
Ký sinh trùng: Trứng giun, sán trong thực phẩm thủy sản
có nguy cơ gây bệnh khi chế biến không đầy đủ để giết
chết chúng.

Thúc đẩy, các quá
trình, phản ứng sinh
hóa…

Ảnh hưởng đến các loại
phản ứng theo độ hoạt động
của nước (Aw)…

Thiết bị sản xuất, chế biến
Vật liệu làm thiết bị
• Đồng, Sắt, Chì, As… có trong thiết bị hoặc bao bì
• Các vật liệu plastic còn chứa các monomer, dung môi,
phụ gia…
• Các chất bôi trơn máy, sản phẩm do sự ma sát, mài
mòn nhiễm vào thực phẩm.

Vệ sinh trang thiết bị kém
• Trang thiết bị sản xuất bám các chất dơ như: bụi bẩn,
thực phẩm cũ,…

4


Yếu tố con ngƣời

Thiết bị sản xuất, chế biến
Trang thiết bị được thiết kế sao cho việc vệ sinh
dễ dàng sau mỗi ca sản xuất, có biện pháp đánh
giá, kiểm tra việc vệ sinh.

Con người mang mầm bệnh trong cơ thể,
người bị thương…

Con người vệ sinh kém: quần áo,
tóc, tay,…gây nhiễm khuẩn

Thiết kế cấu trúc nhà xưởng hợp lý và đảm bảo
an toàn vệ sinh thực phẩm.
Sự nhiễm chéo

Cách thực hành nguyên lý thứ nhất
Tách riêng các phần gây hại ra khỏi thực phẩm

Ứng dụng nguyên lý thứ nhất trong
các phƣơng pháp bảo quản thực tế
sản xuất

Hạn chế sự tiếp xúc của thực phẩm với các tác nhân gây hại

Yếu tố vệ sinh tốt
Ý thức con người

Tách Oxigen để ngăn phản ứng oxi hóa
Tách khí bằng bao gói

Tách khí bằng cách
tạo chân không

Lƣợng khí hòa tan trong nƣớc theo nhiệt độ
Nhiệt độ (độ C)
30
50
70
90

Lƣợng khí hòa tan (mg/l)
7.5
5.5
3.7
1.6

Sử dụng nhiệt

5


Tổ chức SX & An toàn VSTP
• Quy trình sx cá tra fillet đông lạnh

Chƣơng 3
NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỨ HAI

• Quy trình sx đóng hộp, bao gói

LOGO

Nguyên lý bảo quản thứ hai

Khi nguyên lý bảo quản thứ nhất không thể thực
hiện được hoàn hảo

Các tác nhân gây hư hỏng thực phẩm từ bên ngoài

Nguyên lý
bảo quản
thứ hai

Nguyên lý bảo quản thứ hai

“Không cho các tác nhân gây hư hỏng
thực phẩm có điều kiện thuận lợi làm hư
hỏng nhanh thực phẩm”

Các tác nhân tiềm ẩn bên trong

Các phƣơng pháp áp dụng

Làm nhanh tiến
trình xử lý

Các phƣơng pháp áp dụng

Làm khô thực phẩm

Muối ăn

Khí

Phƣơng pháp

Phƣơng pháp
Bảo quản bằng cách
bổ sung đường

Bảo quản bằng
tách nước

Hóa chất

Nhiệt độ
thấp

Phương pháp thẩm thấu

6


Làm nhanh tiến trình xử lý

“Các yếu tố có hại tiếp xúc với thực phẩm cũng cần có thời gian
để làm biến đổi chất lượng thực phẩm”

Làm khô thực phẩm

Các p/ư sinh hóa

Độ hoạt động
của nƣớc (Aw )

Sự phát triển của VSV

Làm nhanh tiến trình xử lý ngay khi thu hoạch là
cách gìn giữ tốt phẩm chất thực phẩm

VD: Cá biển sau khi đánh bắt cần chế biến và tồn trữ càng
nhanh càng tốt. Hạn chế sự biến đổi sinh hóa và vi sinh

Xác định Aw

 Đo độ ẩm không khí cân bằng với thực phẩm
trong môi trường kín.

 Xác định sự biến đổi khối lượng thực phẩm
tương ứng với không khí có độ ẩm xác định.

“Tỉ số áp suất hơi nước của thực phẩm
với áp suất hơi nước
của nước tinh khiết
trong cùng đk nhiệt độ”

Đƣờng đẳng nhiệt và ứng dụng
Biểu diễn Aw theo độ ẩm thực phẩm ở cùng nhiệt độ

 Xác định độ ẩm thực phẩm cần thiết để bảo quản
ổn định.
 Xác định nhiệt độ bảo quản để có độ hoạt động

của nước phù hợp với đk bảo quản.
 Xác định độ ẩm tương đối của không khí thích
hợp trong bảo quản.

Hấp thu & Phản hấp thu
Đường đẳng nhiệt khác nhau khi thực phẩm hấp thu ẩm
hay nhả ẩm
Tạo thành 2 đường gọi là hấp thu và phản hấp thu
Ứng dụng: Phối trộn hỗn hợp có Aw khác nhau, bảo
quản thực phẩm trong môi trường không khí Aw cân
bằng với độ ẩm không khí.

Sự thay đổi nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng đến chất lượng
sản phẩm trong quá trình bảo quản (Mối nguy).

 Với mỗi giá trị hoạt độ nước, đường hấp thu chỉ ra 1 hàm
lượng ẩm tương ứng tại 1 nhiệt độ không đổi.
 Mỗi sản phẩm có một đường hấp thu và phản hấp thu tương
ứng

7


Bảo quản thực phẩm bằng phƣơng pháp tách nƣớc

Tách nƣớc bằng phƣơng pháp sấy

Sản phẩm của quá trình là chất rắn hoặc chất lỏng đậm đặc

Xông khói

Ướp muối

Giữ phẩm chất sản phẩm tương tự sản phẩm tươi

Phụ gia

Độ trương nở sản phẩm còn tốt (độ ẩm sản phẩm)
Làm sạch

Chần

Mang tính ổn định về vi sinh vật

Xử lý trước khi sấy

Hạn chế các phản ứng enzyme cũng như phản ứng Maillard

Các phƣơng pháp sấy

Những biến đổi của sản phẩm do sấy

 Sấy bằng không khí

Hóa học

Protein

Sấy phun
Sấy tầng sôi

 Sấy bằng dẫn nhiệt/bức xạ nhiệt
 Sấy chân không
Sấy giãn nở
Sấy thăng hoa

Sự biến đổi hóa học

Sự hóa nâu không enzyme
Dẫn đến sự sẫm màu, mất giá trị dinh dưỡng (vitamin, acid
amin…).
Phản ứng bị ức chế khi độ ẩm < 1%, nhiệt độ thấp.

Vật lý

Sự hút ẩm trở lại

Biến đổi

Enzyme

Sự mất mùi

Sự biến tính protein

1 Ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm (độ cứng)

2

Làm giảm năng lượng tái hút ẩm khi sử dụng

Sự oxy hóa

Các chất béo, chất màu, vitamin…
Ảnh hưởng đến thời gian bảo quản

3 Làm biến đổi khả năng liên kết

8


Tác dụng của enzyme

Sự mất mùi




Do không xử lý trước khi sấy



Sự hoạt động của enzyme diễn ra tiếp tục



Chuyển hóa không mong muốn (hóa nâu, thủy
phân chất béo…)





Sự di chuyển chất hòa tan ra bề mặt



Sự nóng chảy và di chuyển chất béo



Thay đổi hình dạng (bất thuận nghịch)



Tạo lớp vỏ cứng (do quá nhiệt)

Tách nƣớc bằng thẩm thấu

Mất hương thơm đặc trưng
của thực phẩm

Sử dụng phương pháp
sấy thăng hoa tốt hơn
trong giữ mùi

Sự biến đổi vật lý


Do sự tách các chất bay hơi

Sự hút ẩm trở lại



Do điều kiện tồn trữ



Thay đổi đột ngột nhiệt độ

Bảo quản bằng muối ăn
Được dùng để bảo quản nguyên liệu cũng như bán thành phẩm

Dựa vào sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa nguyên
liệu và môi trường (ưu trương/nhược trương)

“Môi trường có áp suất thẩm thấu càng cao sẽ hút
nước càng mạnh”

[NaCl] = 5%
 Ngừng hoạt động
vi khuẩn gây bệnh

Nồng độ
muối

[NaCl] = 10%
 Kiềm chế hoạt động của
vi sinh vật thông thường

Text

Nồng độ muối càng cao thì tác dụng bảo quản càng cao

Ướp muối không chỉ có tác dụng bảo quản mà còn sản xuất ra
các mặt hàng như cá ướp muối, mực ướp muối, khô…

9


Ứng dụng thực tế

% NaCl trong Aw
dung dịch
10
0.94

VSV bị ức chế
Cl. Botulinum, Samonella

16

0.90

Vi khuẩn phổ biến

22

0.86

Staphylococci, nấm men

 Nồng độ và phương pháp được chọn lựa theo
cách sử dụng sau cùng.
 Cá muối trên 25% mất nhiều chất hòa tan
 Cá muối trung bình 15% và nhẹ 6-10% muối
kết hợp với tồn trữ lạnh 2oC thích hợp trong bảo
quản bán thành phẩm.

Phƣơng pháp sử dụng khí

Khí O2

Tính chất trơ, không mùi, ít tan.

Khí Nitơ

Bảo vệ cơ học các sản phẩm bao gói
Hạn chế sự oxy hóa các sắc tố, mùi hương, chất béo
Gián tiếp làm ngưng hoạt động VSV
Khí CO2
Ức chế sự phát triển và tốc độ sinh sản
của vi khuẩn hiếu khí

Dùng đóng gói thịt tƣơi, tạo màu đỏ Oxymyoglobine bảo đảm
màu đỏ đẹp của thịt

Dùng đóng gói cá tƣơi, khống chế sự phát triển các mầm
vi khuẩn yếm khí.

Có tính acid yếu khi sử dụng nhiều
Cản trở tiến trình sinh tổng hợp Ethylene

Một số ứng dụng

Ứng dụng với sản phẩm cá

Các sản phẩm khô



Dùng hỗn hợp khí từ 60-80% CO2



Ngừa sinh độc tố của Clostridium botulinum
bằng cách thêm Oxy đạt 10%



Bao gói, giữ ở nhiệt độ gần 0o C.

Các sản phẩm có độ ẩm trung gian
Dùng hỗn hợp Nitơ-CO2 kéo dài thời gian bảo quản
Liên quan mật thiết với Aw của sản phẩm

Các sản phẩm có độ ẩm cao
Tùy theo yêu cầu, sẽ sử dụng khí CO2 với nồng độ khác nhau
Kết hợp kiểm soát nhiệt độ bảo quản

10


Phƣơng pháp sử dụng nhiệt độ thấp
1

Các loại VSV gây hư hỏng thực phẩm
VSV ưa nóng: 40oC ÷ 65oC

Nhược điểm & khắc phục
(a) Các loại độc tố không bị biến đổi khi bảo quản lạnh
(b) Nấm mốc có thể tồn tại

VSV ưa ấm: 24oC ÷ <40oC
VSV ưa lạnh: -10oC ÷ <24oC
2

Kết hợp với các phương pháp khác như:
 Hóa chất

Nhóm VSV ưa lạnh gây hư hỏng thực phẩm



Pseudomonas: làm cho thực phẩm có màu xanh hoặc sẫm tối



Achromobacter



Nấm mốc



Nấm men ưa lạnh

 Các tia bức xạ, siêu âm…

Các phƣơng pháp lạnh đông thực phẩm

Ứng dụng phƣơng pháp bảo quản lạnh

Lạnh đông chậm

 Nhiệt độ không khí >-25oC



Sinh lạnh tự nhiên



Sinh lạnh nhân tạo

 Vận tốc đối lưu <1m/s
 Thời gian kéo dài 15-20 giờ
 Cấu trúc tế bào bị phá hủy

Dùng nước đá (nóng chảy)
Dùng hỗn hợp đá với muối (hòa tan)
 Dùng CO2 (đá khô, sự thăng hoa)
 Dùng thiết bị lạnh (tác nhân lạnh: NH3 CH3Cl…)



Lạnh đông nhanh

 Nhiệt độ không khí ≤-35oC
 Vận tốc đối lưu: 3÷5m/s
 Thời gian kéo dài 2-10 giờ
 Tinh thể đá tạo thành ở tế bào và gian bào nhiều và nhỏ

Sử dụng hóa chất bảo quản



Acid hóa môi trường
Sử dụng chất sát trùng


Acid Benzoic (C6H5COOH)
Sulfur dioxide (SO2)
 Rượu Ethylic (C2H5OH)
 Acid acetic (CH3COOH)
 Acid sorbic
 Thành phần trong xông khói
 Các muối Nitrit, Nitrat
 H2O2





Acid hóa môi trƣờng

“Là phương pháp chống hư hỏng thực phẩm do VSV gây ra
bằng cách cho vào một lượng acid vô cơ, hữu cơ hoặc cho
lên men”

Sử dụng chất chống oxy hóa

11


Tác dụng của acid môi trƣờng đến VSV
VSV

pH

Vi khuẩn gây thối

4,4 ÷ 5,0

Vi khuẩn Butyric

4,5

 VSV gây hư hỏng sp thường hoạt động ở môi
trường kém acid, vì vậy hạ pH môi trường.

 pH thấp khử hoạt tính của enzyme, khử hoạt động

Vi khuẩn đường ruột

5,0 ÷ 5,5

hệ thống vận chuyển ion, chất dinh dưỡng vào bên

Vi khuẩn lactic

3,0 ÷ 4,5

trong tế bào.

Nấm men

2,5 ÷ 3,5

Nấm mốc

1,2 ÷ 3,0

Các phương pháp sử dụng
Phương pháp hóa học

 Ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tế bào
VSV.

Sử dụng các chất sát trùng
Yêu cầu của chất sát trùng sử dụng

Bổ sung acid vô cơ: H3PO4 , H2SO4 , HCl…
Bổ sung acid hữu cơ: Acid citric, acid acetic, acid tartric…

 Liều lƣợng nhỏ, có tác dụng diệt trùng
 Không độc đối với cơ thể ngƣời

Phương pháp lên men
Quá trình lên men tạo pH thấp làm ức chế hoạt động của
VSV, bảo quản được sản phẩm

 Dễ tách khỏi sản phẩm khi chế biến
 Không làm biến đổi sản phẩm (mùi, vị,
cấu trúc) theo chiều hƣớng xấu
 Trơ với bao bì, thiết bị

Sản phẩm lên men: rượu, acid acetic, acid lactic.

Sulfur Dioxide (SO2)



Kháng khuẩn, nấm mốc



Chống p/ư hóa nâu có enzyme hoặc không enzyme



Ổn định Vit C



SO2 có tác dụng mạnh trong môi trường acid



Dùng bảo quản bán thành phẩm

Acid Benzoic

 Sử dụng muối (Natri benzoat) vì dễ tan
 Cường độ sát trùng phụ thuộc vào pH
 Tác dụng mạnh đến nấm men, nấm mốc

12


Acid sorbic


Tác dụng mạnh đến nấm men, nấm mốc



pH =5 hoạt động mạnh



Môi trường acid ít bị phân ly (tính sát trùng cao)



Sử dụng dạng muối (Natri, Kali sorbat) lượng dùng

Acid sorbic

pH
3
4
5
6
7

tăng 30-50% so với acid.


Nồng độ phân ly
2%
14%
63%
94%
99,4%

Kết hợp đun nóng

Các thành phần trong xông khói



Tạo mùi vị, màu sắc đặc trưng

Chống oxy hóa sản phẩm
 Các thành phần chống sự phát triển VSV


 Formaldehyde, Aldehyde,
 Acid

Các muối Nitrit, Nitrat (Na, K)


Giữ màu đỏ của thịt (Nitrosomyoglobin)



Chống sự sinh độc tố của vk Cl. Botulinum



pH giảm, tính chất kháng khuẩn tăng



Tạo mùi vị đặc biệt cho thịt ướp muối

Cetone

formic, Acid acetic.

rượu…

 Nước và

Sử dụng chất chống oxy hóa
 Chống oxy hóa chất béo

Sử dụng chất chống oxy hóa



BHA (Butyl Hydroxyl Anizol) (0,01-0,02%)

Hóa chất chống phản ứng hóa nâu
Các yếu tố tạo nên p/ư hóa nâu:



BHT (Butyl Hydroxyl Toluen)




Tocopherol (Vit E) (δ>γ>β>α)


Chất nền thích hợp
Hệ enzyme oxy hóa (Polyphenoloxydase)
Hiện diện Oxy
Oxy hóa hợp chất quinon

hydroquinon

Phương pháp ngăn ngừa:
Tránh tiếp xúc với oxy (nước muối, acid)
Sử dụng nhiệt độ tiêu diệt hệ enzyme
 Sử dụng hóa chất ức chế hệ enzyme (SO2 , acid
ascorbic, acid citric, NaCl…)



13


Nguyên lý bảo quản thứ ba

Chƣơng 4
NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỨ BA

“Bảo quản thực phẩm bằng cách tiêu diệt
mầm mống gây hư hỏng thực phẩm”

LOGO

Sử dụng nhiệt độ cao trong xử lý

Các biện pháp tiêu diệt mầm mống gây hư hỏng

Xử lý sơ bộ nguyên liệu

Sử dụng nhiệt độ cao, thời gian ngắn

Chỉ ức chế một phần VSV và hệ enzyme
Sử dụng
nhiệt độ cao Thanh trùng
nhiệt
trong xử lý

Tiệt trùng

Thanh trùng
vật lý

Sử dụng nhiệt độ cao trong xử lý chế biến nguyên liệu

Ứng dụng

Giữ màu sắc nguyên liệu tươi sáng

Chần

Hấp

Vô hoạt enzyme pectinase

Đun nóng
Tiêu diệt VSV
Tiêu diệt vi sinh vật và enzyme

Chiên

14


Thanh trùng nhiệt

Ứng dụng

Nhiệt độ xử lý dưới điểm sôi của nước

Tiêu diệt VSV chịu nhiệt gây ảnh hưởng sức khỏe

Kéo dài thời gian bảo quản
Vẫn còn chứa VSV có khả năng phát triển

Tiệt trùng



Tiêu diệt hoàn toàn VSV



Xử lý ở nhiệt độ cao (121oC)



Làm thay đổi tính chất sản phẩm

Thanh trùng vật lý







Tia bức xạ điện ly

Sóng siêu âm

Phần III
NGUYÊN LÝ CÁC QUÁ TRÌNH
CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Lọc thanh trùng

15


Chƣơng 5. NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TRONG
CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

TÍNH CHẤT CẢM QUAN VÀ GIÁ TRỊ DINH DƢỠNG CỦA
THỰC PHẨM

Tính chất cảm quan
Tính chất cảm quan và giá trị dinh dƣỡng của thực phẩm

Cân bằng vật chất và năng lƣợng

Màu sắc
Cơ học lƣu chất

Truyền nhiệt

CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG
Định luật bảo toàn khối lượng được biểu diễn:

Cấu trúc

Mùi vị
Giá trị dinh dưỡng

CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG
 Công thức biểu diễn:
∑mR = ∑mP+∑ mW+∑mS

Khối lượng vào = Khối lượng ra + Khối lượng trữ lại

Nguyên liệu= Sản phẩm + Chất thải ra + Vật chất trữ lại

CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG
Nếu không có sự biến đổi hóa học xảy ra trong quy trình,
định luật bảo toàn khối lượng sẽ được áp dụng cho mỗi
phần tử, đối với phần tử A, được biểu diễn như sau:

 Trong đó
∑mR : Tổng khối nguyên liệu
∑mP: Tổng khối sản phẩm
∑ mW: Tổng khối chất thải ra.

∑mS: Tổng khối trữ lại trong sản phẩm.

CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG
Tuy nhiên trong thực tế, có sự biến đổi trong quá trình
chế biến, vì vậy phương trình được biểu diễn như sau:
mA= mAP + mAW + mAU

mA trong nguyên liệu = mA trong sản phẩm + mA trong
chất thải + mA trữ trong quy trình

mAU: lượng thất thoát không biết

16


CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG

CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG

Vì vậy phương trình cân bằng vật chất được viết lại như sau:

Định luật bảo toàn năng lượng cũng tương tự như bảo toàn vật
chất nghĩa là năng lượng đưa vào quá trình sẽ cân bằng với
năng lượng thải ra và năng lượng tích trữ:

Nguyên liệu = Sản phẩm + chất thải + tồn trữ + tổn thất

Năng lƣợng vào = Năng lƣợng ra + Năng lƣợng tích trữ

CƠ HỌC LƢU CHẤT

CƠ HỌC LƢU CHẤT
Tĩnh lực học chất lỏng

Đối với thực phẩm lỏng, dạng bột mịn, dạng rời nhỏ… được
xem như là lưu chất và được vận chuyển bởi hệ thống ống
dẫn hoặc thiết bị trong các công đoạn sản xuất

Nghiên cứu các định luật cân bằng và tác dụng của
chất lỏng lên các vật thể rắn ở trạng thái yên tĩnh khi
tiếp xúc với nó.
Động lực học chất lỏng
Nghiên cứu các định luật chuyển động của chất lỏng
và tác dụng của chất lỏng đang chuyển động lên các
vật rắn cùng chuyển động hay đứng yên khi tiếp xúc
với nó.

CƠ HỌC LƢU CHẤT
Tĩnh lực học chất lỏng
(a) Đặc tính của tĩnh lực học của chất lỏng là áp suất tác động
lên bình chứa
(b) Ứng dụng trong thiết kế các bồn chứa, thiết bị sản xuất,
bảo đảm việc sử dụng chất liệu chịu lực chính xác cho
thiết bị
(c) Áp lực này cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi của chất
lỏng, điều này quan trọng trong thiết kế các thiết bị bốc hơi
cô đặc.

CƠ HỌC LƢU CHẤT
Động lực học chất lỏng

Phƣơng trình Bernoulli

17


CƠ HỌC LƢU CHẤT

CƠ HỌC LƢU CHẤT

Lớp màng mỏng


Trong đó:
P: áp suất (Pa)
: khối lượng riêng lưu chất. (kg/m3).
g: Gia tốc trọng trường (9,81m/s2).
ν: vận tốc lưu chất (m/s).
z: độ cao (m)

Các chế độ của dòng lƣu chất

Chuẩn số Reynold
Tính chất của dòng chảy được đặc trưng bằng số không thứ nguyên
gọi là chuẩn số Reynold được xác định theo biểu thức sau:

Re 

Dv

Lớp màng mỏng

Chế độ chảy tầng

Chế độ chảy rối



 Trong đó
 D: đường kính ống dẫn (m).
 v: vận tốc trung bình (m/s)
 : khối lượng riêng lưu chất (kg/m 3).
 μ: Độ nhớt lưu chất (Ns/m 2).

TRUYỀN NHIỆT
Có 3 trường hợp:
Re<2100: Dòng chảy của lưu chất là dòng chảy tầng.

Re>4000: Dòng chảy của lưu chất là dòng chảy xoáy rối.

Nhiệt có thể đƣợc truyền theo 3 phƣơng pháp
 Dẫn nhiệt
 Đối lưu nhiệt
 Bức xạ nhiệt

2100 ≤ Re ≤ 4000: Trạng thái dòng chảy của lưu chất được gọi
là trạng thái chuyển tiếp (transitional), lưu chất có thể ở trạng
thái chảy tầng hoặc chảy rối tùy từng thời điểm khác nhau.

18

Cơ chế quá trình truyền nhiệt

Bức xạ nhiệt: là sự truyền nhiệt bằng sóng điện từ.
Quá trình truyền nhiệt ổn định

Dẫn nhiệt: là sự di chuyển nhiệt bởi quá trình truyền
năng lượng phân tử trực tiếp vào bên trong vật rắn (ví
dụ như bao bì hay thực phẩm rắn).

“Khi có sự biến thiên nhiệt độ là hằng số giữa hai vật liệu.
Lượng nhiệt truyền vào cân bằng với lượng nhiệt thoát ra bên
ngoài vật liệu và không có sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu”

Đối lưu nhiệt: là sự truyền nhiệt bởi nhóm các phân tử di chuyển
do sự khác nhau về khối lượng riêng (như đốt nóng không khí)
hoặc do kết quả của sự khuấy trộn (khuấy chất lỏng).

Dẫn nhiệt ổn định
Trong điều kiện ổn định, lượng nhiệt được truyền do
dẫn nhiệt được xác định theo công thức

Q

kA(1   2 )
x

 Trong đó:
Q: lượng nhiệt truyền (J/s).

k: Hệ số dẫn nhiệt (J/m.s.K) or (W/m.K)
A: Diện tích bề mặt (m2)
θ1 – θ2 : Biến thiên nhiệt độ ( oC, K)
x: Độ dày vật liệu (m).

Dẫn nhiệt ổn định
Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm ảnh hưởng bởi nhiều nhân tố
liên quan đến tính chất của thực phẩm
 Cấu trúc tế bào
 Lượng không khí giữa các tế bào
 Hàm lượng ẩm
 Nhiệt độ và áp suất môi trường
Sự giảm hàm ẩm dẫn đến sự giảm hệ số dẫn nhiệt, điều này quan trọng
trong việc ứng dụng trong các quá trình chế biến như sự dẫn nhiệt vào
trong thực phẩm để tách nước
(ví dụ như quá trình sấy, chiên, sấy lạnh...)

Dẫn nhiệt bất ổn định
Những yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong
quá trình chế biến
• Nhiệt độ môi trường
• Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm
• Nhiệt dung riêng của thực phẩm

Dẫn nhiệt bất ổn định
Hệ số khuếch tán nhiệt liên hệ với hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung
riêng và khối lượng riêng của thực phẩm

a 

k

c

Trong đó:
a: Hệ số khuếch tán nhiệt (m2/s).
k: Hệ số dẫn nhiệt (W/m.K)
ρ: Khối lượng riêng (kg/m3)
c: Nhiệt dung riêng (J/kg.K)

19


Dẫn nhiệt bất ổn định

Đối lƣu nhiệt

 Phương trình cơ bản trong dẫn nhiệt bất ổn định

d
k d 2 .
 . 2
dt c dx

Khi chất lỏng hoặc khí được sử dụng làm môi chất, lượng nhiệt
truyền từ bề mặt lưu chất đến bề mặt thực phẩm được tính
theo công thức

Q = hs.A(θb – θs)
Trong đó:

Q: lượng nhiệt truyền (J/s).

 dθ/dt : Biến thiên nhiệt độ theo thời gian.

A: Diện tích bề mặt (m2).
θs: Nhiệt độ bề mặt (K)
θb: Nhiệt độ khối chất lỏng (K)
hs: Hệ số truyền nhiệt bề mặt (W/m2.K).

Giá trị hệ số truyền nhiệt bề mặt
Vật liệu

hs (W/m2K)

Lĩnh vực ứng dụng

Chất lỏng sôi

2400-60.000

Cô đặc

Hơi bão hòa ngưng tụ

12.000

Đồ hộp, Cô đặc

Hơi ngưng tụ
Với 3% không khí

Với 6% không khí

3500
1200

Ammoniac ngưng tụ

6000

Các chuẩn số không thứ nguyên

Chuẩn số Nusselt

Nu 

Chuẩn số Prandlt

Pr 

Đồ hộp

hc D
k

c p .

Lạnh đông

Chất lỏng chảy trong ống
Độ nhớt thấp

Độ nhớt cao

1200-6000
120-1200

Không khí chuyển động (3m/s)

30

Lạnh đông, nướng

Không khí tĩnh

6

Trữ lạnh

Thanh trùng
Cô đặc
Chuẩn số Grashof

Gr 

k

D 3  2 g

2

Các chuẩn số không thứ nguyên

1

Trong đó
 hc: Hệ số đối lưu nhiệt trên bề mặt lỏng-rắn

(W/m2.K)

 D: Kích thước (chiều dài, đường kính) (m)
 k: Hệ số đối lưu nhiệt của lưu chất (W/m.K)
 cp: Nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi (J/kg.K)
 ρ: khối lượng riêng (kg/m3)

Đối với trường hợp chảy tầng trong ống

Nu  1.62.(Re . Pr

D 0.33
)
L

Với L: chiều dài ống dẫn, khi (Re.PrD/L)> 120 và tất cả các
tính chất vật lý được đo ở nhiệt độ trung bình của môi trường

 μ: Độ nhớt (Ns/m2)
 g: gia tốc trọng trường (m/s2)
 β: Hệ số giãn nở nhiệt (m/K)
 Δθ: Biến thiên nhiệt độ (K)

20

2

Đối với chế độ chảy rối trong ống

Nu  0.023(Re) 0.8 (Pr)n
Trong trường hợp gia nhiệt n=0.4 và trường hợp làm nguội n=0.3

 a  b 

Q  1.x
1

 
A  ha .k hb 

Vận chuyển cùng chiều và ngƣợc chiều trong
thiết bị trao đổi nhiệt
Tổng nhiệt trở của dòng nhiệt được đặc trưng bằng hệ số
truyền nhiệt tổng quát U (Wm-2K-1) và lượng nhiệt truyền
sẽ được tính theo công thức

Q=UA(θa – θb)
Hệ số truyền nhiệt tổng quát là thông số quan trọng để
đánh giá hiệu quả của quá trình gia nhiệt hay làm nguội
đối với các loại thiết bị truyền nhiệt khác nhau

Tính toán thời gian gia nhiệt trong quy trình gián đoạn
Sự chênh lệch nhiệt độ trung bình logarith trong tính toán

 m 

1   2
ln( 1 /  2 )

t

mc   h   i
ln
UA   h   f






Với
m: khối lượng (kg)

Trong đó nhiệt độ θ1 cao hơn nhiệt độ θ2

c: nhiệt dung riêng (J/kg.K)
θh: nhiệt độ môi chất (oC).
θi: Nhiệt độ ban đầu (oC).
θf: Nhiệt độ cuối (oC).
A: Diện tích bề mặt (m2)

21

Nguồn nhiệt và những phƣơng pháp ứng dụng trong
thực phẩm

Ƣu điểm và giới hạn của từng loại nhiên liệu
Điện

Gas

Nhiên liệu lỏng

Nhiện liệu
rắn

Năng lượng trên đơn vị khối lượng hoặc thể
tích

Thấp

Cao

Trung
bìnhCao

Chi phí/ kJ năng
lượng

Cao

Thấp

Thấp

Thấp

Chi phí thiết bị truyền
nhiệt

Thấp

Thấp

Cao

Cao

Hiệu quả sử dụng
nhiệt

Cao

Trung bình  Cao

Trung bình  Thấp

Thấp

Sự tiện dụng

Cao

Cao

Thấp

Thấp

Mức nguy hiểm do
cháy nổ

Thấp

Cao

Thấp

Thấp

Khả năng gây nhiễm
thực phẩm

Thấp

Thấp

Cao

Cao

Chi phí lao động và

điều khiển

Thấp

Thấp

Thấp

Cao

Nguồn nhiệt





Điện
Gas
Dầu
Những nhiên liệu dạng rắn như anthracite, than đá, gỗ
và than gỗ chỉ được sử dụng ở mức độ nhỏ.

Phương pháp truyền nhiệt
 Phương pháp truyền nhiệt trực tiếp
 Phương pháp truyền nhiệt gián tiếp

Những ảnh hƣởng của nhiệt đến sản phẩm
thực phẩm

Trị số D và z

Thời gian giảm số lượng 10 lần (trị số D)
Vi sinh vật

Giá trị D khác nhau đối với những loại vi sinh vật khác
nhau và D càng lớn thì khả năng chịu nhiệt càng cao

Dinh dưỡng và tính chất cảm quan

Trị số D

z là trị số nhiệt độ (tính bằng độ C) yêu cầu gia tăng
để làm thay đổi trị số D 10 lần

Trị số D
Có hai vấn đề quan trọng nảy sinh từ trị số D
Số lượng vi sinh vật ban đầu càng nhiều, thời gian làm
giảm số lượng đến mức cần thiết càng dài.
Do sự tiêu diệt vi sinh vật diễn ra theo hàm logarith, vì vậy
theo lý thuyết là chỉ có thể tiêu diệt toàn bộ số lượng vi
sinh vật với thời gian vô hạn

22


Trị số z

Khả năng kháng nhiệt của VSV
Phụ thuộc vào các yếu tố

Loại vi sinh vật:
Những loại vi sinh vật khác nhau thì khả năng kháng nhiệt
khác nhau, bào tử có khả năng kháng nhiệt cao hơn tế bào
sinh trưởng.
Điều kiện phát triển của tế bào hoặc tạo thành bào tử
Nhiệt độ: Bào tử sinh ra ở nhiệt độ cao sẽ có khả năng
kháng nhiệt cao hơn bào tử sinh ra ở nhiệt độ thấp
hơn.
Giai đoạn phát triển của vi sinh vật.
Môi trường phát triển (ví dụ như muối khoáng và acid béo ảnh
hưởng đến tính kháng nhiệt của bào tử).

Khả năng kháng nhiệt của VSV
Phần III. NGUYÊN LÝ CÁC QUÁ TRÌNH
CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Điều kiện xử lý nhiệt
pH của thực phẩm
Độ hoạt động của nước

Chương VI
CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN
NHIỆT ĐỘ THƯỜNG

Thành phần của thực phẩm

Môi trường và điều kiện sống

Quá trình làm sạch nguyên liệu
“Là quá trình phân chia vật chất nhằm tách những

tạp chất có hại cho sức khỏe hoặc không thể chấp
nhận được về mặt cảm quan tồn tại trong thực phẩm
và giảm lượng vi sinh vật nhiễm vào nguyên liệu”

Quá trình làm sạch nguyên liệu
 Hiệu quả cao, hao hụt ít
 Tạp chất tách ra hoàn toàn sau quá trình
 Thiết kế thiết bị để giới hạn sự nhiễm trở lại

Yêu cầu

 Giảm hư hỏng sản phẩm tối thiểu
 Thể tích và lưu lượng nước thải thấp nhất

23


Quá trình làm sạch nguyên liệu

Quá trình làm sạch nguyên liệu

Phƣơng pháp ƣớt
Phương pháp làm sạch
Các loại thiết bị sử dụng
Phương pháp ướt

- Máy rửa dạng phun
- Máy rửa dạng chà
- Máy rửa dùng siêu âm

Phương pháp khô

Page 139

Page 140

Quá trình làm sạch nguyên liệu

Page 141

Quá trình làm sạch nguyên liệu

Page 142

Quá trình làm sạch nguyên liệu

Quá trình làm sạch nguyên liệu

Phƣơng pháp khô
- Làm sạch bằng khí động
- Làm sạch bằng nam châm
- Các loại sàng

Page 143

Page 144

24

Quá trình làm sạch nguyên liệu
Phƣơng pháp ƣớt
Ưu điểm

Phƣơng pháp khô

Không gây ra bụi

Sản phẩm khô sau
quá trình.

Thực phẩm ít bị hư hỏng

Quá trình làm nhỏ kích thước
Đối với chất rắn

Thiết bị nhỏ gọn
Xử lý nguyên liệu kích thước lớn
Chi phí thấp
Hiệu quả cao

Nhược
điểm

Lượng nước sử dụng lớn

Sinh bụi

Thiết bị lớn

Dễ gây cháy nổ

Chi phí xử lý nước thải cao.

Ô nhiễm không khí

Page 145

“Là quá trình trong đó kích thước trung bình của các vật liệu
rắn được giảm xuống bởi tác động của quá trình nghiền,
ép, hoặc lực va đập”

Page 146

Quá trình làm nhỏ kích thước

Quá trình làm nhỏ kích thước

Mục đích quá trình
Gia tăng bề mặt tiếp xúc, tăng hệ số truyền nhiệt, khuếch tán

Đối với chất lỏng

Khâu trung gian trong quá trình chế biến tiếp theo

“Làm nhỏ kích thước các hạt chất lỏng không tan
lẫn vào nhau như những hạt dầu trong nước
được gọi là đồng hóa hoặc nhũ hóa”

Kết hợp với rây để chia ra nhiều loại sản phẩm

Làm sản phẩm đạt kích cỡ yêu cầu
Tạo kích thước nguyên liệu đồng đều
Đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm: thay đổi cấu trúc

Page 147

Page 148

Quá trình làm nhỏ kích thước

Quá trình làm nhỏ kích thước

Giản đồ lực tác động với các dạng thực phẩm khác nhau
Thực phẩm rắn

Có 3 loại lực cơ học tác động
Lực nén ép
Lực va đập
Lực cắt xé

Page 149

Page 150

25