Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm - Chương 5 Công nghệ lạnh thực phẩm - Bài 2

XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ, THỜI GIAN VÀ VẬN TỐC LÀM LẠNH I. SẢN PHẨM THỰC PHẨM - MỘT HỆ THỐNG KEO PHỨC TẠP, LÀ ĐỐI TƯỢNG CỦA KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM Mô cơ và tế bào thực phẩm là một cấu trúc keo phức tạp có nhiều cấu tử tan trong nước như alubumin, các muối khoáng, các axit hữu cơ, nhóm vitamin tan trong nước (Vitamin A, B, C) và một số cấu tử tan trong mỡ, dầu khác. Khi hòa tan một chất rắn nào đó vào dung môi tinh khiết thì nhiệt độ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm - Chương 5 Công nghệ lạnh thực phẩm - Bài 2 Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm BÀI 2 : XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ, THỜI GIAN VÀ VẬN TỐC LÀM LẠNH I. SẢN PHẨM THỰC PHẨM - MỘT HỆ THỐNG KEO PHỨC TẠP, LÀ ĐỐI TƯỢNG CỦA KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM Mô cơ và tế bào thực phẩm là một cấu trúc keo phức tạp có nhiều cấu tử tan trong nước như alubumin, các muối khoáng, các axit hữu cơ, nhóm vitamin tan trong nước (Vitamin A, B, C) và một số cấu tử tan trong mỡ, dầu khác. Khi hòa tan một chất rắn nào đó vào dung môi tinh khiết thì nhiệt độ đóng băng của dung dịch sẽ thấp hơn nhiệt độ đóng băng của dung môi tinh khiết. Độ giảm nhiệt độ đóng băng ấy (∆t) hay còn gọi là sự chậm đông, là do giảm áp suất hơi của dung dịch do với áp suất hơi trên dung môi tinh khiết. Từ định luật Bladen và Raun, độ giảm nhiệt độ đóng băng của dung dịch có liên hệ với khối lượng phân tử và nồng độ chất tan, xác định như sau: C ( 0 C) ∆t = .ε M Trong đó: + C: Nồng độ chất tan trong 1000 gam dung môi + M: Phân tử lượng chất tan + ε: Hằng số nghiệm lạnh của phân tử đối với mỗi dung môi nó biểu thị độ giảm nhiệt độ đóng băng khi hòa tan 1 mol chất không điện ly ấy. Đối với nước là dung môi thì ε = 1,848 ≈ 1,850. Dịch bào thực phẩm là dung dịch của nhiều chất tan phức tạp, do đó nhiệt độ đóng băng của nó cũng thấp hơn nhiệt độ đóng băng của nước. Tuy nhiên, với dịch bào thực phẩm thì không thể ứng dụng định luật trên một cách máy móc mà thay vào đấy là một quan hệ tổng quát sự phụ thuộc giữa nhiệt độ kết tinh (tkp) vào thành phần hóa học và cấu trúc hệ keo sinh học trong tế bào thực phẩm. 111 Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm Các thực phẩm như thịt, cá, trừng thì chủ yếu gồm các chất hữu cơ, đặc trưng nhất là prôtit. Phân tử lượng của prôtit rất lớn (từ 17.000 đến 30.000). Do đó độ giảm nhiệt độ đóng băng (∆t) sẽ không lớn. Chẳng hạn, nhiệt độ đóng băng của thịt, kem, trứng, cá nước ngọt, sữa trong khoảng 0,5 ÷ 0,830C. Nhiệt độ đóng băng của rau quả, dao động phụ thuộc vào thành phần hóa học và trong khoảng -1 ÷ -0,60C có loại nhiệt độ đóng băng thấp tới - 2,400C (cam, quýt) và -2,57 (tỏi). Thực phẩm là môi trường rất thích hợp cho các hoạt động của enzim của bản thân thực phẩm và sự phát triển của vi sinh vật từ bên ngoài xâm nhập vào. Việc bảo quản lâu dài thực phẩm nhằm đảm bảo cung cấp nguyên liệu cho ngành sản xuất chế biến thực phẩm (nhất là ngành đồ hộp) và thực phẩm của nhân dân... đòi hỏi phải tiến hành làm lạnh đông và bảo quản lạnh đông thực phẩm: nhiệt độ ở tâm thực phẩm t1 ≤ -60C. Ở điều ấy, một phần lớn nước trong thực phẩm (trước tiên là hầu như toàn bộ nước tự do và nước liên kết yếu) chuyển sang dạng kết tinh rắn. Lượng nước kết tinh ở dạng tinh thể nước đã tinh thiết càng nhiều và như vậy nồng độ dịch bào còn lại ngày càng tăng lên. Do đó, nhiệt độ đóng băng của nó càng giảm. Tuy nhiên, không thể kết tinh toàn bộ lượng nước có trong thực phẩm cho dù có làm lạnh đông nó đến điểm ôtecti (khoảng 650C). Lượng nước kết tinh là một hàm số phụ thuộc vào nhiệt độ của sản phẩm khi làm lạnh đông. Có thể tính là: A .ω ω= (%) B.ω 1+ [ ] lg t + (1 − t kp ) Trong đó: + ω: Tính theo % số lượng nước chung của thực phẩm + A.ω và B.ω: Hằng số thực nghiệm cho từng loại sản phẩm + t và tkp : Nhiệt độ trung bình cuối cùng và nhiệt độ kết tinh của sản phẩm lấy giá trị tuyệt đối Nhưng ngoài ra, nhiều thí nghiệm còn cho thấy ω còn phụ thuộc vào tính chất và hàm lượng nước ban đầu (W) của thực phẩm ấy 112 Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm Khi hạ nhiệt độ thực phẩm đến điểm đóng băng nhưng nước trong tế bào vẫn chưa bắt đầu kết tinh, mà thường phải làm lạnh thực phẩm đến nhiệt độ nào đó thấp hơn điểm đóng băng thì nước mới kết tinh. Đó gọi là hiện tượng quá lạnh của thực phẩm. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới sự quá lạnh của thực phẩm. Trước tiên là phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo hệ thống keo của thực phẩm ấy, đặc tính nhiệt lý của nó thuộc vào tốc độ làm lạnh đông. Chẳng hạn trong kỹ thuật làm lạnh đông nhanh thì do quá lạnh thường từ -6 ÷-110C, cần làm lạnh đông chậm thì dưới -60C. Cho nên trong biểu đồ làm lạnh đông thực phẩm ta thường thấy có điểm gẫy, nhiệt độ của sản phẩm đang giảm xuống dưới điểm đóng băng bỗng nhiên vụt tăng lên quá điểm đóng băng, rồi giữ ...