Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
16:7
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Tôi
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
16:7
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh
Sửa bởi
Trung tâm Nghiên
cứu Kỹ thuật Quy trình và Điện lạnh Thực phẩm Judith A. Evans (FRPERC)
Đại học Bristol, Vương quốc Anh
iii
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
16:7
C 2008 của Nhà xuất bản Blackwell Ltd
Tòa soạn của Nhà xuất bản Blackwell:
Nhà xuất bản Blackwell Ltd, 9600 Đường Garsington, Oxford OX4 2DQ, Vương quốc Anh
ĐT: +44 (0)1865 776868
Nhà xuất bản Blackwell Professional, 2121 State Avenue, Ames, Iowa 50014-8300, Hoa Kỳ
Điện thoại: +1 515 292 0140
Nhà xuất bản Blackwell Asia Pty Ltd, 550 Swanston Street, Carlton, Victoria 3053, Úc
ĐT: +61 (0)3 8359 1011
Quyền của Tác giả được xác định là Tác giả của Tác phẩm này đã được khẳng định theo Đạo luật Bản quyền, Thiết kế và Bằng sáng
chế năm 1988.
Đã đăng ký Bản quyền. Không phần nào của ấn phẩm này được phép sao chép, lưu trữ trong hệ thống truy xuất hoặc truyền đi dưới bất
kỳ hình thức nào hoặc bằng bất kỳ phương tiện nào, điện tử, cơ khí, sao chụp, ghi âm hoặc cách khác, trừ khi được cho
phép bởi Đạo luật Bản quyền, Thiết kế và Bằng sáng chế năm 1988 của Vương quốc Anh, mà không có sự cho phép trước của nhà xuất bản.
Các tên gọi được các công ty sử dụng để phân biệt sản phẩm của họ thường được coi là nhãn hiệu. Tất cả tên thương hiệu và tên sản
phẩm được sử dụng trong cuốn sách này đều là tên thương mại, nhãn hiệu dịch vụ, nhãn hiệu hoặc nhãn hiệu đã đăng ký của chủ sở
hữu tương ứng. Nhà xuất bản không liên kết với bất kỳ sản phẩm hoặc nhà cung cấp nào được đề cập trong cuốn sách này.
Ấn phẩm này được thiết kế để cung cấp thông tin chính xác và có thẩm quyền liên quan đến chủ đề được đề cập. Nó được bán với sự
hiểu biết rằng Nhà xuất bản không tham gia vào việc cung cấp các dịch vụ chuyên nghiệp. Nếu cần có lời khuyên chuyên môn hoặc sự
hỗ trợ chuyên môn khác thì nên tìm kiếm dịch vụ của một chuyên gia có thẩm quyền.
Xuất bản lần đầu năm 2008 bởi Blackwell Publishing Ltd
ISBN: 978-1-4051-5478-9
Dữ liệu Danh mục Xuất bản của Thư viện Quốc hội Khoa học và
công nghệ thực phẩm đông lạnh / do Judith A. Evans biên tập.
P. cm.
Bao gồm tài liệu tham khảo và chỉ mục.
ISBN-13: 978-1-4051-5478-9 (bìa cứng : giấy không chứa axit)
ISBN-10: 1-4051-5478-0 (bìa cứng : giấy không chứa axit) 1. Thực phẩm đông lạnh.
I. Evans, Judith A. (Judith Anne), 1962TP372.3.F768 2008 664
.02853–dc22
2007033156
Bản ghi danh mục cho tựa sách này có sẵn tại Thư viện Anh
Lấy bối cảnh 10/12 pt Times của Aptara Inc., New Delhi, Ấn Độ
Được in và đóng bìa tại Singapore bởi COS Printers Pte Ltd
Chính sách của nhà xuất bản là sử dụng giấy vĩnh viễn từ các nhà máy thực hiện chính sách lâm nghiệp bền vững và được sản
xuất từ bột giấy được xử lý bằng phương pháp không chứa axit và không chứa clo cơ bản.
Hơn nữa, nhà xuất bản đảm bảo rằng giấy văn bản và bìa bìa được sử dụng đã đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm định môi trường được chấp
nhận.
Để biết thêm thông tin về Blackwell Publishing, hãy truy cập trang web của
chúng tôi: www.blackwellpublishing.com
iv
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
16:7
Nội dung
Người đóng góp
vii
Lời nói đầu
ix
1 Đặc tính nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh
Paul Nesvadba
1
2 Ảnh hưởng của đông lạnh đến đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 26
Mark Berry,John Fletcher,Peter McClure,Joy Wilkinson
3 Mô hình hóa các quá trình đông
51
lạnh Q. Tuan Pham
4 Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, tủ đông
81
Andy Pearson
5 quy trình đóng băng mới nổi và mới lạ
Kostadin Fikiin
101
6 Đông lạnh thịt
Steve James
124
7 Đông lạnh cá Ola
151
M. Magnussen, Anne KT Hemmingsen, Vidar Hardarsson,
Tom S. Nordtvedt, Trygve M. Eikevik
8 Đông lạnh trái cây và rau quả
165
Cristina LM Silva, Elsa M. Gon¸calves,
Teresa RS Brand˜ao
9 Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng
184
miệng Alain LeBail, H. Douglas Goff
10 Phát triển sản phẩm đông lạnh cho thị trường và đông lạnh thực phẩm
Bữa ăn chuẩn bị sẵn
205
Ronan Gormley
11 Kho đông lạnh
Noemi E. Zaritzky
224
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
16:7
vi Nội dung
12 Sấy đông
248
Andy Stapley
13 Vận chuyển thực phẩm đông lạnh
276
Girolamo Panozzo
14 trưng bày bán lẻ đông lạnh
303
Giovanni Cortella
15 Xử lý của người tiêu dùng đối với thực phẩm đông lạnh
325
Onrawee Laguerre
Mục lục
347
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
16:7
Người đóng góp
Mark Berry
Ronan Gormley
Unilever Plc, Sharnbrook
Trung tâm nghiên cứu thực phẩm Ashtown
Bedfordshire, Vương quốc Anh
(Teagasc) Ashtown, Dublin
Ireland
Thương hiệu Teresa RS
˜ao Escola Superior de Biotecnologia
Vidar Hardarsson
Đại học Cat `olica Portuguesa
Nghiên cứu năng lượng SINTEF
Porto, Bồ Đào Nha
Trondheim, Na Uy
Giovanni Cortella
Anne KT Hemmingsen SINTEF
Khoa công nghệ năng lượng
Nghiên cứu Năng lượng
Đại học Udine
Trondheim, Na Uy
Udine, Ý
Steve James
Trygve M. Eikevik
Quy trình và làm lạnh thực phẩm
Đại học Khoa học và Công nghệ Na
Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật
Uy, Trondheim, Na Uy
(FRPERC), Langford
Bắc Somerset, Vương quốc Anh
Kostadin Fikiin
Khoa học và Công nghệ Điện lạnh
Onrawee Laguerre
Đại học Kỹ thuật Sofia
Đơn vị nghiên cứu quá trình làm lạnh
Bulgaria
Cemagref,
Antony, Pháp
John Fletcher
Unilever Plc, Sharnbrook
Alain LeBail
Bedfordshire, Vương quốc Anh
`
ENITIAA (Ecole Nationale
H. Douglas Goff
Kỹ thuật des Industries Agricoles et
D'Ing'eneurs des
Khoa Khoa học Thực phẩm Đại
Thực phẩm dinh dưỡng), UMR GEPEA,
học Guelph Guelph,
Nantes, Pháp
Ontario, Canada
Ola M. Magnussen
Elsa M. Gon¸calves
SINTEF Nghiên cứu Năng
Departamento de Tecnologia das
lượng Trondheim, Na Uy
Ind `ustrias Alimentares
Instituto Nacional de Engenharia,
Peter McClure
Tecnologia e Inova¸c˜ao
Unilever Plc, Sharnbrook
Lisboa, Bồ Đào Nha
Bedfordshire, Vương quốc Anh
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
16:7
viii Người đóng góp
Paul Nesvadba
Cristina LM Silva
Công ty TNHH Tư vấn Rubislaw
Escola Superior de Biotecnologia
Đại lộ Angusfield
Đại học Cat `olica Portuguesa
Aberdeen, Vương quốc Anh
Porto, Bồ Đào Nha
Tom S. Nordtvedt
Andy Stapley
SINTEF Nghiên cứu Năng
Khoa hóa chất
lượng Trondheim, Na Uy
Kỹ thuật
Đại học Loughborough
Girolamo Panozzo
Vương quốc Anh
Viện Công nghệ Xây dựng – Ý
Hội đồng nghiên cứu quốc gia (ITC-CNR)
niềm vui Wilkinson
Padova, Ý
Unilever Plc, Sharnbrook
Andy Pearson
Vương quốc Anh
Bedfordshire,
Điện lạnh Star, Glasgow
Vương quốc Anh
Noemi E. Zaritzky
Q. Phạm Tuấn
y Desarrollo en
CIDCA (Centro de Investigaci `on
Trường Khoa học Hóa học và Kỹ
Criotecnolog'ıa
thuật Đại
de Alimentos), Đại
học New South Wales Sydney,
học Nacional
Australia
de La Plata, La Plata, Argentina
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
16:7
Lời nói đầu
Đông lạnh là một trong những phương pháp bảo quản thực phẩm lâu đời nhất và được sử dụng phổ biến nhất.
Nó được biết đến là một phương tiện bảo quản thực phẩm cực kỳ hiệu quả trong thời gian dài kể từ thời
Đồ Đá Cũ và Đồ Đá Mới, khi con người sử dụng băng và tuyết để làm lạnh thực phẩm. Tác dụng làm mát của
muối và nước đá lần đầu tiên được thảo luận công khai vào năm 1662 bởi nhà hóa học Robert Boyle, nhưng
công nghệ này chắc chắn đã được biết đến ở Tây Ban Nha, Ý và Ấn Độ vào thế kỷ XVI. Việc sản xuất băng ở
các hồ cạn bằng cách sử dụng 'làm mát ban đêm' bằng bức xạ và bảo quản băng tuyết trong nhà băng là một
thói quen phổ biến ở các ngôi nhà lớn ở nông thôn vào thời Victoria.
Đá là sản phẩm chỉ dành cho những người có đặc quyền, và món tráng miệng có đá cực kỳ thời trang và là
dấu hiệu của sự giàu có.
Ở những vùng có khí hậu ôn hòa hơn, việc bảo quản băng và tuyết rõ ràng là khó khăn và chỉ bằng cách
làm mát nhân tạo thì thực phẩm đông lạnh mới được phổ biến rộng rãi hơn. Năm 1755, William Cullen lần
đầu tiên tạo ra nước đá mà không cần bất kỳ hình thức làm mát tự nhiên nào bằng cách làm bay hơi nước ở
áp suất thấp. Tiếp theo là Jacob Perkins vào năm 1834, người đã chế tạo ra chiếc máy làm đá đầu tiên
hoạt động bằng etyl ete. Trong 30 năm sau đó, công nghệ làm lạnh phát triển nhanh chóng, dẫn đầu bởi
Joule và Kelvin, và những bằng sáng chế đầu tiên liên quan đến đông lạnh thực phẩm đã được nộp. Năm
1865, kho lạnh đầu tiên ở New York được xây dựng sử dụng nước muối để làm mát. Năm 1868, máy không khí
lạnh của tàu đã được sử dụng trên các tàu Circassian và Strathlevan của hãng Anchor để vận chuyển thịt
từ New York đến Glasgow. Điều này nhanh chóng được thực hiện vào những năm 1880 bằng việc vận chuyển
thịt từ Úc và New Zealand đến London.
Vào cuối thế kỷ 19, việc làm lạnh và đông lạnh thực phẩm đã trải qua những bước phát triển nhanh
chóng về quy trình cấp đông và chất làm lạnh được sử dụng. Năm 1880, amoniac lần đầu tiên được sử dụng
làm chất làm lạnh và vào năm 1882, tủ đông dạng tấm đầu tiên được phát triển. Mặc dù đông lạnh là một
công nghệ cực kỳ quan trọng và là phương tiện xuất khẩu thịt quan trọng cho quân đội trong Thế chiến
thứ nhất, nhưng chỉ sau chiến tranh, máy móc làm lạnh mới trải qua những bước phát triển vượt bậc để
cải thiện độ tin cậy và hiệu quả.
Năm 1928, ngành điện lạnh đã thay đổi mãi mãi khi Thomas Midgley phát minh ra CFC (Freons).
Chúng được ca ngợi là những hóa chất kỳ diệu và được khẳng định vào thời điểm đó là hiệu quả và vô hại
với môi trường. Cùng khoảng thời gian đó (1929) Clarence Birdseye bắt đầu phát triển các bữa ăn đông
lạnh. Ý định ban đầu của ông (mà một nhà phát minh khác, một người Pháp tên là Charles Tellier, đã có
vào năm 1869) là sử dụng phương pháp đông lạnh để làm khô những thực phẩm có độ ổn định lâu dài và có
thể được bà nội trợ hoàn nguyên. Khi phương pháp này được phát hiện là mang lại kết quả kém chất lượng,
Birdseye quay lại phương pháp đông lạnh thực phẩm nhanh. Đặc biệt, ông hiểu tác động có lợi của việc
đông lạnh nhanh đối với chất lượng của những thực phẩm mà cho đến thời điểm đó thường được đông lạnh ở tốc độ chậm.
Sự phát triển của công nghệ đông lạnh và thực phẩm đông lạnh phát triển nhanh chóng vào nửa cuối thế
kỷ XX. Với những thay đổi trong lối sống của người tiêu dùng, nhu cầu về thực phẩm tiện lợi tăng lên và
cùng với sự phát triển của công nghệ làm lạnh chi phí thấp, tất cả các hộ gia đình đều có thể sử dụng
tủ đông để bảo quản thực phẩm. Vào cuối thế kỷ XX, thị trường thực phẩm đông lạnh tăng trưởng khoảng
10% mỗi năm với khoảng 25% thực phẩm đông lạnh được đông lạnh. Sự tăng trưởng này đã chậm lại một chút
nhưng doanh thu của
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
16:7
x Lời nói đầu
một số thực phẩm đông lạnh như cá và hải sản đang phát triển. Theo báo cáo, tăng trưởng cá đông lạnh ở
Nga là 17% mỗi năm (Bản tin các chuyên gia chuỗi lạnh, tháng 1 năm 2006) và Liên đoàn Thực phẩm Đông lạnh
Anh gần đây đã báo cáo rằng doanh số bán hàng theo giá trị đã tăng 3% trong năm 2005/6 (Điện lạnh và Điều
hòa không khí). , tháng 11 năm 2006).
Việc đông lạnh thành công giờ đây có thể bảo quản thực phẩm gần như nguyên dạng. Điều này làm cho nó
có thể bảo quản và vận chuyển thực phẩm trên toàn thế giới. Vì đông lạnh ngăn chặn sự phát triển của vi
khuẩn nên thực phẩm đông lạnh có thể được bảo quản trong thời gian dài; không cần sử dụng chất bảo quản
hoặc phụ gia để kéo dài thời hạn sử dụng. Cấp đông cho phép linh hoạt trong sản xuất và cung cấp, đồng
thời có nghĩa là thực phẩm có thể được bảo quản ở chất lượng gần như tối ưu để phân phối và vận chuyển.
Cuốn sách này mô tả các công nghệ bảo quản thực phẩm hiện nay và các phương pháp thực hành tốt nhất
để đảm bảo sản xuất thực phẩm đông lạnh chất lượng cao, an toàn. Nó cũng chỉ ra một số công nghệ mới đang
tạo nên làn sóng và có khả năng tạo ra tác động lớn hơn nữa đến ngành thực phẩm đông lạnh trong tương lai.
Một trong những biến động lớn nhất trong ngành điện lạnh trong 30 năm qua là do nhận ra rằng các hóa
chất do ThomasMidgley phát minh ra có hại cho môi trường.
Việc loại bỏ dần CFC (chlorofluorocarbons) và giới thiệu các chất thay thế chúng - HCFC (hydrofluorocarbons)
- như một phần của nghị định thư Montreal và Kyoto, đã mang lại sự thay đổi mô hình trong các hóa chất
được sử dụng làm chất làm lạnh. Nhiều chất làm lạnh cũ có ODP (tiềm năng suy giảm tầng ozone) và GWP
(tiềm năng nóng lên toàn cầu) thấp đã hoặc đang được đánh giá lại để nâng cao tiềm năng làm lạnh bằng
cách sử dụng máy móc hiện đại.
Ví dụ, công nghệ làm lạnh được sử dụng trên những con tàu đầu tiên chở thịt từ Mỹ và Úc đến Vương quốc
Anh, dựa trên việc sử dụng không khí làm chất làm lạnh.
Công nghệ này, mặc dù hiệu quả, dựa trên máy móc lớn và kém hiệu quả, không thể cạnh tranh một khi thiết
bị mới hơn xuất hiện trên thị trường. Với máy turbo nhỏ gọn, hiệu quả hiện đại, những nhược điểm này đã
được khắc phục và không khí một lần nữa có thể được sử dụng làm chất làm lạnh cạnh tranh.
Cùng với việc giải quyết các vấn đề làm lạnh này, cuốn sách còn xem xét nhiều công nghệ cấp đông mới
thú vị như đóng băng thay đổi áp suất. Mặc dù chưa phải là thực tế thương mại cho sản xuất quy mô lớn,
nhưng khả năng sản phẩm được đông lạnh nhanh chóng với sự gián đoạn tế bào ở mức tối thiểu là một triển
vọng thú vị cho tương lai.
Tôi hy vọng rằng bạn sẽ thấy rằng cuốn sách này cung cấp nguồn thông tin toàn diện về đông lạnh và
bảo quản thực phẩm đông lạnh. Mục tiêu của chúng tôi là cung cấp cho độc giả kiến thức chuyên sâu về các
công nghệ làm lạnh hiện tại và mới nổi cũng như cách sử dụng những công nghệ này để tối ưu hóa chất lượng
thực phẩm đông lạnh. Một nhóm tác giả ấn tượng, mỗi người đều là chuyên gia trong lĩnh vực cụ thể của họ,
đã đóng góp cho cuốn sách này. Tôi muốn cảm ơn từng người trong số họ vì đã giúp đỡ trong việc phát triển
một hướng dẫn thực tế và toàn diện về thực phẩm đông lạnh và đông lạnh.
Judith Evans
Machine Translated by Google
16:14
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
1 Tính chất nhiệt và tinh thể băng
Sự phát triển của thực phẩm đông lạnh
Paul Nesvadba
1.1 GIỚI THIỆU – NƯỚC TRONG THỰC PHẨM
Cuốn sách này đề cập đến việc đông lạnh thực phẩm, một quá trình trong đó nhiệt độ của thực phẩm được
hạ xuống để một phần nước trong thực phẩm kết tinh thành đá. Điều này xảy ra trong quá trình đông khô,
đông đặc nước ép và làm săn chắc thịt để cắt hoặc nghiền ("ủ"). Tuy nhiên, công dụng lớn nhất của việc
đông lạnh thực phẩm là bảo quản hoặc kéo dài thời gian bảo quản.
Đây là nền tảng của ngành thực phẩm đông lạnh khổng lồ, được người tiêu dùng thực phẩm thiết lập và
chấp nhận rộng rãi. Nhiệt độ thấp (
cấp hoặc thấp đến
60
18
C trong tủ đông gia dụng,
28
C trong kho lạnh bán buôn sơ
C trong một số kho lạnh thực phẩm) làm chậm quá trình hư hỏng (tự phân hủy bằng
enzyme, oxy hóa và hư hỏng do vi khuẩn) khiến nếu không sẽ xảy ra ở nhiệt độ phòng hoặc thậm chí ở
nhiệt độ lạnh.
1.1.1 Thực phẩm thường được bảo quản bằng đông lạnh
Nước là tác nhân tạo điều kiện cho sự suy giảm sinh hóa của thực phẩm. Thực phẩm khô ổn định hơn nhiều
so với thực phẩm ướt, vì bất kỳ lượng nước nào còn lại trong chúng đều có hoạt tính thấp, ôi. Quá
trình đông lạnh sẽ loại bỏ nước khỏi nền thực phẩm bằng cách hình thành các tinh thể băng. Mặc dù các
tinh thể băng vẫn còn trong thực phẩm nhưng lượng nước còn lại tiếp xúc với nền thực phẩm sẽ trở nên
cô đặc với các chất hòa tan và aw của nó trở nên thấp. Do đó, đông lạnh cũng giống như sấy khô và đây
là lý do cơ bản để bảo quản thực phẩm bằng cách đông lạnh. Hầu hết các vi sinh vật ngừng hoạt động khi
hoạt độ nước ở mức khoảng 0,7.
Thực phẩm đông lạnh phổ biến là những thực phẩm có chứa lượng nước đáng kể (Bảng 1.1).
Tế bào sống, vật liệu sinh học (mô thực vật và động vật) ở trạng thái tự nhiên có thể giữ được 80%
nước theo khối lượng trên cơ sở ướt. Do đó, thực phẩm có nguồn gốc từ chúng có chứa tỷ lệ nước cao
tương tự. Điều này cũng áp dụng cho các loại thực phẩm 'được chế biến' chẳng hạn như kem, nơi cần có
hỗn hợp nước/đá để tạo kết cấu.
1.1.2 Ảnh hưởng của việc cấp đông, bảo quản đông lạnh đến chất lượng
thực phẩm
Các sản phẩm thực phẩm rã đông sau khi bảo quản lạnh lý tưởng nhất là không thể phân biệt được với sản
phẩm tươi sống (điều này rõ ràng không áp dụng cho các sản phẩm như kem được tiêu thụ ở trạng thái
đông lạnh). Yêu cầu này dễ đạt được hơn ở một số loại thực phẩm so với những loại khác.
Thực phẩm có cấu trúc mỏng manh dễ bị tổn thương tế bào hơn. Tuy nhiên, đối với các mặt hàng thực phẩm
chính (bánh mì, thịt, cá, rau) chất lượng của sản phẩm rã đông thực sự rất kém.
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
2 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 1.1 Phạm vi hàm lượng nước của thực phẩm đông lạnh thông thường.
Hàm lượng nước
mặt hàng thực phẩm
(% khối lượng ướt)
28–46
bánh mì
5–20
Bột
cá
50–80
Kem
59–62
Thẩm quyền giải quyết
Hà Lan và cộng sự. (1991)
Miller và Kaslow (1963)
Tình yêu (1982)
Hà Lan và cộng sự. (1991)
Thịt
35–90
Hà Lan và cộng sự. (1991)
Rau
55–90
Hà Lan và cộng sự. (1991)
87–90
Hà Lan và cộng sự. (1991)
50–85
Kim và cộng sự. (2007)
Trái cây (dâu tây, mâm xôi)
Bữa ăn sẵn sàng
Lưu ý: aHàm lượng nước trong cá xấp xỉ (80% – hàm lượng chất béo), Love (1982).
có thể so sánh được với sản phẩm tươi (và trong một số trường hợp, áp dụng các tiêu chí nhất định, ví dụ:
hàm lượng vitamin, nâng cao chất lượng thực phẩm tươi bán dưới dạng ướp lạnh).
Sự hình thành các tinh thể băng có thể làm giảm chất lượng thực phẩm bởi một trong những nguyên nhân sau:
ba cơ chế:
(a) Thiệt hại cơ học đối với cấu trúc thực phẩm. Thể tích riêng của nước đá lớn hơn
của nước (lớn hơn khoảng 10%) và do đó các tinh thể băng giãn nở sẽ nén lại
ma trận thực phẩm. Sự giãn nở của tinh thể băng ở một số loại trái cây như dâu tây sẽ làm hỏng chúng
nghiêm trọng hơn, do cấu trúc mỏng manh của chúng (trái cây trở nên 'sũng nước' khi rã đông). TRÊN
ở quy mô vĩ mô, trong quá trình đông lạnh nhanh, ứng suất nhiệt do giãn nở
có thể làm nứt thức ăn.
(b) Liên kết ngang của protein (trong cá và thịt). Giảm lượng nước lỏng
có sẵn cho protein và tăng nồng độ chất điện giải trong quá trình đông lạnh dẫn đến
sự kết tụ và biến tính của Actomyosin (Connell, 1959; Buttkus, 1970).
(c) Khả năng tái hấp thu nước bị hạn chế khi rã đông. Điều này được kết nối với cơ chế (b).
Một lần nữa, chúng ta có thể lấy ví dụ về mô động vật trong đó các protein cơ, trong quá trình
bảo quản đông lạnh, trở nên 'khô' nước hydrat hóa và liên kết chéo. Khi tan băng,
mô có thể không hấp thụ lại hoàn toàn các tinh thể băng tan chảy với lượng nước mà nó có trước đó
đóng băng. Điều này dẫn đến sự giải phóng dịch tiết không mong muốn - 'mất nhỏ giọt' - và độ dẻo dai của
kết cấu của cơ đã rã đông, thuộc tính chính quyết định chất lượng (Mackie, 1993).
Cơ chế (b) và (c) thường là nguyên nhân chính làm giảm chất lượng sản phẩm đông lạnh.
thực phẩm, có nghĩa là sự suy giảm chất lượng chủ yếu là do các quá trình diễn ra trong
bảo quản đông lạnh thay vì trong quá trình đông lạnh ban đầu. Việc đông lạnh nhanh chỉ có thể thực hiện được đối với
mẫu nhỏ, không phải mẫu thương mại. Tốc độ đóng băng có thể đạt được đối với thương mại lớn
'mẫu' nhỏ đến mức chất lượng thực phẩm sẽ không bị ảnh hưởng nhiều khi đông lạnh
(băng ngoại bào luôn hình thành đối với tất cả các mẫu ngoại trừ những mẫu nhỏ và
đông lạnh trong phòng thí nghiệm bằng kỹ thuật đặc biệt).
Cả thiệt hại đối với thực phẩm và hậu quả của nó đối với chất lượng được người tiêu dùng đánh giá đều phụ thuộc vào
loại thực phẩm (cấu tạo và cấu trúc sinh học của nó). Ví dụ, thịt ít bị hư hỏng hơn
khỏi đông lạnh và bảo quản đông lạnh hơn cá. Điều này là do chất xơ protein trong thịt có nhiều hơn.
'mạnh mẽ' và hơn nữa, thịt được nấu lâu hơn cá. Cá là loài động vật máu lạnh
bắt đầu nấu ở 35
C – nhiệt độ cơ thể của động vật có vú – trong khi protein trong thịt thì
ổn định hơn (dường như có mối tương quan giữa nhiệt độ của động vật sống
và sự ổn định của protein, ví dụ như cá biển nhiệt đới so với cá biển Bắc). Thêm
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 3
chất bảo quản lạnh đối với thực phẩm làm giảm sự hư hỏng trong bảo quản đông lạnh. Phần 'Trạng thái thủy tinh' sẽ
thảo luận thêm về vấn đề này.
Khả năng xác định chất lượng của thực phẩm đông lạnh một cách nhanh chóng ở trạng thái đông lạnh mà không cần
phải rã đông thực phẩm để phân tích là rất có ý nghĩa. Kent và cộng sự. (2001, 2004, 2005) đã phát triển phương
pháp vi sóng cho việc này. Trong một tình huống nhất định, nếu không thể sử dụng phương pháp công cụ này thì hội
đồng đánh giá cảm quan sẽ được sử dụng. Các thuộc tính chất lượng của thực phẩm rã đông là cảm quan (hình thức,
mùi, vị, kết cấu – trong các sản phẩm đã nấu chín). Các thuộc tính liên quan trực tiếp đến nước trong thực phẩm là
khả năng giữ nước và mất nước.
Ở Anh, cá đông lạnh-rã đông không thể được bán hợp pháp dưới dạng tươi vì những thay đổi về chất lượng gây ra
tình trạng đông lạnh. Điều này đặt ra câu hỏi về việc thực thi pháp luật. Ngoài các phương pháp sinh hóa chậm
(Kitamikado và cộng sự, 1990; Salfi và cộng sự, 1986), nên sử dụng các phương pháp vật lý nhanh và đặc biệt là
phương pháp điện đã được phát triển để đo chất lượng cá nhưng cũng rất hữu ích. để kiểm tra xem cá có bị đông lạnh
hay không (Jason và Richards, 1975; Rehbein, 1992).
Một vấn đề pháp lý khác là 'thêm nước'. Trong quá trình đông lạnh phi lê cá, nước phun lên bề mặt của chúng sẽ
tạo ra một lớp băng giúp bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa trong bảo quản đông lạnh. Mặt khác, có thể bị cám dỗ
khi thêm quá nhiều nước vì cá được bán theo cân. Đối với vấn đề này, các phương pháp nhanh chóng để phát hiện lượng
nước được thêm vào đã được phát triển (Kent và cộng sự, 2001; Daschner và Kn¨ochel, 2003).
Người tiêu dùng thường hỏi liệu việc rã đông và đông lạnh có gây bất lợi cho chất lượng thực phẩm hay không.
Câu trả lời là khi thực hiện đúng cách (vệ sinh, do đó ngăn ngừa ô nhiễm vi sinh vật trong quá trình rã đông), ảnh
hưởng của đông lạnh nhiều lần đến chất lượng (ví dụ như tăng độ nhỏ giọt) thường không nghiêm trọng lắm (Oosterhuis,
1981).
1.1.3 Khả năng liên kết nước (hoặc khả năng giữ nước) của thực phẩm
Thực phẩm giữ nước bằng nhiều cơ chế. Nó có thể là các tế bào giữ nước bằng màng tế bào hoặc giữa các tế bào và
trong lỗ chân lông bằng lực mao dẫn. Nước như vậy có thể được thể hiện (loại bỏ) bằng cách nhấn. Nước liên kết với
các thành phần ưa nước của thực phẩm (protein, carbohydrate, muối và vi chất dinh dưỡng) bằng lực van der Waals bao
gồm cả liên kết hydro.
Tương tác của nước với chất béo (lipid) ít vì chất béo kỵ nước, không dễ tan trong nước. Ở cấp độ tế bào, việc
loại nước ra khỏi tế bào được điều hòa bởi cả tính thấm của lớp lipid kép của tế bào (hoặc mixen) và cơ chế thẩm
thấu. Lực phân tử trong lớp vỏ hydrat hóa xung quanh protein tăng dần từ lớp ngoài vào lớp hydrat hóa bên trong.
Nước liên kết chặt chẽ nhất có thể không bị loại bỏ bằng cách đóng băng; nước này được gọi là 'nước không thể đóng
băng'.
Các phương pháp đo khả năng liên kết nước của thực phẩm có ý nghĩa khoa học và thương mại rất lớn. Trout (1988)
đã xem xét các phương pháp sau để đo khả năng giữ nước của thực phẩm: máy ép, ly tâm, hút mao dẫn, giấy lọc, kiểm
tra năng suất nấu quy mô nhỏ và NMR.
1.2 ĐÔNG LẠNH THỰC PHẨM
1.2.1 Đường cong đóng băng
Quá trình đông lạnh thực phẩm bắt đầu khi thực phẩm được đặt tiếp xúc với môi trường lạnh, có thể ở dạng rắn (ví
dụ: tấm trao đổi nhiệt ở
30 đến
40
C, carbon dioxide rắn (đá khô) ở
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
4 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
T0
B
C
tệiộ
hđ
N
Tf
Ts
MỘT
Tế
t1
Thời gian
Hình 1.1 Sơ đồ nhiệt độ trong thực phẩm trong quá trình cấp đông, biểu thị nhiệt độ bắt đầu, T0, nhiệt độ cấp
đông ban đầu, Tf, nhiệt độ mà thực phẩm có thể siêu lạnh, Ts, điểm ổn định đóng băng B–C và nhiệt độ cân bằng,
Te .
78,5
C), chất lỏng (ngâm trong hỗn hợp làm mát hoặc chất lỏng đông lạnh như nitơ lỏng ở
196
C)
hoặc khí (dòng không khí, nitơ khí hoặc CO2). Bề mặt của thực phẩm nguội nhanh hơn phần giữa của
thực phẩm vì nhiệt từ bên trong thực phẩm phải truyền tới bề mặt bằng sự dẫn nhiệt.
Hình 1.1 cho thấy bản ghi nhiệt độ điển hình trong quá trình đóng băng. Nhiệt độ trên bề mặt
thực phẩm có thể biểu hiện quá lạnh (điểm A (t1, Ts)) trước khi tăng trong giây lát đến xấp xỉ
nhiệt độ đóng băng ban đầu Tf, và sau đó tiếp tục dọc theo vùng ổn định 'ngăn nhiệt' (phần B–C)
khi chuyển giao. nhiệt ẩn đóng băng của nước (334 kJ/kg đối với nước tinh khiết tự do) từ thực
phẩm bắt đầu. Các tinh thể băng đầu tiên được hình thành giữa A và B và các tinh thể tiếp theo
được hình thành cho đến nhiệt độ cuối cùng Te , nơi nhiệt độ của thực phẩm cân bằng với nhiệt độ
của môi trường làm mát. Lượng băng không tăng nhanh nữa ngoại trừ sự bồi tụ chậm được thảo luận ở
phần 1.2.4.
1.2.2 Siêu làm mát
Dưới điểm đóng băng ban đầu của nó, một chất lỏng được cho là siêu lạnh. Đây là trạng thái siêu
bền của chất lỏng; chất lỏng có thể tiếp tục ở trạng thái này trong một thời gian rất dài, trước
khi quá trình tạo mầm của tinh thể đầu tiên diễn ra. Sau đó, các tinh thể phát triển và lan rộng
khắp tập một cách nhanh chóng. Nước tinh khiết (không chứa tạp chất như các hạt bụi đóng vai trò
là trung tâm tạo mầm) có thể được làm lạnh siêu tốc đến khoảng
40
C. Ở nhiệt độ thấp hơn, nước
đóng băng do sự hình thành và phát triển mầm băng đồng nhất. Trong thực phẩm, mức độ siêu lạnh nhỏ
hơn nhiều so với trong nước tinh khiết do quá trình tạo mầm băng không đồng nhất. Quá trình siêu
lạnh rất quan trọng trong tự nhiên vì đây là một trong những cơ chế giúp thực vật và động vật sống
đối phó với nhiệt độ dưới 0 hoặc giảm thiểu thiệt hại mô của chúng mà việc hình thành băng có thể gây ra.
gây ra.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 5
1.2.3 Sự tạo mầm và phát triển của băng
Các tinh thể băng tồn tại dưới dạng hạt nhân (hạt) có kích thước tới hạn và sau đó phát triển. Các
kích thước tới hạn là mức mà tại đó sự phát triển của hạt nhân dẫn đến sự giảm năng lượng bề mặt σ như
so với sự gia tăng năng lượng tự do Gibbs γ do tăng thể tích (đối với hình cầu
tinh thể băng có bán kính r, điều này xảy ra khi σr
2
< γ r 3).
Sự tạo mầm có thể đồng nhất hoặc không đồng nhất. Sự tạo mầm đồng nhất chỉ xảy ra
trong chất lỏng không có hạt đồng nhất và xảy ra do sự dao động ngẫu nhiên của các phân tử
(các cụm phân tử ngẫu nhiên trong giây lát có hình dạng của băng và hoạt động
dưới dạng hạt). Trong thực phẩm rắn, quá trình tạo mầm không đồng nhất, bề mặt tế bào đóng vai trò như
các vị trí tạo mầm. Xác suất tạo mầm tại một vị trí được tăng cường nếu cấu trúc phân tử
bề mặt giống như bề mặt của băng, tức là phù hợp với kích thước mạng tinh thể băng và hoạt động
như một mẫu. Điều này xảy ra đặc biệt với các protein hoạt tính tạo mầm băng (INA) được tìm thấy ở một số
vi khuẩn và thực vật (Govindarajan và Lindow, 1988).
1.2.4 Phần băng đông lại
Nước tinh khiết đóng băng ở 0
C (trừ hiện tượng siêu lạnh), nhưng dung dịch nước
(trong natri clorua thực phẩm hoặc các dung dịch muối khác) có điểm đóng băng thấp hơn, độ trầm cảm
được xấp xỉ bằng phương trình Raoult (Miles và cộng sự, 1997). Trong quá trình làm mát dưới Tf ,
vùng ngoại bào hình thành băng đầu tiên và sau đó vùng nội bào bắt đầu thay đổi trạng thái.
Điều này có thể là do màng tế bào (đường kính điển hình là 50 μm) ngăn cản
sự phát triển của băng bên ngoài vào vùng bên trong tế bào (gọi là vùng nội bào) làm cho
vùng nội bào siêu lạnh (
8
C).
Hình 1.2 thể hiện sơ đồ nguyên lý của dung dịch nhị phân nước. Sự cân bằng
giữa nước đá đóng băng dưới Tf và dung dịch còn lại đòi hỏi thế năng hóa học
của cả hai đều giống nhau (Pippard, 1961). Điều này dẫn đến mối quan hệ giữa hoạt độ nước
aw của dung dịch và khối lượng phân tử của các thành phần cũng như các phần phân số của chúng. Nó là
có thể chỉ ra từ những cân nhắc về nhiệt động lực học này (ví dụ, Miles, 1991) rằng
lượng nước đá xi đông đặc ở mỗi nhiệt độ T < Tf, ở xấp xỉ thứ nhất
Dung dịch nước
0°C
tệiộ
hđ
N
Chất tan + dung dịch
Nước đá + dung dịch
E
TE
Nước đá + chất tan rắn
0
Nước tinh khiết
25
50
Nồng độ chất tan (%)
75
100
chất tan tinh khiết
Hình 1.2 Sơ đồ trạng thái thể hiện dưới dạng sơ đồ hoạt động của dung dịch nhị phân nước với eutectic
điểm E và nhiệt độ eutectic TE.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
6 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
(giả sử nghiệm nhị phân lý tưởng và chênh lệch nhiệt độ nhỏ Tf
xi = (xw
xu)(1
T ) được cho bởi
(1.1)
Tf/T )
trong đó Tf và T tính bằng độ C, xw là tổng hàm lượng nước trong thực phẩm và xu là
hàm lượng nước không thể đóng băng. Cái cuối cùng thường là 5% và bao gồm cái gọi là giới hạn
nước, sao cho xu > xb trong đó xb là hàm lượng nước liên kết.
Thuật ngữ 'nước ràng buộc' không được hiểu rõ và không được định nghĩa rõ ràng. Fennema (1985)
định nghĩa nó theo nghĩa thực tế là
. . . nước tồn tại gần các chất hòa tan và các thành phần không chứa nước khác sẽ giảm
tính di động phân tử và các đặc tính thay đổi đáng kể khác so với “nước khối” trong
cùng một hệ thống và không đóng băng ở
40
C.
Định nghĩa này có hai thuộc tính mong muốn. Thứ nhất, nó tạo ra một bức tranh khái niệm về sự ràng buộc
nước, và thứ hai, nó cung cấp một cách tiếp cận thực tế để định lượng lượng nước liên kết. Nước không đóng
băng ở
40
C có thể được đo với kết quả thỏa mãn như nhau bằng proton NMR
hoặc các thủ tục đo nhiệt lượng.
Hình 1.3 biểu diễn đồ thị xi với Tf =
1
C và xu = 5%. Riedel (1957, 1978)
đã thực hiện phép xác định thử nghiệm có hệ thống đầu tiên về phần nước đá xi bằng phép đo nhiệt lượng
đo. Các cuộc điều tra thử nghiệm khác, chẳng hạn như bằng NMR, xác nhận rằng
Xấp xỉ xi theo phương trình (1.1) được chấp nhận cho các mục đích kỹ thuật như
tính toán tính chất nhiệt của thực phẩm đông lạnh, yêu cầu độ chính xác khoảng ±10% (Novikov,
1971).
Phương trình 1.1 được rút ra từ việc xem xét nhiệt động lực học (xem ví dụ Miles
(1991)) không tính đến thực tế là ngay cả ở nhiệt độ không đổi phần
băng tăng theo thời gian, như quan sát của Kent (1975). Sự phụ thuộc thời gian là
do sự di chuyển bị cản trở về mặt động học của các phân tử nước. Thực phẩm đông lạnh không phải là sự cân bằng
80
70
60
n)
g
ầ%
n
h(
ă
P
b
50
40
30
20
10
0
45
40
35
30
25
20
15
10
5
Nhiệt độ (°C)
Hình 1.3 Tỷ lệ nước đóng băng trong thực phẩm là hàm số của nhiệt độ, được tính cho thực phẩm có
hàm lượng nước xw là 80% và hàm lượng nước không đóng băng xu là 5%.
0
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 7
Dung dịch nước
Tm
Tg
0°C
tệiộ
hđ
N
Tg`
Nước đá + dung dịch
Thủy tinh
0
25
Nước tinh khiết
50
Cg`
75
Nồng độ chất tan (%)
100
chất tan tinh khiết
Hình 1.4 Sơ đồ pha bổ sung thể hiện sơ đồ hoạt động của dung dịch nước với
đường nóng chảy Tm, đường chuyển thủy tinh, Tg, nồng độ của dung dịch đậm đặc nhất, C
và nhiệt độ chuyển thủy tinh tương ứng, T
g
g.
hệ thống. Nước ở gần nền thức ăn có thể ở trạng thái thủy tinh. Thế thì đơn giản
sơ đồ nhị phân trong Hình 1.2 được mở rộng thành sơ đồ trạng thái 'bổ sung' của thực phẩm (Roos,
1992, 1995; Raman, 2006). Sơ đồ này (Hình 1.4) có thể kết hợp sự nóng chảy cân bằng
điểm, nhiệt độ tạo mầm không đồng nhất, nhiệt độ tạo mầm đồng nhất, thủy tinh
nhiệt độ chuyển tiếp và nhiệt độ thủy tinh hóa, nhiệt độ kết tinh lại và ở những nơi thích hợp, độ hòa tan
của chất tan và nhiệt độ eutectic (MacKenzie và cộng sự, 1977). Cho đến nay chỉ
các hệ nhị phân đơn giản như nước-glucose đã được nghiên cứu kỹ lưỡng.
1.2.5 Ảnh hưởng của tốc độ đóng băng đến cấu trúc tinh thể băng
Hayes và cộng sự. (1984) xác định tốc độ đóng băng liên quan đến vận tốc chuyển động của mặt trận đóng băng
nước đá. Điều này cũng đã được Viện Điện lạnh Quốc tế thông qua
trong 'Sách đỏ' của họ (Bøgh-Sørensen và cộng sự, 2007).
Tốc độ đóng băng xác định loại, kích thước và sự phân bố của sự hình thành băng. Những cái này
có thể là băng ngoại bào hoặc nội bào, dạng đuôi gai hoặc dạng hình cầu (trong dung dịch nước đông lạnh nhanh
các giải pháp; Hey và cộng sự, 1997), và có thể bị hạn chế một phần bởi nền tảng thực phẩm. Sử dụng rất
tốc độ làm mát cao (lên tới 10.000
C/phút) có thể tránh hoàn toàn việc hình thành băng
và thay vào đó đạt được sự thủy tinh hóa dẫn đến trạng thái thủy tinh.
Angell (1982), Franks (1982), Garside (1987) và Blanshard và Franks (1987), trong số
những người khác, đã xem xét sự kết tinh trong thực phẩm. Vì những khó khăn trong việc diễn giải các
kết quả đo sự hình thành băng trong nền thực phẩm phức tạp, những nghiên cứu chính xác nhất
đã bắt đầu với các hệ thống đơn giản dựa trên dung dịch nước (Bald, 1991). Một số
các nghiên cứu về sự hình thành băng và ngăn chặn nó bằng chất bảo vệ lạnh hoặc protein chống đông đã
cũng được thực hiện trong bối cảnh ứng dụng y tế, bảo quản mô sinh học
về khả năng tồn tại, đặc biệt là của Mazur (1970, 1984). Điều này rõ ràng cho thấy một “điểm chung” đáng kể
giữa các nghiên cứu về thực phẩm và khoa học y tế.
Đông lạnh chậm tạo ra ít tinh thể băng lớn hơn, đông lạnh nhanh tạo ra số lượng lớn hơn
của các tinh thể nhỏ hơn. Kích thước tinh thể lớn hay nhỏ thích hợp hơn tùy thuộc vào mục đích sử dụng
của sự đóng băng. Trong kem, các tinh thể băng phải càng nhỏ càng tốt để tạo nên
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
8 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
Sản phẩm có dạng kem và mịn nhất có thể. Tuy nhiên, để cô đặc các sản phẩm thực phẩm dạng lỏng, các tinh
thể lớn sẽ dễ dàng tách ra khỏi chất cô đặc đông lạnh hơn (Fellows, 2000). Trong quá trình sấy thăng hoa
(Chương 12), người ta thường mong muốn tạo ra một lượng nhỏ tinh thể lớn để đẩy nhanh quá trình thăng hoa
tiếp theo (Fellows, 2000).
Khi quá trình đông lạnh bắt đầu, nước có trong thực phẩm sẽ di chuyển để tham gia vào các tinh thể
băng đang phát triển. Khi các mô thực vật hoặc động vật được đông lạnh nhanh chóng (trong điều kiện phòng
thí nghiệm, trong các mẫu đủ nhỏ hoặc mỏng), nước không di chuyển qua màng tế bào và các tinh thể băng
nhỏ, phân bố đồng đều được hình thành trong tế bào.
Trong đông lạnh thực phẩm thương mại, tốc độ đông lạnh thường quá chậm để tạo thành băng nội bào.
Trong thực phẩm được đông lạnh chậm, các tinh thể băng lớn hình thành và băng lấp đầy không gian ngoại
bào gây mất nước cho tế bào. Các tinh thể băng buộc các tế bào hoặc sợi mô tách ra.
Mặc dù thực phẩm đông lạnh nhanh (nhanh chóng) tạo ra các tinh thể băng nhỏ, những tinh thể băng này có
thể phát triển lớn hơn theo thời gian thông qua một quá trình được gọi là tái kết tinh hoặc làm chín
Ostwald (Smith và Schwartzberg, 1985). Sự kết tinh lại xảy ra trong thực phẩm đông lạnh vì các tinh thể
lớn hơn ổn định về mặt nhiệt động hơn (chúng có năng lượng bề mặt tương đối nhỏ hơn).
Quá trình kết tinh lại được hỗ trợ bởi sự chênh lệch nhiệt độ trong sản phẩm trong quá trình đóng băng
hoặc tan băng, hoặc sự dao động nhiệt độ trong quá trình bảo quản đông lạnh kéo dài (Chương 11), phân
phối (khi sản phẩm đang được vận chuyển) hoặc bảo quản trong nhà (nhiệt độ tủ đông không đóng băng tại
nhà có thể tăng lên gần 0
C trong chu kỳ rã đông) (Chương 15).
1.2.6 Trạng thái thủy tinh trong thực phẩm đông lạnh
Khi một chất lỏng được làm lạnh đủ nhanh để không có đủ thời gian cho quá trình kết tinh xảy ra và tiếp
tục được làm lạnh theo cách này, chất lỏng sẽ trở thành thủy tinh bằng cách trải qua quá trình chuyển đổi
thủy tinh bậc hai, tức là quá trình chuyển đổi không giải phóng nhiệt ẩn (Wunderlich, 1981; Sperling,
1986). Điều này xảy ra ở một khoảng nhiệt độ xung quanh Tg, nhiệt độ chuyển thủy tinh.
Dưới mức Tg, các phân tử của chất lỏng (nay là thủy tinh) có độ linh động giảm đi nhiều, rất thấp.
Tg không phải là hằng số vật lý (chẳng hạn như điểm nóng chảy) ; nó phụ thuộc vào tốc độ làm mát (Hsu và
cộng sự, 2003). Tg của nước tinh khiết là khoảng
140
C.
Có một số quan niệm sai lầm phổ biến như 'thủy tinh là chất lỏng siêu lạnh' hoặc 'thủy tinh là chất
lỏng siêu bền'. Cả hai đều sai vì thủy tinh, nói đúng ra, là một chất không cân bằng (mặc dù nó dường như
có những đặc tính không đổi khi được giữ ở nhiệt độ không đổi trong thời gian quan sát bình thường). Độ
linh động trong thủy tinh cực kỳ thấp, khiến cho sự khuếch tán của các phân tử đến cấu hình (tinh thể) ổn
định cực kỳ hạn chế, đến mức nó không xảy ra trong vài năm, có thể là hàng nghìn năm.
Khái niệm chuyển tiếp thủy tinh được phát triển tốt trong lĩnh vực thủy tinh vô cơ và khoa học polymer.
Slade và cộng sự. (1993) là những người đầu tiên đề xuất việc sử dụng khái niệm này để xử lý nhiệt thực
phẩm. Nó giải thích hành vi của thực phẩm trong nhiều quy trình thực phẩm (ví dụ như độ dính của bột được
tạo ra bằng cách sấy phun) và tính ổn định của sản phẩm thực phẩm trong quá trình bảo quản.
Tầm quan trọng của trạng thái thủy tinh đối với thực phẩm là chúng có xu hướng ổn định hơn (ít bị hư hỏng
hơn) nếu chúng được giữ ở mức dưới Tg của dung dịch nước trong thực phẩm do khả năng di chuyển của các
phân tử nước rất nhỏ (ở đây chúng ta sẽ nói 'Tg của thực phẩm' có nghĩa là 'Tg dung dịch nước có trong
thực phẩm'). Tg của thực phẩm khô cao hơn nhiệt độ phòng và những thực phẩm này có thời hạn sử dụng ổn
định (hạt cà phê, mì ống khô, bánh kẹo) . Trong thực phẩm chứa nhiều nước (thịt, cá, rau) và do đó trong
thực phẩm được bảo quản bằng đông lạnh, Tg ở mức
28
C hoặc thấp hơn.
Khái niệm Tg rất hữu ích khi nghiên cứu các cách kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm trong kho đông
lạnh. Việc kết hợp các thành phần như chất bảo vệ lạnh có thể làm giảm sự phát triển của tinh thể băng và
sự di chuyển của các phân tử nước từ protein. Tg có thể là một chỉ số hữu ích của
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 9
hiệu quả của chất bảo vệ lạnh. Ví dụ về chất bảo vệ lạnh là monosaccharides, disaccharides,
glycerol, sorbitol, muối photphat, axit ascorbic, carboxymethyl cellulose, gum và trehalose (Anese
và Gormley, 1996; Love, 1966; Krivchenia và Fennema, 1988).
Mackie (1993) phác thảo các cơ chế bảo vệ lạnh có thể có trong thực phẩm giàu protein như cá:
(a) Ưu tiên loại trừ chất bảo vệ lạnh khỏi protein (Tamiya và cộng sự, 1985; Arakawa và Timasheff,
1985; Carpenter và Crowe, 1988). Theo lý thuyết này, sự hiện diện của chất bảo vệ lạnh làm
tăng tiềm năng hóa học của cả protein và chất bảo vệ lạnh. Kết quả là protein được ổn định
chống lại sự phân ly và biến tính vì những điều này sẽ dẫn đến diện tích bề mặt tiếp xúc không
thuận lợi về mặt nhiệt động giữa protein và chất bảo vệ lạnh. (b) Ưu tiên hydrat hóa phân tử
protein thông qua các nhóm chức năng –OH hoặc
ion, do đó làm giảm lượng nước loại bỏ khỏi protein khi đông lạnh (Matsumoto và Noguchi, 1992).
(c) Giảm khả năng di chuyển của phân tử trong pha không đông lạnh xung quanh protein, do độ nhớt
tăng lên và hình thành trạng thái thủy tinh (Levine và Slade, 1988).
Theo giả thuyết của Levine và Slade, việc bổ sung chất bảo quản lạnh lý tưởng nhất là làm tăng
Tg lên trên nhiệt độ bảo quản. Điều này sẽ hạn chế hoạt động của các quá trình suy thoái ở mức tối
thiểu (Goff, 1994). Ở trên Tg, nền thực phẩm thường được mô tả là 'cao su'. Động học của nó tuân
theo phương trình William–Landel–Ferry (WLF) thay vì định luật Arrhenius. Ngay cả khi không sử dụng
chất bảo quản lạnh, Tg của sản phẩm 'nguyên trạng' có thể cung cấp hướng dẫn về nhiệt độ bảo quản
tối ưu về mặt kinh tế. Ở Nhật Bản
60
C được sử dụng để bảo quản các sản phẩm có giá trị cao nhạy
cảm như các loài cá ngừ để bảo quản các sản phẩm cá sống 'sushi' và 'sashimi'. Liệu ý tưởng chung
như vậy có áp dụng cho tất cả các loại thực phẩm hay không vẫn còn bị nghi ngờ (Orlien, 2003;
Orlien và cộng sự, 2003) nhưng tuy nhiên nó cung cấp một khuôn khổ hữu ích để kiểm tra tính hiệu
quả của chất bảo vệ lạnh và kích thích nghiên cứu sâu hơn trong lĩnh vực này.
Cho đến nay, giả thuyết Tg đã được xác nhận bởi nhiều nghiên cứu: về hệ thống carbohydrate,
chẳng hạn như món tráng miệng từ sữa, kem và một số loại rau (Reid, 1990; Reid và cộng sự, 1994 ,
1995; Roos và Karel, 1991; Roos, 1995) và trên các hệ thống có protein hình cầu. Vẫn chưa rõ liệu
lý thuyết này có áp dụng được cho các hệ thống protein xoắn ốc myosin hay không, ví dụ như cơ cá
(Jensen và cộng sự, 2003). Herrera và Mackie (2004) và Herrera và cộng sự. (2000) phát hiện ra rằng
maltodextrin và carbohydrate trọng lượng phân tử thấp có thể ức chế TMAO-demethylase trong cá khi
bảo quản đông lạnh. Rey-Mansilla và cộng sự. (2001) đã thực hiện nghiên cứu tương tự trên cá và
Hansen (2004) trên thịt lợn.
Không giống như trong y học (xử lý các mẫu nhỏ như tinh dịch, trứng hay phôi), việc sử dụng
chất bảo quản lạnh trong công nghệ thực phẩm đông lạnh còn hạn chế do gặp khó khăn trong việc kết
hợp chất bảo quản lạnh vào các mẫu thực phẩm lớn. Quá trình đưa chất bảo vệ lạnh vào thực phẩm quá
chậm nên chỉ dựa vào sự khuếch tán, như đã xảy ra ở dâu tây, đòi hỏi phải nghiền nhỏ (băm thành
các hạt nhỏ), chẳng hạn như quá trình làm surimi. Một vấn đề khác (trong thực phẩm không ngọt) là
mùi vị của chất bảo quản lạnh có thể làm cho thực phẩm có vị ngọt.
Hầu hết các loại thực phẩm đều có nhiều pha với cấu trúc phức tạp và điều này gây khó khăn cho
việc nghiên cứu và giải thích quá trình chuyển hóa thủy tinh trong chúng (Roos, 1995). Quá trình
chuyển đổi thủy tinh được phát hiện từ những thay đổi về tính chất vật lý khác nhau liên quan đến
những thay đổi về độ linh động và độ nhớt của phân tử. Những hiệu ứng này được thấy trong các đặc
tính điện môi, cơ học và nhiệt động lực học (entanpy, thể tích tự do, nhiệt dung và hệ số giãn nở
nhiệt) (White và Cakebread, 1966; Wunderlich, 1981; Sperling, 1986). Đo nhiệt lượng quét vi sai
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
10 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
(DSC), và đặc biệt là DSC quét nhanh mới (Saunders và cộng sự, 2004), là phương pháp phổ biến nhất
được sử dụng để xác định Tg. DSC phát hiện sự thay đổi nhiệt dung cp xảy ra trong phạm vi nhiệt độ
chuyển tiếp (Wunderlich, 1981; Kalichevsky và cộng sự, 1992; Roos, 1995).
1.3 Rã đông THỰC PHẨM ĐÔNG LẠNH
Nhìn bề ngoài, rã đông là sự đảo ngược của quá trình đóng băng (năng lượng được cung cấp cho thực
phẩm để làm tan chảy các tinh thể băng). Tuy nhiên, rã đông là một hoạt động khó khăn hơn đông lạnh
(và thật không may, phần lớn lại được giao cho người tiêu dùng ở cuối chuỗi cung ứng). Việc rã đông
rất khó khăn và cần được chăm sóc vì ba lý do:
(1) Việc rã đông tạo ra vùng có độ dẫn nhiệt thấp hơn thực phẩm vẫn còn đông lạnh, do đó cản trở dòng
nhiệt (Hình 1.5)
(2) Môi trường bên ngoài (hoặc nguồn năng lượng) không thể tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ (hoặc độ
dốc) lớn nhất có thể trong quá trình đông lạnh mà không nấu thực phẩm trong quá trình rã đông
(3) Trong quá trình rã đông, có nguy cơ phát triển vi sinh vật cao hơn do nhiệt độ/số lần cho phép vi
khuẩn phát triển.
Một phương pháp rã đông mới nổi không có hạn chế (2) là rã đông thay đổi áp suất (Cheftel và cộng
sự, 2002): làm tan băng (dạng III) ở nhiệt độ dưới
15
C dưới áp suất cao (200–400 MPa) , giúp khắc
phục những khó khăn trong quá trình rã đông thông thường chẳng hạn như để bề mặt thực phẩm tiếp xúc
với nhiệt độ trên 0
C.
Rã đông ở quy mô công nghiệp là một bước trong quá trình chế biến bán thành phẩm thực phẩm. Tuy
nhiên, có lẽ hầu hết thực phẩm đông lạnh cuối cùng đều được rã đông ở nhà, ngay trước khi tiêu thụ.
Do đó, trớ trêu thay, rã đông, được cho là hoạt động khó khăn nhất trong toàn bộ chuỗi hoạt động sản
xuất thực phẩm đông lạnh, cuối cùng lại được giao cho người tiêu dùng mà việc xử lý quy trình có thể
phủ nhận mọi sự cẩn trọng và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt của quy trình sản xuất thực phẩm đông
lạnh. . Việc đông lạnh không giết chết vi sinh vật và do đó nguyên tắc cơ bản là tránh sự phát triển
của vi sinh vật bằng cách rã đông thực phẩm ở nhiệt độ lạnh, trong tủ lạnh gia đình.
k ≈ 2,0 (W/(m·K))
k ≈ 0,5 (W/(m·K))
Hình 1.5 Các vùng có độ dẫn nhiệt cao và thấp trong quá trình đông lạnh và rã đông thực phẩm.
Machine Translated by Google
16:14
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 11
Trong khi nấu thực phẩm, việc rã đông đôi khi có thể được kết hợp với việc đun nóng trong lò (thông
thường hoặc lò vi sóng) nếu ngăn ngừa được tình trạng mất nước trên bề mặt. Nếu có thể chia một miếng
thực phẩm đông lạnh thành những miếng nhỏ hơn (ví dụ: để tách các lát bánh mì ra khỏi một ổ bánh mì
đông lạnh đã cắt lát), tốc độ truyền nhiệt sẽ tăng gấp bốn lần cho mỗi lần giảm một nửa độ dày. Điều
này rút ra từ việc giải phương trình dẫn nhiệt.
Rã đông bằng vi sóng có nhược điểm là sóng điện từ chủ yếu được hấp thụ ở vùng chưa đông lạnh (đã
rã đông) của thực phẩm. Rã đông bằng siêu âm (máy rã đông nội địa đã được phát triển ở Nhật Bản) về
nguyên tắc tốt hơn rã đông bằng vi sóng vì siêu âm được hấp thụ trong vùng đông lạnh có thể nén được
(Miles et al., 1999). Sự tiếp xúc tốt giữa thực phẩm và nguồn siêu âm phải được đảm bảo bằng cách ngâm
trong nước, do đó nó chỉ phù hợp với thực phẩm ướt có hình dạng thông thường, đây cũng là nhược điểm
của việc rã đông bằng dòng điện (gia nhiệt bằng điện trở).
1.4 ĐẶC TÍNH NHIỆT TRONG KHI LÀM ĐÔNG,
ĐO LƯỜNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG
Dữ liệu về đặc tính nhiệt của thực phẩm là cần thiết để thiết kế và kiểm soát quá trình xử lý nhiệt của
thực phẩm và từ đó đảm bảo chất lượng và an toàn vi sinh của thực phẩm. Việc sử dụng các phương pháp đo
lường một cách chính xác và áp dụng kiến thức về các quá trình nhiệt trong các ứng dụng công nghiệp
thường là một nhiệm vụ khó khăn.
Đặc điểm chính của các tính chất nhiệt trong phạm vi đông lạnh là chúng phụ thuộc nhiều vào nhiệt
độ. Điều này là do sự khác biệt lớn giữa các tính chất của nước đá và nước lỏng và do tỷ lệ băng thay
đổi dưới điểm đóng băng ban đầu, như trong Hình 1.3. Các hình 1.6, 1.7, 1.8 và 1.9 lần lượt trình bày
các biểu đồ đặc tính của thực phẩm dùng trong mô hình truyền nhiệt: mật độ, nhiệt dung riêng, entanpy
và độ dẫn nhiệt.
1.4.1 Nhiệt dung riêng, entanpy
Nước có nhiệt dung riêng khá lớn, cp, (4,18 J/g
nước, khoảng 2 J/g
C ở 20
C) so với các chất khác. Nước đá có cp nhỏ hơn
C. Ẩn nhiệt đóng băng
1040
10:30
1020
1010
/)
t3
g
ậm
ộ
k
M
đ
(
1000
990
980
970
960
40
35
30
25
20
10
15
505
Nhiệt độ (°C)
Hình 1.6 Mật độ thực phẩm là hàm của nhiệt độ được tính với Tf =
xcarbohydrate = 0,075 và xu = 0,05.
1
C, xw = 0,8, xprotein = 0,05, xfat = 0,075,
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
12 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
200
t/
g
ệJ
g
n
i)
n
ê
hK
u
i
k
g
N
d
r
(
k
150
100
50
0
45
35
25
15
5
5
Nhiệt độ (°C)
Hình 1.7 Nhiệt dung riêng của thực phẩm là hàm của nhiệt độ, được tính với Tf =
1
C, xw = 0,8, xprotein = 0,05,
xfat = 0,075, xcarbohydrate = 0,075 và xu = 0,05.
(hoặc độ tan) của nước (hoặc nước đá), L, cũng lớn so với các chất khác: 334 J/g ở 1 bar,
0
C. Do giá trị cp và ẩn nhiệt của nước lớn nên năng lượng cần thiết để đông lạnh và rã
đông thực phẩm là lớn và năng lượng này tăng lên khi hàm lượng nước trong thực phẩm tăng lên.
Nhiệt dung riêng (và entanpy), là thuộc tính 'phụ gia', có thể được tính bằng công thức
'trộn' đơn giản:
cp = xk · cpk
(1.2)
Trong đó cp là nhiệt dung riêng của thực phẩm, xk là phần khối lượng của các thành phần
(nước, nước đá, protein, carbohydrate, chất béo, v.v.) và cpk là nhiệt dung riêng của các
thành phần ở áp suất không đổi. Đặc tính phụ gia này và tính độc lập của cấu trúc làm cho
khả năng sinh nhiệt dễ dự đoán hơn nhiều so với độ dẫn nhiệt vốn phụ thuộc vào cấu trúc của thực phẩm.
Đối với thực phẩm đông lạnh, x và cp của nước và đá trong phương trình (1.2) thay đổi
theo nhiệt độ; do đó, một thuật ngữ phải được thêm vào để tính đến sự thay đổi công suất
nhiệt cụ thể do sự thay đổi tỷ lệ của nước đá: L(T ) · (dxi/dT ) (giả sử áp suất không đổi).
Trong Hình 1.7, đỉnh dốc của cp tại điểm đóng băng ban đầu theo sau là một giá trị nhỏ, ổn
định trong suốt phần đóng băng còn lại là do sự đóng góp nhiệt tiềm ẩn từ băng đóng băng dần
dần, như trong Hình 1.3.
CP của thực phẩm có thể được ước tính bằng cách giả sử rằng thực phẩm là một giải pháp
nhị phân và sử dụng hàm xi (T ), gần đúng theo phương trình (1.1). CP là hàm của nhiệt độ
nên có dạng
cp(T ) = cs(1
xw) + cwxw(1
xi) + cixi + Lxw(dxi/dt)
(1.3)
trong đó các chỉ số s, w và i lần lượt là thành phần rắn (hàm lượng chất rắn khô), nước và
nước đá, c là nhiệt dung riêng và x là phần khối lượng. Bảng 1.2 cho thấy sự đóng góp của
nhiệt hiện và nhiệt ẩn trong phương trình (1.2), được tính bằng xi(T ) từ phương trình (1.1).
13
01
mểiĐ
etardy
MT
n
R.
i
h
.
g3
E
e
o
,
)
7
n7
h
H
t
,
b
5
g
)
6
ơ0
T
,
o
5
r
g
n
c
3
t
0
ư,
ì
S
i
8
r
n
a
ọ
ố
9
(
hf
O
ớ
w
p
c
f
ả
r
u
ế
1
i
d
C
v
x
B
e
q
t
(
c
0
=
2
+
T,
9
.)
1
l6
4
e8
8
)
1
T
0
e
y
d.
7
,
5
0
y
b
9
e8
T
4
,
.
à
a
1
r
i5
(
3
0
2
K
c
v
L
(
t
R
b
3
=
+
,)
y0
e.
s7
4
r1
9
.
o6
r
D
a
(
t
T91:
gn
0
gồ
h
)
3
cu
g
ơ
n
3
t
0
cg
á
ị
ợ
n
o
ư
ì
.
(
0
áN
i
ư
ử
ụ
h
r
1
w
,
C
g
đ
s
d
p
t
(
c
0
=
.:
gC,
g5
n
h
)
g0
ơ
n
1
,
u1f
c
á
ị
n
o
ư
ì
.
8
ư=
:
á
i
ử
ụ
h
r
1
w
u
,
L
ý
C
g
s
d
p
t
(
x
0
T
(
T
5 )cớ)
ư1
2á
nđ
(
0
5
52
0
1
)C/J
wg
pk
k
c
(
e60.2
c712.4
c2
60
82
9
1.4
2
ne.
T)
s
63
,
s
87
5
g
,
u
59
8
n
c
u
h
m
01
2
á
ị
u
a
ớ
ê
n
s
.
,(
r
ì
ủ
ư
i
ạ
a
t
l
0
4
+
g
t
b
c
n
s
l
R
e
a
5,4
6
4
8
83
1
02
8
6
4
3
/)
Jg
kk
(
6,333
)cT
ứ(
hL
n
T
ă
/)
Jg
kk
(
tộM
)cT
ớ(
ưL
N
44
0
2
1
7
5
6
3
71
3
2
1
0
8
9
8
3
2
b
/)
gg
ik
k
x
(
54
0
6
8
1
3
77
0
1
3
0,0
3
6
000,0
000,0
/Jk)(Cp”
ợg
pk
h
ý
c
“
l
56
2
0
9
1
77,3
5
d0
73
2
9
5
47.3
/Jk()mC'
ề'
ig
pk
t
n
c
“
ẩ
40
6
9
3
1
8,0
4
3
32
0,
79
8
0
5
79
8
0
,
,1
7
0
4
000,0
000,0
gnp
ổc
t
d747,3
đ037,3
đ037,3
d537,3
đ937,3
d247,3
77,3
77,3
97,3
58,3
21.4
02,4
75,4
46,5
35:11
62,35
00,302
)C/Jg
kk
(
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
51
)C
tệiộ
hđ
N
.n
g
2ó
ảĐ
.
B
1
Machine Translated by Google
16:14
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
14 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
400
350
300
250
ipn/
a)
tg
J
nk
k
E
(
200
150
100
50
0
45
35
25
15
5
5
Nhiệt độ (°C)
Hình 1.8 Entanpy của thực phẩm là hàm của nhiệt độ, được tính với Tf =
1
C, xw = 0,8, xprotein = 0,05, xfat =
0,075, xcarbohydrate = 0,075 và xu = 0,05.
1.4.2 Entanpy
Enthalpy H là hàm lượng nhiệt được tính theo nhiệt độ cố định thuận tiện Tref, thường là
40
C (dưới phạm vi nhiệt độ thường được xem xét khi mô hình hóa hành vi của thực phẩm
đông lạnh, hoặc 0
C hoặc đôi khi là nhiệt độ điểm đóng băng ban đầu Tf nơi xảy ra sự
thay đổi độ dốc giữa phạm vi đóng băng và không đóng băng, Hình 1.8). Enthalpy là tích
phân của hàm cp giữa Tref và nhiệt độ đã cho:
T
H(T ) =
cp(T )dT
(1.4)
Tref
Hàm H(T ) phù hợp hơn cp(T ) để sử dụng trong các chương trình mô hình hóa máy tính vì
nó không có đỉnh nhọn tại Tf. Sử dụng phương pháp entanpy giúp chúng ta bỏ qua vấn đề
“nhảy” đỉnh khi nâng thời gian lên cấp độ tiếp theo trong nghiệm số của phương trình
nhiệt (Albasiny, 1956).
1.4.3 Độ dẫn nhiệt
Độ dẫn nhiệt của thực phẩm chứa nước một lần nữa bị chi phối bởi sự đóng góp của nước và
nước đá, bởi vì chúng có độ dẫn nhiệt cao hơn nền thực phẩm (chất khô) (Wang và Brennan,
1992). Bảng 1.3 cho thấy các giá trị độ dẫn nhiệt của nước và nước đá ở áp suất thường.
Để so sánh, độ dẫn nhiệt của protein, chất béo và carbohydrate nhỏ hơn đáng kể, trong
khoảng 0,17–0,20 W/(m·K) ở 0
C (Choi và Okos, 1986).
Để ước tính các giá trị độ dẫn nhiệt của thực phẩm đông lạnh, phải đưa ra một số giả
định và ước lượng gần đúng về cấu trúc của thực phẩm và sự sắp xếp của các thành phần
khác nhau phân tán trong thực phẩm, bao gồm mọi khoảng không khí trong thực phẩm xốp và
hướng (song song hoặc vuông góc) của dòng nhiệt so với các lớp của các bộ phận. Các mô
hình đơn giản hóa cho điều này là các hình cầu song song, vuông góc và phân tán.
Machine Translated by Google
16:14
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 15
Bảng 1.3 Độ dẫn nhiệt k của nước và nước đá ở điều kiện thường
áp suất (1 bar).
Nhiệt độ (
C)
k (W/(m·K))
Thẩm quyền giải quyết
40
0,620
Một
20
0,587
Một
10
0,620
Một
0 (nước)
0,554
Một
0 (nước
2,25
b
đá)
2,35
c
10
2,41
c
15
2,47
c
20
2,73
c
40
2,85
b
3,95
b
5,70
b
50
100
150
Nguồn:
aBảng quan trọng quốc tế (1933) k = 0,587{1 + 0,00281
(T
20)} 0 < T < 80
C.
bRatcliffe (1962) giá trị 'có thể xảy ra nhất' từ dữ liệu đo được
cRatcliffe (1962) hàm số k = 780/Tk
0,615(Tk > 120 K là nhiệt độ tính
bằng kelvin).
(Mô hình Maxwell–Eucken (Eucken 1932, 1940; Miles và cộng sự, 1983; Miles và Morley, 1997)).
Hình 1.9 cho thấy độ dẫn nhiệt của thực phẩm được tính toán bằng mô hình song song và
giả sử rằng pha chính là dung dịch nhị phân nước có cùng thành phần và ban đầu
điểm đóng băng như mô tả ở Mục 1.4.1. Mô hình song song có dạng
tôi
k =
(1.5)
ki
trong đó εi = ρ(xi/ρi) là phần thể tích của các thành phần trong thực phẩm với mật độ tổng thể
ρ (Miles và cộng sự, 1983). Mô hình hóa phức tạp hơn đòi hỏi các phương pháp số cho giải pháp
phương trình dòng nhiệt trong các hệ phân tán (Sakiyama và cộng sự, 1990).
2,5
2
ộĐ
1,5
1
0,5
0
40
35
30
25
20
10
15
505
Nhiệt độ (°C)
Hình 1.9 Độ dẫn nhiệt của thực phẩm là hàm của nhiệt độ, được tính bằng Tf =
0,8, xprotein = 0,05, xfat = 0,075, xcarbohydrate = 0,075 và xu = 0,05.
1
C, xw =
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
16 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
1.4.4 Mật độ
Nước nở ra khoảng 10% khi đóng băng và do đó, khi lượng băng hình thành dưới điểm đóng băng ban
đầu tăng lên, thực phẩm có xu hướng nở ra (mật độ của nó giảm, Hình 1.6) khi nhiệt độ giảm. Điều
này tạo ra ứng suất nhiệt và có thể dẫn đến các vết nứt trên thực phẩm khi phần trung tâm đóng
băng lần cuối, giãn nở và gây áp lực lên vùng đông lạnh xung quanh.
Phương pháp cơ bản để đo mật độ là từ thể tích và khối lượng, sử dụng chai mật độ (pyknometer)
cho chất rắn và chất lỏng. Có sự khác biệt giữa khối lượng và mật độ (tập hợp các hạt, ví dụ như
hạt đậu của sản phẩm đồng nhất - mật độ của một hạt đậu) và đối với các tổ hợp như vậy, phương
pháp dịch chuyển phù hợp sẽ xác định thể tích (Mohsenin, 1970).
1.4.5 Độ khuếch tán nhiệt
Độ khuếch tán nhiệt, a = k/(ρ · cp), dễ đo hơn độ dẫn nhiệt k và nhiệt dung riêng cp (Eunson và
Nesvadba, 1984). Do đó, độ dẫn nhiệt có thể được xác định gián tiếp bằng cách sử dụng độ khuếch
tán nhiệt nếu biết nhiệt dung và mật độ riêng, sử dụng phương trình k = ρ · a · cp (Nesvadba,
1982).
1.4.6 Hệ số truyền nhiệt bề mặt
Để lập mô hình cấp đông thực phẩm (ví dụ dự đoán thời gian cấp đông hoặc rã đông), ngoài các tính
chất nhiệt của thực phẩm cần phải ước tính hệ số truyền nhiệt bề mặt. Hệ số truyền nhiệt bề mặt
h không phải là đặc tính nội tại của thực phẩm mà phản ánh các điều kiện tại ranh giới giữa thực
phẩm và môi trường truyền nhiệt bên ngoài. Nó rất quan trọng trong tính toán truyền nhiệt
(Hallstr¨om et al., 1988).
Độ không đảm bảo về hệ số truyền nhiệt bề mặt thường lớn hơn độ không đảm bảo về tính chất nhiệt
của thực phẩm và lan truyền vào nhiệt độ tính toán ở mức độ lớn hơn (Meffert, 1983).
Khi đông lạnh bằng môi trường bên ngoài (ví dụ, không khí lạnh thổi qua thực phẩm), tốc độ
truyền nhiệt từ thực phẩm sang môi trường phụ thuộc vào vận tốc của môi trường chuyển động, hình
dạng và độ nhám bề mặt của thực phẩm và các yếu tố khác. Các yếu tố khác nhau rất khó giải thích
về mặt toán học và thay vào đó, tác động tổng thể của chúng được định lượng bằng hệ số truyền
nhiệt bề mặt h, được xác định bởi q = h(Ts
Te), trong đó q (W/m2) là lượng nhiệt truyền trên
một đơn vị diện tích của bề mặt thực phẩm trong một đơn vị thời gian và Ts và Te lần lượt là
nhiệt độ của bề mặt thực phẩm và môi trường. Do đó kích thước của h là W/(m2 K).
Bảng 1.4 đưa ra giá trị h đối với các kiểu đóng băng khác nhau.
Hệ số truyền nhiệt bề mặt có tương quan với các thông số dòng chảy của môi trường truyền nhiệt
bên ngoài thông qua các mối quan hệ tương tự, liên quan đến số Reynolds (Re) và Nusselt (Nu)
không thứ nguyên và mối tương quan của chúng (Krokida et al., 2002; Zogzas et al. , 2002). Hơn
400 phương trình liên quan đến chế biến thực phẩm đã được van Beek, VeerKamp và Pol (1997) thu
thập trong dự án EU PECO, làm nền tảng cho chương trình phần mềm dự đoán SURFHEAT (Liu và cộng
sự, 1997 ) . Rõ ràng là khó xác định các giá trị của h bằng thực nghiệm vì các phòng thí nghiệm
khác nhau thu được các giá trị khác nhau trong cùng điều kiện thí nghiệm. Tương tự, trong công
nghiệp, không thể dự đoán giá trị trung bình của h mà không đề cập đến một nhà máy cụ thể vì sự
nhiễu loạn và vận tốc của không khí có thể thay đổi. Vì lý do này h thường được xác định là thông
số phù hợp để giảm thiểu sự khác biệt giữa nhiệt độ thực nghiệm và nhiệt độ đo được (Everington,
1997). Sau khi 'hiệu chỉnh' nhà máy cụ thể, giá trị dẫn xuất của h sau đó có thể được sử dụng để
tính toán cho một sản phẩm thực phẩm khác.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 17
Bảng 1.4 Hệ số truyền nhiệt bề mặt h trong các phương pháp đông lạnh thực phẩm khác nhau.
Phương pháp đông lạnh
giờ (W/(m2K ))
Người giới thiệu
Không khí – đối lưu tự nhiên
6–20
Chim và cộng sự. (1960)
Đối lưu cưỡng bức không khí
20–90
Becker và Fricke (2004),
Sự va chạm không khí
80–160
Anderson và Singh (2006),
75–250
Soto và B'orquez (2001)
Không khí – Giường tầng sôi
90–140
Sheen và Whitney (1990).
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
100 (tiếp xúc kém hoặc
Cleland và Earle (1982)
Hallstrom và cộng sự. (1988)
tác dụng của chất cách điện
Heldman (1980)
đặc tính của bao bì)
600 (liên hệ trực tiếp tốt)
Ngâm trong nước muối
600
Cleland và Earle (1982),
900 kích động
Fikiin (2003)
Ngâm trong nitơ lỏng
170–425
Heldman và Singh (1981)
Ngâm trong chất lỏng khuấy động
160–1500
Verboven và cộng sự. (2003)
Sự va chạm không khí
5–25
Anderson và Singh (2006)
Hơi ngưng tụ (chân không
850–1700
Ling và cộng sự. (1976)
(thủy hóa)
Phương pháp rã đông
rã đông)
Ảnh hưởng của bao bì là vật cản nhiệt (thường là vật cản bắt buộc, chẳng hạn như lớp xốp
polystyrene để cách nhiệt) được tính đến theo công thức dựa trên việc thêm
loạt điện trở:
Q = A · T/(1/h1 + d1/k1)
(1.6)
Trong đó Q là lượng nhiệt truyền qua diện tích A do chênh lệch nhiệt độ T , h1 là
hệ số truyền nhiệt bề mặt tại ranh giới 1, d1 là chiều dày lớp cách nhiệt giữa
ranh giới và thực phẩm và k1 là hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt ở ranh giới 1.
Các phương pháp thí nghiệm đo hệ số truyền nhiệt bề mặt đòi hỏi nhiều
thiết bị đo đạc (máy đo lưu lượng nhiệt, máy đo tốc độ không khí, nhiều nhiệt kế, có thể là
máy đo độ ẩm và các cảm biến khác). Một phương pháp đơn giản để ước tính sự truyền nhiệt bề mặt
hệ số đang sử dụng một chất dễ bay hơi (ví dụ như naphthalene) và cân định kỳ
chất để xác định sự mất khối lượng của nó. Tốc độ mất khối lượng tương tự tỷ lệ với nhiệt
mất mát (Nghiên cứu sinh, 2000).
1.4.7 Nguồn dữ liệu về tính chất vật lý của thực phẩm
1.4.7.1 Văn học
Có rất nhiều tài liệu về tính chất nhiệt của thực phẩm. Thật không may, dữ liệu có xu hướng
bị phân tán và thành phần (giống, giống), điều kiện chế biến và cơ cấu của
các loại thực phẩm thường không được ghi chép đầy đủ. Điều này làm giảm sự chú ý khỏi giá trị của dữ liệu.
Ví dụ, sách giáo khoa cung cấp thông tin cơ bản và dữ liệu tổng quát hạn chế là những sách
của Charm (1978) và Heldman và Singh (1981). Sách viết về các tính chất vật lý (kể cả nhiệt)
là của Kostaropoulos (1971), Mohsenin (1980), Rha (1975), Tschubik
và Maslow (1973), Houˇska và cộng sự. (1994, 1997), Rahman (1996) và Qashou et al. (1972).
Các bài báo cung cấp bộ dữ liệu toàn diện cho các nhóm sản phẩm thực phẩm là của Lentz (1961),
Hill và cộng sự. (1967), Mellor (1976, 1979), Morley (1966, 1972, 1986) Morley và Miles (1997),
Phạm và Willix (1989), Sanz và cộng sự. (1987) và Mồ hôi (1974, 1975, 1985).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
18 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
1.4.7.2 Các phương trình và phần mềm dự đoán tính chất nhiệt của thực phẩm
Một số chương trình máy tính có sẵn để ước tính các đặc tính nhiệt của thực phẩm dựa trên thành phần
hóa học và mật độ gần đúng của chúng. Được phân phối rộng rãi nhất là COSTHERM. Hans Pol của Viện
Spelderholt ở Hà Lan đã viết phiên bản đầu tiên của chương trình này dựa trên công trình của Miles et
al. (1983) trong dự án COST90 của EU.
Miles và Morley (1997) đã cập nhật COSTHERM trong dự án CIPA-CT93-0240 của EU. Họ đã kiểm tra lại các
mô hình về độ dẫn nhiệt và điểm đóng băng ban đầu. Độ chính xác của các phương trình dự đoán là khoảng
±10%, đủ cho hầu hết các tính toán kỹ thuật thực phẩm.
Các phương trình dự đoán có giá trị trong phạm vi nhiệt độ từ –40
C đến khoảng +90
C.
1.4.7.3 Cơ sở dữ liệu ngoại tuyến và trực tuyến về các đặc tính vật lý của thực phẩm
Adam (1969) đã xuất bản thư mục lớn đầu tiên nhờ việc tích lũy dữ liệu về các tính chất vật lý của
nguyên liệu nông sản thực phẩm. Nỗ lực của Châu Âu bao gồm các dự án hành động phối hợp của EU COST90
và COST90bis (Jowitt và cộng sự, 1983). Công việc tiếp theo của Houˇska et al. (1994, 1997) đã hợp
nhất các phương pháp đo lường và phương trình dự đoán liên quan đến các tính chất vật lý của nguyên
liệu nông sản thực phẩm với thành phần và cấu trúc của nguyên liệu cũng như điều kiện chế biến của
chúng. Singh (1995) đã sản xuất phần mềm dự đoán có chứa cơ sở dữ liệu, có sẵn dưới dạng chương trình
PC. Một cơ sở dữ liệu lớn hơn đã được xây dựng bởi Nesvadba et al. (2004) và có tại www.nelfood.com.
1.4.7.4 Đo các tính chất vật lý của thực phẩm liên quan đến đông lạnh
Các phép đo (trái ngược với mô hình hóa) là nguồn dữ liệu chính. Nesvadba (1982) và Ohlsson (1983) đã
xem xét các kỹ thuật đo lường tính chất nhiệt của thực phẩm.
Các kỹ thuật nhất thời khác vẫn đang được phát triển, đánh giá và tiêu chuẩn hóa (Evitherm, 2003).
1.4.7.4.1 Đo nhiệt dung riêng và entanpy Để đo trực tiếp nhiệt dung
riêng hoặc entanpy, phải sử dụng một số dạng đo nhiệt lượng (Riedel, 1957, 1978). DSC là một kỹ thuật
thuận tiện và nhanh chóng để đo nhiệt dung riêng và sự chuyển pha của các mẫu nhỏ (lên đến 50 mg).
Thực phẩm không đồng nhất phải được đồng nhất để thu được các mẫu đồng nhất và các phép đo phân tích
hợp lệ. May mắn thay, thường có thể thực hiện đồng nhất hóa vì, không giống như tính dẫn nhiệt, việc
thay đổi cấu trúc của thực phẩm (kích thước lỗ chân lông, hướng của các sợi mô) không làm thay đổi
nhiệt dung riêng và nhiệt ẩn. Đối với cỡ mẫu nhỏ (5–50 mg), DSC nhanh chóng cho kết quả đáng tin cậy.
Đối với các mẫu lớn hơn (cỡ 100 g), phép đo nhiệt lượng đoạn nhiệt được sử dụng với thiết bị 'tự
chế' (Lindsay và Lovatt, 1994) hoặc thiết bị thương mại (Patrick, 2002).
1.4.7.4.2 Đo độ dẫn nhiệt Các phép đo độ dẫn nhiệt
bằng phương pháp trạng thái ổn định cần có thời gian đáng kể để cân bằng và mặc dù chúng đã được sử
dụng (Lentz, 1961; Willix et al., 1998) các kỹ thuật nhất thời được ưa thích hơn, trong đó kim nung
nóng đầu dò (Sweat, 1985) và nguồn mặt phẳng được làm nóng (Gustafsson, 1991) là những phương pháp hữu
ích nhất đối với thực phẩm.
Hình 1.10 thể hiện phương pháp đầu dò được gia nhiệt. Sau khi cho dòng điện vào bộ phận làm nóng,
độ tăng nhiệt độ của kim được làm nóng, khi được vẽ theo logarit của thời gian, tỷ lệ nghịch với độ
dẫn nhiệt của thực phẩm mà kim được đặt vào. Cần phải lưu ý rằng giả định toán học về đầu dò dài và
mỏng vô hạn được thỏa mãn (đường kính phải nhỏ hơn ít nhất 100 lần so với chiều dài của đầu dò (Salmon
và cộng sự, 2003) ) .
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 19
Nguồn cấp
Công tắc
Vôn kế
Máy tính
Ngã ba cặp nhiệt điện
Máy sưởi
Vỏ đầu dò kim
Hình 1.10 Đầu dò kim được làm nóng để đo độ dẫn nhiệt. Điểm nối cặp nhiệt điện nằm ở giữa đầu dò kim dài sẽ cảm
nhận sự tăng nhiệt độ của kim sau khi bật bộ gia nhiệt.
1.4.7.4.3 Đo các đặc tính liên quan khác 1.4.7.4.3.1 Hàm
lượng nước. Điều này rất quan trọng trong thực phẩm và thường được xác định bằng phương pháp đo
trọng lượng, mặc dù có nhiều phương pháp khác được khảo sát bởi Steele và Dang (1983).
1.4.7.4.3.2 Điểm đóng băng ban đầu. Điều này xác định một trong những 'điểm neo' trong biểu đồ đặc
tính nhiệt (Hình 1.3 và 1.6–1.9). Điểm đóng băng rất khó đo lường. Vấn đề là hiện tượng siêu lạnh
khi tiếp cận Tf từ phía trên và ảnh hưởng không cân bằng đến quá trình tái hấp thụ nước khi tiếp
cận Tf từ phía dưới. Fennema (1973) thảo luận về các phương pháp được sử dụng để ngoại suy Tf từ
các đường cong đóng băng. Phương pháp AOAC chính thức dành cho các sản phẩm như sữa sử dụng ống
nghiệm đông lạnh, đáp ứng các quy định của EC đối với sữa. DSC là một phương pháp thuận tiện để
xác định điểm đóng băng nhưng đắt tiền và cũng cần ngoại suy.
1.5 ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC VẬT LÝ
Sự hiểu biết về các hiện tượng vật lý của nhiệt, truyền khối và hình thành băng trong đông lạnh
thực phẩm thường đưa ra những gợi ý ngay lập tức về các giải pháp nhanh chóng cho các vấn đề hoặc
câu trả lời cho các câu hỏi phát sinh trong ngành thực phẩm đông lạnh. Kiến thức về các giá trị số
của đặc tính nhiệt của thực phẩm và hệ số truyền nhiệt bề mặt cho phép dự đoán (mô hình hóa) thời
gian đóng băng và tải năng lượng làm lạnh.
Hình 1.5 cho thấy một ví dụ về tính hữu ích của vật lý trong việc hỗ trợ sự hiểu biết về đông
lạnh và rã đông thực phẩm. Thực phẩm đông lạnh có khả năng dẫn nhiệt tốt hơn khoảng ba lần so với
thực phẩm không đông lạnh. Trong quá trình đóng băng, một lớp bên ngoài dẫn điện tốt sẽ được tạo
ra. Trong quá trình tan băng, điều ngược lại xảy ra: một vùng dẫn điện kém được tạo ra. Đây là một
lý do tại sao việc rã đông khó khăn hơn nhiều so với việc đông lạnh. Lý do khác là trong quá trình
đông lạnh, chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt thực phẩm và môi trường (làm mát) bên ngoài có thể cao
hơn so với khi rã đông.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
20 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Việc thừa nhận hàm lượng nước là yếu tố chính quyết định lượng nhiệt cần loại bỏ trong quá
trình đóng băng và thực tế là thời gian đóng băng tăng theo bình phương độ dày sản phẩm thường
là điểm khởi đầu tốt cho việc khắc phục sự cố trong ngành. Ngành công nghiệp thực phẩm đông
lạnh cần dự đoán thời gian đông lạnh và rã đông của các sản phẩm được pha chế mới hoặc có
kích thước mới hoặc cấu trúc hỗn hợp hoặc phân lớp (chẳng hạn như bánh nhân thịt hoặc bữa ăn
sẵn). Kiến thức về các nguyên lý vật lý của đông lạnh cho phép ước tính công suất hoặc năng
lượng cần thiết để đông lạnh hoặc rã đông một lượng thực phẩm nhất định trong thời gian nhất
định và thiết kế tủ đông, máy rã đông và các thiết bị khác được sử dụng trong công nghệ thực
phẩm đông lạnh. Các tính toán cần thiết liên quan đến một số loại mô hình hóa hoạt động chế
biến thực phẩm. Đây có thể là những mô hình phân tích đơn giản, nhưng do sự phụ thuộc nhiệt
độ của các tính chất nhiệt trong phạm vi đóng băng nên thường cần sử dụng một số dạng nghiệm
số của phương trình dẫn nhiệt. Điều này có thể được cung cấp bởi một loạt 'bộ giải', từ các
thuật toán sai phân hữu hạn đơn giản đến các gói thương mại lớn được thiết kế để giải quyết nhiều tình huống.
HEATSOLV (Nesvadba, 1997) là một ví dụ về một chương trình đơn giản dự đoán nhiệt độ thực
phẩm trong quá trình đông lạnh và tan băng. Một ví dụ về gói CFD (Động lực học chất lỏng tính
toán) lớn là COMSOL (2007). Có rất nhiều chương trình khác nhằm vào cả thị trường thương mại
và nghiên cứu (xem Chương 3).
Trong mô hình hóa quá trình truyền nhiệt, cần xác định độ nhạy của nhiệt độ dự đoán với
những sai số về tính chất nhiệt và hệ số truyền nhiệt bề mặt.
Thông thường, hệ số truyền nhiệt bề mặt có độ không đảm bảo lớn nhất vì các điều kiện trên
ranh giới giữa thực phẩm và môi trường bên ngoài rất khó định lượng (Nicola¨ı và Baerdemaeker,
1996).
Việc lập mô hình có giá trị lớn ngay cả khi sự truyền nhiệt bề mặt không được biết trước,
bởi vì mô hình có thể được 'hiệu chỉnh' bằng cách so sánh lặp đi lặp lại giữa nhiệt độ dự
đoán và nhiệt độ đo thực nghiệm trong thực phẩm đang được chế biến.
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Adam, M. (1969). Bibliografie
fyzikaln ` `ıch vlastnost'ı potravin [Thư mục về các tính chất vật lý của thực phẩm`
đồ đạc]. Praha: VUPP – Viện nghiên cứu thực phẩm, 1969.
Albasiny, EL (1956). Giải bài toán dẫn nhiệt phi tuyến trên Pilot Ace. Công ước về kỹ thuật máy tính số, Viện Kỹ sư Điện,
ngày 9–13 tháng 4 năm 1956. Woking và London: Unwin Brothers Ltd, tr. 5.
Anderson, BA và Singh, RP (2006). Đo hệ số truyền nhiệt hiệu quả trong quá trình làm tan băng do va chạm không khí bằng
phương pháp nghịch đảo. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 29(2), 281–293.
Anese, M. và Gormley, R. (1996). Ảnh hưởng của các nguyên liệu sữa đến một số đặc tính hóa học, lý hóa và chức năng của cá
xay trong quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh, Lebensmittel Wissenschaft und Technologie, 29, 151–157.
Angell, CA (1982). Nước siêu lạnh. Trong: F. Franks, ed. Nước – Một chuyên luận toàn diện, Tập. 7, Nước
trong dung dịch nước ở nhiệt độ Subzero. New York: Nhà xuất bản toàn thể, trang 1–81.
Arakawa, T. và Timasheff, SN (1985). Sự ổn định của protein bằng thẩm thấu. Tạp chí sinh lý 47,
411–414.
Hói, WB (1991). Sự hình thành tinh thể băng trong hệ thống đông lạnh lý tưởng. Trong: WB Bald, biên tập. Đông lạnh thực phẩm:
Hôm nay và ngày mai. Luân Đôn: Springer-Verlag, trang 67–80.
Becker, BR và Fricke, BA (2004). Hệ số truyền nhiệt để làm mát bằng không khí cưỡng bức và đóng băng các sản phẩm đã chọn
thực phẩm. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 27(5), 540–551.
Bird, RB, Stewart, WE và Lightfoot, EN (1960). Trong: Hiện tượng giao thông. New York và Luân Đôn: John
Wiley.
Blanshard, JMV và Franks, F. (1987). Sự kết tinh băng và kiểm soát nó trong hệ thống thực phẩm đông lạnh. Trong: JMV
Blanshard và P. Lillford, biên tập. Cấu trúc và Hành vi Thực phẩm Luân Đôn: Nhà xuất bản Học thuật, trang 51–56.
Bøgh-Sørensen, L. và cộng sự, biên tập. (Viện Điện lạnh Quốc tế) (2007). Khuyến nghị cho
Chế biến và Xử lý Thực phẩm Đông lạnh (“Sách Đỏ”), tái bản lần thứ 4. Paris: IIR/IIF.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 21
Buttkus, H. (1970). Tăng tốc độ biến tính của myosin trong dung dịch đông lạnh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 32,
558–652.
Thợ mộc, JF và Crowe, JH (1988). Cơ chế bảo vệ lạnh của protein bằng chất hòa tan. Sinh học lạnh
25, 244–255.
Charm, SE (1978), Nguyên tắc cơ bản của Kỹ thuật Thực phẩm, tái bản lần thứ 3. Westport, Connecticut, Hoa Kỳ: Công ty
xuất bản AVI Inc.
Cheftel, JC, Thiebaud, M. và Dumay, E. (2002). Đóng băng và tan băng được hỗ trợ bằng áp suất: đánh giá các nghiên cứu
gần đây. Nghiên cứu áp suất cao 22, 601–611.
Choi, Y. và Okos, MR (1986). Ảnh hưởng của nhiệt độ và thành phần đến tính chất nhiệt của thực phẩm. Trong: M. Le Maguer
và P. Jelen, eds. Ứng dụng quy trình và kỹ thuật thực phẩm, Tập. 1, Hiện tượng giao thông.
New York: Elsevier, trang 93–101.
Cleland, AC và Earle, RL (1982). Dự đoán thời gian cấp đông cho thực phẩm – một quy trình đơn giản hóa.Quốc tế
Tạp chí Điện lạnh 5(3), 134–140.
COMSOL (2007). Mô hình đa vật lý của COMSOL, http://www.comsol.com.
Connell, JJ (1959). Sự kết tụ myosin trong quá trình bảo quản đông lạnh. Thiên nhiên 183, 664–665.
Daschner, F. và Kn¨ochel, R. (2003). Cảm biến vi sóng điện môi với hiệu chuẩn đa biến. Những tiến bộ trong khoa học vô
tuyến 1, 9–13.
Dorsey, NE (1940). Tính chất của chất nước thông thường. New York: Giữ lại. [Trích dẫn trang 617 do R. de Forcrand và L.
Gay (1929) biên soạn và những quan sát của HC Dickinson và NS Osborne (1915)].
Everington, DW (1997). Việc sử dụng thương mại COSTHERM và HEATSOLV trong việc lựa chọn nhà máy đông lạnh. Trong: Mô hình
hóa các đặc tính nhiệt và hành vi của thực phẩm trong quá trình sản xuất, bảo quản và phân phối. Kỷ yếu hội nghị,
Praha, tháng 6 năm 1997, Viện Nghiên cứu Thực phẩm Praha. trang 28–33.
Evitherm (2003). Viện đo nhiệt ảo. http://www.evitherm.org.
Eucken, A. (1932). Die W¨armeleitf¨ahigkeit keramischer feuerfest Stoffe. Ihre Berechnung aus der W¨armeleitf¨ahigkeit
der Betstandteile. (Độ dẫn nhiệt của vật liệu chịu lửa gốm. Tính toán từ độ dẫn nhiệt của các thành phần), Forschung
auf dem Gebiete des Ingenieurwesens, 3B, VDI-Forschungsheft No. 353, VDI Verlag, D¨usseldorf, March–April 1932, p. 16.
Eucken, A. (1940). Allgemeine Gesetzmassig keiten f¨ur das W¨armeleitvermogen veschiedener Stoffarten und Aggregatzustande,
Forschung Gebiete Ingenieurwesens (Ausgabe A), 11, 6.
Eunson, C. và Nesvadba, P. (1984). Sự phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ của độ khuếch tán nhiệt của thịt cá tuyết, Tạp chí
Công nghệ Thực phẩm, 19, 585–592.
Nghiên cứu sinh, P. (2000). Công nghệ chế biến thực phẩm – Nguyên tắc và thực hành, tái bản lần thứ 2. Cambridge, Vương quốc Anh: Wood-
đầu xuất bản.
Fennema, OR (1973). Bản chất của quá trình đóng băng. Trong: OR Fennema, WD Powrie và EH Marth, biên tập.
Bảo quản thực phẩm và vật chất sống ở nhiệt độ thấp. New York: Marcel Dekker, trang 151–227.
Fennema, HOẶC (1985). Nước và Băng. Trong: Hóa học thực phẩm, tái bản lần thứ 2. Marcel Dekker, trang 23–67.
Fikiin, KA (2003). Những điểm mới của nghiên cứu đông lạnh thực phẩm ở châu Âu và xa hơn nữa. Được xuất bản dưới dạng Báo
cáo tổng hợp chương trình Flair-Flow 4 của Ủy ban Châu Âu, tháng 7 năm 2003.
Franks, F. (1982). Tính chất của dung dịch nước ở nhiệt độ dưới 0. Trong: F. Franks, ed. Nước – Một chuyên luận toàn
diện, Tập. 7, Nước trong dung dịch nước ở nhiệt độ Subzero. New York: Nhà xuất bản toàn thể, trang 215–338.
Garside, J. (1987). Nguyên tắc chung của quá trình kết tinh. Trong: JMV Blanshard và P. Lillford, biên tập. Đồ ăn
Cấu trúc và hành vi. Luân Đôn: Nhà xuất bản Học thuật, trang 35–99.
Goff, HD (1994). Đo lường và diễn giải quá trình chuyển đổi thủy tinh trong thực phẩm đông lạnh và hệ thống mô hình. Đồ ăn
Nghiên cứu Quốc tế 27, 187–189.
Govindarajan, AG và Lindow, SE (1988). Kích thước của các vị trí tạo mầm băng vi khuẩn được đo tại chỗ bằng phân tích
bất hoạt bức xạ. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, 85(5), 1334–1338.
Gustafsson, SE (1991). Kỹ thuật nguồn mặt phẳng thoáng qua cho tính dẫn nhiệt và khuếch tán nhiệt
đo vật liệu rắn. Mục sư Khoa học. Nhạc cụ, 62, 797–804.
Hallstr¨om, B., Skj¨oldebrand, C. và Tr¨ag˚ardh, C. (1988). Truyền nhiệt và sản phẩm thực phẩm. New York: Khoa học ứng
dụng Elsevier.
Hansen, E. (2004). Những thay đổi hóa học và vật lý của thịt lợn trong quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh. Luận án
tiến sĩ, Khoa Khoa học Thực phẩm và Sữa, Đại học Nông nghiệp và Thú y Hoàng gia, Frederiksberg, Đan Mạch.
Hayes, LJ, Diller, KR và Lee, HS (1984). Về định nghĩa tốc độ làm mát trung bình trong quá trình đóng băng tế bào.
Máy làm lạnh 5, 97–110.
Heldman, DR (1980). Dự đoán tỷ lệ đông lạnh thực phẩm. Trong: Kỹ thuật chế biến thực phẩm, Tập. 1, Luân Đôn: Nhà xuất bản
Khoa học Ứng dụng Ltd.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
22 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
Heldman, RR và Singh RP (1981). Kỹ thuật Chế biến Thực phẩm, tái bản lần thứ 2, Westport, CT: Nhà xuất bản AVI
Công ty.
Herrera, JR và Mackie, IM (2004). Bảo quản lạnh Actomyosin bảo quản đông lạnh của cá hồi vân nuôi
(Oncorhynchus mykiss) bởi một số loại đường và polyol. Hóa thực phẩm 84 (1) 91–97.
Herrera, JR và cộng sự. (2000). Sự ức chế sản xuất formaldehyde trong cá tuyết xanh bằm bảo quản đông lạnh
(Micromesistius poutassou) cơ bằng chất ổn định lạnh: Cách tiếp cận từ lý thuyết trạng thái thủy tinh, Tạp chí
Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm 48, 5256–5262.
Này, JM, Mehl, PM và MacFarlane, DR (1997). Kính hiển vi video quang học DSC kết hợp để đo
nghiên cứu về độ cao hóa. Tạp chí Phân tích Nhiệt 49, 991–998.
Hill, JE, Leitman JD và Sunderland, JE (1967). Độ dẫn nhiệt của các loại thịt khác nhau Công nghệ thực phẩm
21, 1143–1148.
Holland, B., Welch AA, Unwin, ID, Buss, DM, Paul AA, và Southgate, DAT, biên tập. (1991). McCance
và Thành phần Thực phẩm của Widdowsons, tái bản lần thứ 5. Cambridge: Hiệp hội Hóa học và Bộ Hoàng gia
Nông nghiệp, Thủy sản và Thực phẩm.
Houˇska,
M., Adam, A.,
ˇ
ˇ Celba, J., Havl'ıˇcek, Z., Jeschke, J., Kubeˇsov'a, A., Neumannova'a, J., Pokorn'y, D.,
Sest'ak, J. và Sr' amek, P. (1994). Đặc tính nhiệt vật lý và lưu biến của thực phẩm – Sữa, sữa
Sản phẩm và bán sản phẩm. Viện Nghiên cứu Thực phẩm Praha, 200 tr.
Houˇska, M., Adam, A., Celba, J., Havl'ıˇcek, Z., Jeschke, J., Kubeˇsov'a, A., Neumannova'a, J., Nesvadba, P.,
ˇ
ˇ
Pokorn'y, D., Sest' ak, J. và Sr' amek, P. (1997). Đặc tính nhiệt vật lý và lưu biến của thực phẩm –
Thịt, Sản phẩm Thịt và Bán sản phẩm. Viện Nghiên cứu Thực phẩm Praha, 285 tr.
Hsu, C.-L., Heldman, DR, Taylor, TA và Kramer, HL (2003). Ảnh hưởng của tốc độ làm mát lên kính
Nhiệt độ chuyển tiếp của dung dịch Sucrose và gel tinh bột gạo. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 68(6), 1970–
1975.
Jason, AC và Richards, JCS (1975). Sự phát triển của máy đo độ tươi cá điện tử. J. Vật lý. E.
Khoa học. Nhạc cụ. 8, 826–830.
Jensen, KN, Jørgensen, BM và Nielsen, J. (2003). Sự chuyển đổi nhiệt độ thấp ở cá tuyết và cá ngừ được xác định
bằng phương pháp đo nhiệt lượng quét vi sai. Lebensmittel-Wissenschaft và Technologie 36(3), 369–374.
Jowitt, R., Escher, F., Hallstr¨om, B., Meffert, HF Th., Spiess, WEL và Vos, G., eds. (1983). Thuộc vật chất
Tính chất của thực phẩm. Luân Đôn và New York: Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng.
Kalichevsky, MT, Jaroszkiewicz, EM, Ablett, S., Blanshard, JMV và Lillford, PJ (1992). Cái kính
quá trình chuyển đổi amylopectin được đo bằng DSC, DMTA và NMR. Carbohydrate và Polyme 18, 77–88.
Kaye, GWC và Laby, TH (1986). Bảng các hằng số vật lý và hóa học, tái bản lần thứ 15. London:
Longman.
Kent, M. (1975). Cơ cá ở trạng thái đông lạnh: sự phụ thuộc thời gian của tính chất điện môi vi sóng của nó.
Tạp chí Công nghệ Thực phẩm 10, 91–102.
Kent, M., Kn¨ochel, R., Daschner, F. và Berger, U.-K. (2001). Thành phần thực phẩm bao gồm cả nước bổ sung
sử dụng quang phổ điện môi vi sóng. Kiểm soát Thực phẩm 12(7), 467–482.
Kent, M., Oehlenschlager, J., Mierke-Klemeyer, S., Kn¨ochel, R., Daschner, F. và Schimmer, O. (2004).
Đánh giá chất lượng cá tuyết đông lạnh bằng phương pháp công cụ mới. Nghiên cứu Thực phẩm Châu Âu và
Công nghệ 219(5) 540–544.
Kent, M., Kn¨ochel, R., Barr, U.-K., Tejada, M. và Nunes, L. (2005). Một phương pháp mới để đo lường
Chất lượng hải sản. Shaker Verlag GmbH, Đức.
Kim, Y., Singh, M. và Kays, SE (2007). Phân tích quang phổ cận hồng ngoại của các chất dinh dưỡng đa lượng và năng lượng
trong các bữa ăn đồng nhất. Hóa học thực phẩm xxx (đã in trên báo, có trên mạng).
Kitamikado, M., Yuan, CS và Ueno, R. (1990). Một phương pháp enzyme được thiết kế để phân biệt giữa
cá tươi và đông lạnh rã đông. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 55, 74–76.
¨
¨
Kostaropoulos, AE (1971). Die Warme- und Temperaturleitf aigkeit gestrockneter Lebensmittel. [Độ dẫn nhiệt và độ khuếch
tán của thực phẩm khô]. Đại học Karlsruhe, Khoa Kỹ thuật Hóa học,
Luận án, 1971.
Krivchenia, M. và Fennema, OR (1988). Tác dụng của chất bảo vệ lạnh đối với phi lê cá bơn đông lạnh và so sánh
với phi lê cá trắng. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 53, 1004–1008, 1050.
Krokida, MK, Zogzas, NP và Maroulis, ZB (2002). Hệ số truyền nhiệt trong chế biến thực phẩm: Comtổng hợp dữ liệu văn học. Tạp chí quốc tế về đặc tính thực phẩm 5(2), 435–450.
Lentz, CP (1961). Độ dẫn nhiệt của thịt, mỡ, gel gelatin và nước đá. Công nghệ thực phẩm 15, 243–247.
Levine, H. và Slade, L. (1988). Nguyên lý của công nghệ “ổn định lạnh” từ mối quan hệ cấu trúc/tính chấttàu của hệ thống carbohydrate/nước – Đánh giá, Cryo-Letters 9, 21–63.
Lindsay, DT và Lovatt, SJ (1994). Các giá trị entanpy khác của thực phẩm được đo bằng nhiệt lượng kế đoạn nhiệt.
Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 23(4), 609–620.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 23
Ling, AC, Lund, DB và Lightfoot, EN (1976). Ước tính hệ số truyền nhiệt bề mặt bằng
sự hiện diện của khí không ngưng tụ. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 41(6), 1345–1348.
Liu, M., Allen, AR, van Beek, G., Pol, H. và Nesvadba P. (1997). Dự đoán hệ số truyền nhiệt bề mặt trong chế biến thực phẩm
sử dụng SURFHEAT, trong: Kỷ yếu Hội nghị/Hội thảo/Khóa hướng dẫn thực hành Mô hình hóa các đặc tính nhiệt và hành vi của
thực phẩm trong quá trình sản xuất, bảo quản và phân phối, Praha, 23–25 tháng 6 năm 1997. Xuất bản bởi Viện Nghiên cứu
Thực phẩm Praha, trang 72–82.
Tình yêu, RM (1966). Sự đông lạnh của mô động vật. Trong: HT Meryman, biên tập. Sinh học lạnh, New York: Học thuật
Báo chí, trang 317–405.
Tình yêu, RM (1982). Thông tin cơ bản về cá. Trong: A. Aitken, IM Mackie, JH Merritt và ML Windsor, biên tập.
Xử lý và chế biến cá, tái bản lần thứ 2. Edinburgh: Bộ Nông nghiệp Thủy sản và Thực phẩm, Trạm Nghiên cứu Xe tải, HMSO,
trang 2–19.
MacKenzie, AP, Derbyshire, W. và Reid, DS (1977). Hành vi đóng băng không cân bằng của hệ thống nước. Các giao dịch triết
học của Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn. Series B, Khoa học sinh học, 278(959), 167–189. Bài giảng: Thảo luận về Cấu trúc và
Vận chuyển Nước trong Sinh học, ngày 29 tháng 3 năm 1977, Hiệp hội Hoàng gia, Luân Đôn.
Matsumoto, JJ và Noguchi, SF (1992). Ổn định nhiệt độ lạnh của protein trong surimi. Trong: Lanier, TC và Lee,
CM, Biên tập viên, 1992. Công nghệ Surimi, Marcel Dekker, New York, trang 357–388.
Mackie, IM (1993). Ảnh hưởng của đông lạnh đến protein cá. Tạp chí Thực phẩm Quốc tế 9, 575–610.
Mazur, P. (1970). Sinh học lạnh: Sự đóng băng của các hệ thống sinh học. Khoa học 168, 939–949.
Mazur, P. (1984). Đóng băng tế bào sống: Cơ chế và ý nghĩa. Tạp chí Sinh lý học Hoa Kỳ
247, C125–C142.
Meffert, HF Th. (1983). Lịch sử, mục đích, kết quả và tương lai của các đặc tính vật lý nhiệt hoạt động trong COST90.
Trong: Jowitt R. và cộng sự, eds. Tính chất vật lý của thực phẩm, Chương 15. London và New York: Nhà xuất bản Khoa học
Ứng dụng, trang 229–267.
Mellor, JD (1976). Các đặc tính nhiệt lý của thực phẩm: Đánh giá giới thiệu. Bản tin của Quốc tếViện Điện Lạnh 56, 51.
Mellor, JD (1979). Đặc tính nhiệt lý của thực phẩm: Phần 3 – Đo lường. Bản tin quốc tế
Viện Điện lạnh 59, 551–564.
Miles, CA, van Beek, G. và Veerkamp, CH (1983). Tính toán các đặc tính nhiệt lý của thực phẩm.
Trong: R. Jowitt, F. Escher, B. Hallstr¨om, HFTh. Meffert, WEL Spiess và G. Vos, biên tập. Tính chất vật lý của thực
phẩm. New York: Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng. trang 269–312.
Dặm, CA (1991). Các tính chất vật lý nhiệt của thực phẩm đông lạnh. Trong: WB Bald, biên tập. Đông lạnh thực phẩm: Hôm nay
và ngày mai. Luân Đôn: Springer-Verlag, trang 45–65.
Miles, CA và Morley, MJ (1997). Ước tính các đặc tính nhiệt của thực phẩm: Sửa đổi một số phương trình được sử dụng trong
COSTHERM. Trong: Kỷ yếu Hội nghị/Hội thảo/Khóa hướng dẫn thực hành: Mô hình hóa các đặc tính nhiệt và hành vi của thực
phẩm trong quá trình sản xuất, bảo quản và phân phối, 23–25 tháng 6 năm 1997, Viện nghiên cứu thực phẩm Praha, trang 135–
143.
Miles, CA, Mayer, Z., Morley, MJ và Houˇska, M. (1997). Ước tính điểm đóng băng ban đầu của thực phẩm
từ dữ liệu thành phần. Tạp chí Quốc tế về Khoa học & Công nghệ Thực phẩm 32, 389–400.
Miles, CA, Morley, MJ và Randell, M. (1999). Làm tan thực phẩm đông lạnh bằng sóng siêu âm công suất cao. tạp chí
của Kỹ thuật Thực phẩm 39(2), 151–159.
Miller, BS và Kaslow, HD (1963). Xác định độ ẩm bằng NMR và phương pháp sấy trong lúa mì, bột mì, bột nhào và trái cây sấy
khô. Công nghệ thực phẩm 17(5), 142.
Mohsenin, NN (1970). Tính chất vật lý của vật liệu thực vật và động vật, Tập. 1. Luân Đôn: Gordon và
Nhà xuất bản khoa học vi phạm.
Mohsenin, NN (1980). Tính chất nhiệt của thực phẩm và vật liệu nông nghiệp. New York: Gordon và
Nhà xuất bản khoa học vi phạm.
Morley, MJ (1966). Độ dẫn nhiệt của cơ, mỡ và xương. Tạp chí Công nghệ Thực phẩm 1, 303–311.
Morley, MJ (1972). Tính chất nhiệt của thịt – Dữ liệu được lập bảng. Báo cáo đặc biệt số 1, Nông nghiệp
Hội đồng nghiên cứu, Viện nghiên cứu thịt, Langford, Bristol.
Morley, MJ (1986). Rút ra các đặc tính vật lý của mô cơ từ các phép đo nhiệt độ do áp suất đoạn nhiệt. Tạp chí Công nghệ
Thực phẩm 21, 269–277.
Morley, MJ và Miles, CA (1997). Mô hình hóa độ dẫn nhiệt của gel tinh bột-nước. tạp chí của
Kỹ thuật thực phẩm 33, 1–14.
Nesvadba, P. (1982). Phương pháp đo độ dẫn nhiệt và độ khuếch tán của thực phẩm.
Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 1, 93–113.
Nesvadba, P. (1997). Kết quả của dự án EU PECO “Mô hình hóa các đặc tính nhiệt và hành vi của thực phẩm trong quá trình sản
xuất, bảo quản và phân phối”, Trong: P. Nesvadba và M. Houˇska, eds. Tiến hành
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
24 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
a Hội nghị/Hội thảo/Khóa hướng dẫn thực hành: Mô hình hóa các đặc tính nhiệt và hành vi của thực phẩm trong quá
trình sản xuất, bảo quản và phân phối, Praha, 23–25 tháng 6 năm 1997, Viện nghiên cứu thực phẩm Praha, trang
155–161.
Nesvadba, P., Houˇska, M., Wolf, W., Gekas, V., Jarvis, D., Sadd, PA và Johns, AI (2004). Cơ sở dữ liệu của
Tính chất vật lý của nguyên liệu nông sản thực phẩm. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 61(4), 497–503.
Nicola¨ı, BM và De Baerdemaeker, J. (1996). Phân tích độ nhạy đối với hệ số truyền nhiệt bề mặt khi áp dụng cho
tính toán quá trình nhiệt. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 28, 21–33.
Novikov, VM (1971). Sản xuất cá đông lạnh. Trong: VM Novikov, Trn. từ tiếng Nga. Sổ tay công nghệ nghề cá, Tập.
1. [Spravochnik Tekhnologa Rybnoi Promyshlennosti., Moscow, 1971.]. New Delhi: Nhà xuất bản Amerind, trang 267–
390.
Ohlsson, T. (1983). Phép đo tính chất nhiệt. Trong: R. Jowitt, F. Escher, B. Hallstr¨om, HFTh.
Meffert, WEL Spiess và G. Vos, biên tập. Tính chất vật lý của thực phẩm. Luân Đôn và New York: Nhà xuất bản
Khoa học Ứng dụng, trang 313–328.
Oosterhuis, JJ (1981). Cá tuyết đông lạnh gấp đôi. Voedingsmiddelenttechnologie 14(2), 11–15.
Orlien, V. (2003). Giả thuyết chuyển tiếp thủy tinh - Ý nghĩa đối với sự ổn định hóa học trong hệ thống thực phẩm.
Luận án tiến sĩ, Khoa Khoa học Thực phẩm và Sữa, Đại học Nông nghiệp và Thú y Hoàng gia, Frederiksberg, Đan
Mạch.
Orlien, V., Risbo, J., Mogens, L., Andersen, ML và Skibsted, LH (2003). Câu hỏi về sự chuyển đổi thủy tinh ở
nhiệt độ cao hay nhiệt độ thấp ở cá đông lạnh. Xây dựng sơ đồ trạng thái bổ sung cho cơ cá ngừ bằng phép đo
nhiệt lượng quét vi sai. Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm 51(1), 211–217.
2
Patrick, A. (2002). Tính chất nhiệt của nguyên liệu thực phẩm. T PAC News (Câu lạc bộ nâng cao nhận thức về nhiệt
độ và đặc tính vật lý của Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia, Vương quốc Anh), Số 14, Mùa xuân năm 2002, 7–9. Có
thể tải xuống từ http://www.npl.co.uk/tman/newsletters/t2pac bản tin archive/downloads/issue14.pdf Pham, QT và
Willix, J. (1989). Độ dẫn nhiệt của thịt cừu tươi, nội tạng và mỡ trong khoảng
đến +30
40
C: các phép đo và mối tương quan. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 54(3), 508–515.
Pippard, AB (1961). Các yếu tố của nhiệt động lực học cổ điển. Cambridge: Nhà xuất bản Đại học Cambridge.
Qashou, MS, Vachou, RI và Touloukian, YS (1972). Độ dẫn nhiệt của thực phẩm. Giao dịch của
ASHRAE 78, 165.
Rahman, MS (1996). Sổ tay đặc tính thực phẩm. Boca Raton, FL: Nhà xuất bản CRC.
Rahman, MS (2006). Sơ đồ trạng thái của thực phẩm: Tiềm năng ứng dụng của nó trong chế biến thực phẩm và độ ổn định của sản phẩm.
Xu hướng Khoa học & Công nghệ Thực phẩm 17, 129–141.
Rasmussen, DH, MacKenzie, AP, Angell, CA và Tucker, JC (1973). Nhiệt dung dị thường của
nước siêu lạnh và nước nặng. Khoa học 181, 342–344.
Ratcliffe, EH (1962). Độ dẫn nhiệt của băng: Dữ liệu mới về hệ số nhiệt độ. PhiloTạp chí sophical 79, 1197–1203.
Rehbein, H. (1992). Phương pháp vật lý và sinh hóa để phân biệt giữa tươi và đông lạnh
cá hoặc phi lê rã đông. Tạp chí Khoa học Thực phẩm Ý 4, 75–86.
Reid, DS (1990). Tối ưu hóa chất lượng thực phẩm đông lạnh. Công nghệ thực phẩm 44(7), 78–82.
Reid, DS, Kerr, W. và Hsu, J. (1994). Sự chuyển thủy tinh trong quá trình đông lạnh, Tạp chí Thực phẩm
Kỹ thuật 22, 483–494.
Reid, DS, Hsu, J. và Ju, J. (1995). Tầm quan trọng của quá trình chuyển đổi thủy tinh đến sự phụ thuộc nhiệt độ
vào độ ổn định của thực phẩm đông lạnh. Trong: Kỷ yếu của Đại hội Quốc tế về Điện lạnh lần thứ 19, The Hague,
Hà Lan, Tập. 2, Paris: Viện Điện lạnh Quốc tế, trang 331–338.
Rey-Mansilla, MD, Sotelo, CG, Aubourg, SP, Rehbein, H., Havemeister, W., Jørgensen, BM và Nielsen, MK (2001). Xác
định vị trí sản xuất formaldehyde trong quá trình bảo quản đông lạnh cá tuyết châu Âu (Merluccius merluccius).
Nghiên cứu và Công nghệ Thực phẩm Châu Âu 213(1), 43–47.
Rha, CK (1975). Lý thuyết, xác định và kiểm soát các tính chất vật lý của nguyên liệu thực phẩm. Dordrecht,
Hà Lan: Công ty xuất bản D. Reidel.
Riedel, L. (1957). Kalorimetrische Untersuchungen ¨uber das Gefrieren von Fleisch. Kaltetechnik ¨ 9(2), 38–40.
Riedel, L. (1978). Eine Formel zur berechnung der Enthalpie Fettarmer Lebensmittel in Abh¨angigkeit von
Wassergehalt und Temperatur. Chemie Mikrobiologie Technologie der Lebensmittel 5(5), 129–133.
Roos, YH (1992). Chuyển pha và biến đổi trong hệ thống thực phẩm. Trong: DR Heldman và DB Lund,
eds. Sổ tay Kỹ thuật Thực phẩm. New York: Marcel Dekker, tr. 145.
Roos, YH (1995). Chuyển pha trong thực phẩm. Luân Đôn: Nhà xuất bản học thuật.
Roos, YH và Karel, M. (1991). Ứng dụng sơ đồ trạng thái vào chế biến thực phẩm và phát triển sản phẩm, Thực phẩm
Công nghệ 45 (12) 66–71.
Sakiyama, T., Matsushita, Y., Shiinoki, Y. và Yano, T. (1990). Phân tích phần tử hữu hạn về độ dẫn nhiệt hiệu quả
của các hệ phân tán hình cầu có kích thước khác nhau. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 11(4), 317–331.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:14
Tính chất nhiệt và sự phát triển tinh thể băng trong thực phẩm đông lạnh 25
Salfi, V., Fucetola, F. và Pannunzio, G. (1986). Một phương pháp vi mô để phân biệt cơ cá tươi và đông lạnh. Tạp chí Khoa học
Thực phẩm và Nông nghiệp 36, 811–814.
Salmon, D., Hammerschmidt, U., van Haneghem, IA, Kubiˇc'ar, L., Gustafssson, S. và Tye, R. (2003). Dự thảo Quy trình thử
nghiệm tiêu chuẩn để đo các đặc tính nhiệt lý của vật liệu bằng phương pháp tiếp xúc thoáng qua dựa trên Nguyên tắc chung.
Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia, Teddington, Middlesex, Vương quốc Anh.
Sanz, PD, Alonso, MD và Mascheroni, RH (1987). Đặc tính nhiệt lý của sản phẩm thịt: Tổng quát
tài liệu tham khảo và giá trị thực nghiệm. Giao dịch của ASAE 30 (1), 283–289, 296.
Saunders, M., Podluii, K., Shergill, S., Buckton, G. và Royall, P. (2004) Tiềm năng của DSC tốc độ cao (Hyper-DSC) để phát
hiện và định lượng một lượng nhỏ hàm lượng vô định hình trong chủ yếu là các mẫu tinh thể, Tạp chí Dược phẩm Quốc tế 274,
35–40.
Sheen, S. và Whitney, LF (1990). Mô hình hóa sự truyền nhiệt trong tầng sôi của các hạt lớn và ứng dụng của nó trong việc đông
lạnh các mặt hàng thực phẩm lớn. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 12(4), 249–265.
Singh, RP (1995). Cơ sở dữ liệu thuộc tính thực phẩm. Phiên bản 2.0 dành cho WindowsTM. Ấn bản thứ 2, Boca Raton, FL: CRC
Nhấn.
Slade, L. và Levine, H. (1991). Ngoài hoạt động của nước: Những tiến bộ gần đây dựa trên một cách tiếp cận khác để đánh giá
chất lượng và an toàn thực phẩm. Trong: FM Clydesdale, biên tập. Các bài đánh giá quan trọng về khoa học thực phẩm và dinh
dưỡng, Tập. 30. Boston: CRC Press, trang 115–359.
Slade, L., Levine, H., Ievolella, J. và Wang, M. (1993). Hiện tượng trạng thái thủy tinh trong các ứng dụng cho ngành công
nghiệp thực phẩm: Ứng dụng phương pháp tiếp cận khoa học polyme thực phẩm vào mối quan hệ cấu trúc-chức năng của sucrose
trong hệ thống bánh quy và bánh quy giòn. J. Khoa học. Nông nghiệp thực phẩm. 63, 133–176.
Smith, CE và Schwartzberg, HG (1985). Kích thước tinh thể băng thay đổi trong quá trình chín ở nồng độ đông lạnh.
Tiến bộ công nghệ sinh học 1, 111–120.
Soto, V. và B'orquez, R. (2001). Sự đóng băng phản lực của vật liệu sinh học. Kiểm soát Thực phẩm 12, 512–522.
Sperling, LH (1986). Giới thiệu về khoa học vật lý polymer. New York: John Wiley.
Steele, DJ và Đặng, NDP (1983). Các phương pháp đo độ ẩm trong thực phẩm: Khảo sát kỹ thuật và ứng dụng. Khảo sát khoa học và
kỹ thuật số 136, Hiệp hội nghiên cứu thực phẩm cá da đầu, Leatherhead, Vương quốc Anh.
Mồ hôi, VE (1974). Giá trị thí nghiệm về độ dẫn nhiệt của một số loại rau quả được chọn. tạp chí của
Khoa học thực phẩm 39, 1080–1083.
Mồ hôi, VE (1975). Mô hình hóa độ dẫn nhiệt của thịt. Giao dịch của ASAE 18, 564–568.
Mồ hôi, VE (1985). Tính chất nhiệt của thực phẩm có độ ẩm thấp và trung bình. Giao dịch của ASHRAE
91(2A), 369–389.
Tamiya, T., Okahashi, N., Sakuma, R., Aoyama, T., Akahane, T. và Matomoto, J. (1985). Biến tính đông lạnh
enzyme và cách phòng ngừa nó bằng các chất phụ gia. Sinh học lạnh 22, 446–456.
Cá hồi, GR (1988). Kỹ thuật đo khả năng liên kết nước trong thực phẩm dành cho cơ bắp – đánh giá về phương pháp luận. Khoa
học về Thịt 23, 235–232.
¨
Tschubik, IA và Maslow, AM (1973). Warmephysicalische Konstanten von Lebensmitteln und Halbfab- rikaten 1st edn. [Đặc tính
nhiệt vật lý của thực phẩm và bán sản phẩm, Dịch từ tiếng Nga].
Leipzig: VEB Fachbuchverlag. van
Beek, G., VeerKamp, CH và Pol, H. (1997). Cơ sở dữ liệu về phương trình hệ số truyền nhiệt bề mặt.
Báo cáo tiến độ của Dự án PECO EU CIPA-CT93-0240 Mô hình hóa các đặc tính nhiệt và hành vi của thực phẩm trong quá trình
sản xuất, bảo quản và phân phối, Ủy ban Châu Âu, Brussels.
Verboven, P., Scheerlinck, N. và Nicola¨ı, BM (2003). Hệ số truyền nhiệt bề mặt đến các hạt hình cầu tĩnh trong thiết bị thí
nghiệm để đông lạnh thủy phân từng loại thực phẩm.Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 26(3), 328–336.
Wang, N. và Brennan, JG (1992). Độ dẫn nhiệt của khoai tây theo hàm lượng ẩm. tạp chí
của Kỹ thuật Thực phẩm 17(2), 153–160.
White, GW và Cakebread, SH (1966). Trạng thái thủy tinh trong một số sản phẩm thực phẩm có chứa đường. tạp chí
của Công nghệ Thực phẩm 1, 73–82.
Willix, J., Lovatt, SJ và Amos, ND (1998). Giá trị độ dẫn nhiệt bổ sung của thực phẩm được đo bằng
một đĩa nóng được bảo vệ. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 37, 159–174.
Wunderlich, B. (1981). Cơ sở của phân tích nhiệt Trong: EA Turi, biên tập. Đặc tính nhiệt của polyme
Tài liệu, Chương 2. New York: Nhà xuất bản học thuật. trang 91–234.
Zogzas, NP, Krokida, MK, Michailidis, PA và Maroulis, ZB (2002). Dữ liệu tài liệu về truyền nhiệt
hệ số trong chế biến thực phẩm. Tạp chí Quốc tế về Thuộc tính Thực phẩm 5(2), 391–417.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
2 Ảnh hưởng của đông lạnh đến dinh dưỡng và
Đặc tính vi sinh của thực phẩm
Mark Berry, John Fletcher, Peter McClure và Joy Wilkinson
2.1 GIỚI THIỆU
Đông lạnh là một phương pháp bảo quản thực phẩm có khả năng mang lại mức độ an toàn, giá trị dinh
dưỡng, chất lượng cảm quan và sự tiện lợi cao. Ưu điểm ban đầu của đông lạnh, so với các phương
pháp bảo quản khác, chủ yếu là cung cấp rau, cá và thịt có chất lượng tốt hơn ở những thời điểm
và địa điểm xa điểm thu hoạch và giết mổ. Ngoài giá trị như một phương pháp bảo quản, đông lạnh
còn có thể mang lại trải nghiệm ăn uống thú vị. Điều này được minh họa trong kem, một sản phẩm có
nguồn gốc từ thế kỷ 17 và 18, nơi nó được coi là một mặt hàng xa xỉ đối với tầng lớp quý tộc
(Clark, 2004), và hiện là sản phẩm có mặt trên toàn cầu trong thị trường thực phẩm đông lạnh. Mặc
dù có một định nghĩa pháp lý cho 'kem' ở nhiều quốc gia, nhưng các tác giả đang sử dụng cách sử
dụng thuật ngữ này rộng hơn (thông tục hơn) để bao gồm kem, kem hấp, nước đá, v.v.
Trước đây, hầu hết thực phẩm đông lạnh đều phải được nấu chín trước khi tiêu thụ, góp phần
quan trọng vào việc đảm bảo an toàn vi sinh. Gần đây hơn, trọng tâm đã chuyển sang sự tiện lợi và
có nhiều loại thực phẩm đa dạng hơn, nhiều loại được thiết kế đặc biệt để bảo quản và phân phối ở
trạng thái đông lạnh. Những thực phẩm đông lạnh 'hiện đại' hơn này có thể là các thành phần bữa
ăn được nấu sẵn và cả bữa ăn chỉ cần hâm nóng lại trước khi tiêu thụ. Ngoài ra, nhiều loại bánh
ngọt và món tráng miệng đông lạnh (bao gồm cả kem) được thiết kế để ăn khi rã đông hoặc ăn trực
tiếp từ tủ đông mà không cần bất kỳ bước nấu nướng nào của người tiêu dùng. Do đó, việc loại bỏ
bất kỳ bước nấu nướng nào của người tiêu dùng đã khiến an toàn vi sinh trở thành điều kiện tiên
quyết thiết yếu trước khi cấp đông và xác định các quá trình trước và trong khi cấp đông. Tuy
nhiên, chất lượng dinh dưỡng đang là mối quan tâm ngày càng tăng của người tiêu dùng và thách
thức đối với ngành thực phẩm đông lạnh là tối đa hóa việc lưu giữ các chất dinh dưỡng mà không
ảnh hưởng đến an toàn vi sinh.
Bước thiết yếu trong đông lạnh là hạ nhiệt độ của thực phẩm với mục đích ngăn chặn hoặc ít
nhất là giảm thiểu những thay đổi về vi sinh vật và hóa học. Tuy nhiên, như đã lưu ý trong các
chương khác của cuốn sách này, việc đông lạnh thực phẩm tự nhiên và nhân tạo sẽ dẫn đến những
thay đổi phức tạp về mặt vật lý và hóa học. Tóm lại, khi nhiệt độ giảm xuống dưới 0
C , nước
trong thực phẩm bắt đầu chuyển thành đá. Kết quả là, các chất hòa tan ngày càng tập trung trong
phần nước lỏng còn lại, do đó làm giảm điểm đóng băng của nó. Tùy thuộc vào cấu trúc vật lý và
thành phần hóa học, thực phẩm tự nhiên ở trạng thái đông lạnh có thể chứa tới 8% nước ở pha lỏng.
Pha lỏng này chứa hỗn hợp phức tạp của các chất chuyển hóa tế bào ở nồng độ không cao về mặt sinh
lý. Hơn nữa, khi các tinh thể băng phát triển trong cấu trúc thức ăn tự nhiên, chúng có thể làm
vỡ các thành và màng tế bào và nội bào, dẫn đến giải phóng và trộn lẫn các chất và enzyme đã
được ngăn trước đó. Vì vậy, mặc dù việc duy trì thực phẩm ở nhiệt độ dưới 0
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
17:24
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 27
có khả năng làm giảm tốc độ phản ứng với những hậu quả có hại cho an toàn, chất lượng và dinh dưỡng,
những thay đổi về nồng độ cơ chất và khả năng tiếp cận enzyme có thể tác động làm tăng tốc độ của các
phản ứng đó. Do những thay đổi vật lý và hóa học có thể tiếp tục xảy ra ở trạng thái đông lạnh, nên
cần phải xử lý nhiệt trước khi đông lạnh đối với nhiều loại thực phẩm, đặc biệt là rau quả (xem bên
dưới) để đảm bảo bảo quản có thời hạn sử dụng chấp nhận được.
Xử lý nhiệt trước khi đông lạnh, thường được gọi là 'chần', được thiết kế chủ yếu để vô hiệu hóa các
enzyme gây ra những thay đổi có hại về chất lượng cảm quan. Tuy nhiên, chần cũng đạt được mục tiêu bảo
toàn giá trị dinh dưỡng, đặc biệt đối với các chất dinh dưỡng như ascorbate (vitamin C) dễ bị oxy hóa
và phân hủy bởi enzyme.
Bản thân bước chần có thể có tác động đáng kể đến việc lưu giữ chất dinh dưỡng và do đó tác động của
bước này cũng như các bước xử lý khác xảy ra trước khi đông lạnh phải được xem xét để hiểu giá trị
dinh dưỡng của thực phẩm đông lạnh. Các tài liệu ban đầu mô tả các yếu tố ảnh hưởng đến việc lưu giữ
chất dinh dưỡng trong thực phẩm đông lạnh đã được Bender (1978, 1993) xem xét.
Đánh giá này tóm tắt các nguyên tắc liên quan và thu hút sự chú ý đến các nghiên cứu gần đây hơn cũng
như các sản phẩm mới hơn tham gia chuỗi cung ứng thực phẩm đông lạnh.
Các vi sinh vật quan trọng trong thực phẩm thường được chia thành vi sinh vật gây hư hỏng và vi
sinh vật có khả năng gây bệnh, mầm bệnh cho con người. Các hệ thống bảo quản thực phẩm có xu hướng
hướng tới mục tiêu ngăn ngừa sự phát triển của các sinh vật gây hư hỏng và đảm bảo không có mức độ gây
hại của mầm bệnh (hoặc độc tố của chúng). Vì về cơ bản, đông lạnh làm ngừng hoạt động của vi sinh vật
nên nó có thể kiểm soát sự hư hỏng do vi sinh vật trong thời gian không xác định, miễn là nhiệt độ đủ
thấp (ví dụ dưới
10
C). Tuy nhiên, nhiều vi sinh vật, giống như nhiều hệ thống sinh học khác, có thể
tồn tại trong điều kiện đóng băng và duy trì khả năng sinh sôi khi điều kiện trở nên tương đối thuận
lợi hơn. Mặc dù không có “quy tắc cứng nhắc và nhanh chóng” nào liên quan đến sự sống sót của mầm bệnh
khi đông lạnh, một số nhóm sinh vật khác nhau rất nhiều về tính nhạy cảm hoặc khả năng chống lại tác
động của đông lạnh. Các sinh vật bậc cao, chẳng hạn như ký sinh trùng đơn bào, rất nhạy cảm với việc
đóng băng và bảo quản đông lạnh và bị tiêu diệt. Vi khuẩn gram âm có khả năng kháng thuốc cao hơn động
vật nguyên sinh nhưng có xu hướng nhạy cảm hơn vi khuẩn gram dương. Virus vẫn giữ được khả năng lây
nhiễm vào tế bào vật chủ sau khi bị đông lạnh và bào tử vi khuẩn hoàn toàn có khả năng chống lại tác
động của việc đông lạnh. Nấm mốc và nấm men khác nhau về độ nhạy cảm với việc đóng băng và bảo quản
đông lạnh. Đối với sức khỏe cộng đồng, khả năng sống sót của mầm bệnh trở thành một vấn đề quan trọng
cần cân nhắc. Nói chung, nếu thực phẩm đông lạnh có khả năng chứa mầm bệnh ở mức độ có hại thì chúng
sẽ cần được xử lý thêm (ví dụ như nấu chín) để giảm các mầm bệnh này xuống mức không gây lo ngại cho
sức khỏe cộng đồng.
Khi quan tâm đến sinh vật có liều lượng lây nhiễm thấp, sinh vật này phải được loại bỏ hoàn toàn khỏi
thực phẩm đông lạnh.
Các yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu ứng đông lạnh bao gồm tốc độ đông lạnh, công thức hàm lượng thực
phẩm/thành phần, vật liệu đóng gói, kích thước của bao bì, nhiệt độ/thời gian bảo quản, điều kiện rã
đông và trạng thái sinh lý (ví dụ: giai đoạn tăng trưởng) của vi sinh vật trong quá trình làm lạnh. /
đóng băng. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống chịu hoặc tính nhạy cảm với sự đóng băng đã được
thảo luận chi tiết trong một bài đánh giá gần đây của Archer (2004). Giai đoạn đông lạnh ban đầu, khi
sản phẩm được làm lạnh đến nhiệt độ đóng băng có thể tiêu diệt hoặc làm tổn thương các sinh vật nhạy
cảm do sốc lạnh. Sự hình thành tinh thể băng (nội bào và ngoại bào) cũng được biết là gây tổn hại vật
lý cho tế bào và việc làm lạnh thêm đến nhiệt độ bảo quản cuối cùng có thể gây ra thiệt hại nặng hơn,
trong đó các tinh thể băng đông lạnh chậm tập trung chất rắn hòa tan, ảnh hưởng đến sự ổn định của
protein trong tế bào vi sinh vật. Thiệt hại vật lý thường liên quan đến tổn thương màng. Điều này đã
được chứng minh ở các hạt vi rút ( vi rút Herpes simplex), trong đó việc đóng băng và rã đông gây ra
sự mất tính toàn vẹn của cấu trúc glycoprotein màng và lớp vỏ của vi rút (Hansen và cộng sự, 2005).
Trong những điều kiện nhất định, dòng nước chảy ra khỏi tế bào, liên quan đến sự gia tăng
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
28 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
áp suất thẩm thấu ngoại bào và quá trình chuyển pha màng-lipid có thể gây chết tế bào (Dumont và cộng sự,
2003). Người ta cũng cho rằng stress oxy hóa có thể đóng vai trò gây tổn hại cho tế bào trong quá trình
đóng băng và tan băng. Điều này đã được đề xuất bởi Park et al. (1998) đối với Sac-charomyces cerevisiae
và Stead và Park (2000) đối với Campylobacter coli. Ở S. cerevisiae, Tanghe et al. (2002) cũng đề xuất
vai trò của gen aquaporin (AQY1 và AQY2), cho thấy hoạt động vận chuyển nước qua màng plasma có liên
quan đến việc xác định khả năng chịu lạnh ở nấm men. Nhiều sinh vật đã phát triển các cơ chế nhằm giảm
thiểu thiệt hại do chấn thương do đóng băng. Ví dụ, những sinh vật này tạo ra protein tạo mầm băng,
protein chống tạo nhân và protein chống đóng băng, từ đó giảm thiểu tổn thương do đóng băng. Cấu trúc và
chức năng của các loại protein khác nhau này đã được Kawahara (2002) xem xét lại. Ảnh hưởng của đông lạnh
lên mầm bệnh và vi sinh vật gây hư hỏng liên quan đến các loại thực phẩm khác nhau được mô tả chi tiết
hơn dưới đây.
Chương này nhằm mục đích chỉ ra những hậu quả của quá trình đông lạnh đối với hàm lượng vi sinh vật
và chất lượng dinh dưỡng của thực phẩm, đặc biệt là xem xét tác động của quá trình chế biến trước và
trong khi đông lạnh. Nó bao gồm việc xem xét các tài liệu gần đây hơn và bản tóm tắt của một nghiên cứu
chưa được công bố từ phòng thí nghiệm của chúng tôi để minh họa hướng đi của một số xu hướng trong tương
lai đối với thực phẩm đông lạnh.
2.2 THỊT, GIA CẦM VÀ CÁ
2.2.1 Khía cạnh dinh dưỡng
Hiện nay, nhiều loại sản phẩm thịt, gia cầm và cá đông lạnh được cung cấp cho người tiêu dùng.
Những sản phẩm này bao gồm từ các miếng cơ, thịt gia cầm nguyên con và cá nguyên con được sơ chế đơn
giản cho đến các sản phẩm được chế biến kỹ lưỡng có chứa các thành phần có nguồn gốc từ một số mô động
vật. Về mặt dinh dưỡng, thịt, gia cầm và cá là nguồn cung cấp protein và chất béo đặc biệt quan trọng;
các khoáng chất sắt, kẽm, magie và selen (đặc biệt từ cá và các loại hải sản khác); vitamin B, vitamin A
(có trong gan) và vitamin D (có trong các loài cá có dầu).
Sau khi giết mổ, cơ và các mô động vật khác trải qua những thay đổi sinh hóa phức tạp; những điều này
có thể phát sinh từ các phản ứng trao đổi chất còn sót lại hoặc do sự hư hỏng do vi sinh vật và/hoặc oxy
hóa gây ra. Mục tiêu của đông lạnh là làm chậm hoặc ngăn chặn những thay đổi sau khi giết mổ có thể ảnh
hưởng xấu đến an toàn vi sinh, chất lượng cảm quan và giá trị dinh dưỡng. Mặc dù bản thân quá trình đông
lạnh không có tác động đáng kể đến hàm lượng chất dinh dưỡng trong thực phẩm thịt, gia cầm và cá, nhưng
ít chắc chắn hơn liệu việc bảo quản đông lạnh kéo dài có làm mất đi đáng kể các chất dinh dưỡng có khả
năng không ổn định hay không.
Một nghiên cứu gần đây về việc bảo quản đông lạnh về khả năng lưu giữ protein và chất béo đã đánh giá
tính ổn định lâu dài của các mẫu thực phẩm được thu thập trong các thử nghiệm cho ăn lâm sàng (Phillips
và cộng sự, 2001). Một mẫu thực phẩm hỗn hợp được chuẩn bị từ các thành phần điển hình trong chế độ ăn
uống của người Mỹ. Việc bảo quản và rã đông các mẫu này được thực hiện trong điều kiện 'lý tưởng' - trong
hộp kín, không có biến động nhiệt độ và không bị thất thoát nhỏ giọt sau khi rã đông. Mặc dù những điều
kiện này không đại diện cho thông lệ thông thường trong gia đình hoặc thương mại, nhưng nghiên cứu này
đã xác nhận rằng mức protein, chất béo tổng số và axit béo riêng lẻ không giảm đáng kể khi bảo quản ở
-60
C trong tối đa 50 tháng.
Các nghiên cứu đo lường tác động của việc bảo quản đông lạnh lên mô động vật trong những điều kiện
thực tế hơn chủ yếu hướng tới việc xác định ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan hơn là khả năng lưu giữ
chất dinh dưỡng. Những nghiên cứu ban đầu về hàm lượng vitamin trong cơ từ thịt lợn, thịt bò và
Machine Translated by Google
17:24
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 29
gia cầm chỉ ra rằng lượng niacin, pyridoxine, thiamine và riboflavin bị thất thoát khoảng 10–30% sau
thời gian bảo quản lên tới một năm (Westerman, 1952; Lee và cộng sự, 1954; Fennema, 1975; Engler và
Bowers , 1976 ). Trong một nghiên cứu có hệ thống gần đây hơn, nồng độ thiamine, riboflavin và
pyridoxine được đo trong thịt lợn đông lạnh được bảo quản trong 12 tháng ở –12
C và
24
C (Mikkelsen
và cộng sự, 1984). Sự thất thoát so với các mẫu được lấy trước khi đông lạnh là 10–20% đối với tất cả
các vitamin đo được, nhưng trong trường hợp này, cũng như trong các nghiên cứu trước đó, đã ghi nhận
có sự khác biệt lớn trong ước tính về sự thất thoát và sự thiếu nhất quán giữa các mẫu và phương pháp xử lý.
Nhiều nghiên cứu được công bố về sự mất mát chất dinh dưỡng khi bảo quản đông lạnh không phân biệt giữa
sự mất chất dinh dưỡng do phân hủy hóa học và sự mất chất dinh dưỡng vật lý trong chất lỏng chảy ra từ
thịt trong và sau khi rã đông. Sau khi bảo quản đông lạnh các thực phẩm cơ bắp trong thời gian dài,
người ta đã quan sát thấy rằng sự kết tụ không thể đảo ngược của các sợi cơ myosin và protein Actin có
thể xảy ra. Điều này không ảnh hưởng xấu đến giá trị dinh dưỡng của protein nhưng có thể làm kết cấu
thịt bị dai và giảm khả năng giữ nước của cấu trúc cơ. Kết quả là, khi rã đông, cơ nguyên vẹn đông lạnh
có thể mất một lượng đáng kể (2–15%) chất lỏng nội bào và gian bào gọi là 'mất nhỏ giọt'. Nếu chất lỏng
này không được đưa vào thực phẩm sẽ tiêu thụ, nó có thể làm mất đi đáng kể các protein, vitamin và
khoáng chất hòa tan trong nước. Nhiều yếu tố có thể góp phần xác định mức độ thất thoát nhỏ giọt; chúng
bao gồm loài, tuổi của động vật, cách xử lý động vật trước khi giết mổ, tốc độ cấp đông và tốc độ rã
đông.
Các sản phẩm thịt, gia cầm, cá đông lạnh bảo quản tiếp xúc với không khí dễ bị oxy hóa; điều này
đặc biệt có thể là vấn đề với cá và gia cầm có chứa lượng axit béo không bão hòa đa đáng kể về mặt dinh
dưỡng. Các axit béo không bão hòa đa (PUFA) thuộc dòng n-3, axit docosahexanoic (DHA) và axit
eicosopentanoic (EPA) có trong cá đặc biệt dễ bị oxy hóa, dẫn đến hình thành các sản phẩm dễ bay hơi
tạo ra mùi thơm và mùi vị đặc trưng như ' ôi thiu'. Một số nghiên cứu gần đây đã nghiên cứu ảnh hưởng
của việc đông lạnh và bảo quản đông lạnh đối với nồng độ PUFA n-3 trong cá. Sự giảm đáng kể về tổng hàm
lượng n-3 PUFA đã được báo cáo trong phi lê Saithe (một loại cá nạc) được bảo quản ở -20
C trong 6
tháng (Dulavik và cộng sự, 1998). Tương tự, mức n-3 PUFA tổng số đã giảm trong phi lê cá hồi được bảo
quản ở -20
C (Refsgaard và cộng sự, 1998) và mức DHA và EPA đã giảm trong phi lê cá mòi và cá thu được
bảo quản trong 24 tháng (Rougerou và Person, 1991). Ngược lại với những báo cáo về tổn thất PUFA này,
Polvi et al. (1991) không tìm thấy sự khác biệt về tổng mức n-3 PUFA trong phi lê cá hồi được bảo quản
ở nhiệt độ tương đối cao
12
C trong 3 tháng. Xing và cộng sự. (1993) cũng không nhận thấy bất kỳ sự
thất thoát nào về DHA và EPA trong phi lê cá thu và cá tuyết được bảo quản đông lạnh ở
20
C trong 28
tuần.
Giống như nhiều khía cạnh của sự ổn định chất dinh dưỡng, mức độ mất n-3 PUFA từ cá đông lạnh do
quá trình oxy hóa phụ thuộc vào một số yếu tố, ví dụ như khả năng tiếp cận oxy đến cơ, xử lý trước khi
cấp đông và loại cơ (cơ sẫm màu của cá có tỷ lệ cao hơn). oxy hóa xúc tác sắt hơn cơ trắng). Mặc dù
việc mất đi các PUFA n-3 có giá trị dinh dưỡng quan trọng từ cá đông lạnh chắc chắn có thể xảy ra khi
bảo quản đông lạnh kéo dài, nhưng trên thực tế, điều này không phải là nguyên nhân nghiêm trọng cần lo
ngại. Ngưỡng phát hiện cảm giác ôi thiu là rất thấp và do đó nếu cá đông lạnh được tiêu thụ trong thời
gian bảo quản được khuyến nghị thì tỷ lệ đáng kể hàm lượng n-3 PUFA ban đầu sẽ không bị mất đi do quá
trình oxy hóa.
Tóm lại, tài liệu khoa học về tác động mang tính hệ thống của việc đông lạnh và bảo quản đông lạnh
đối với việc lưu giữ chất dinh dưỡng trong các sản phẩm thịt, gia cầm và cá không được phong phú,
thường có tuổi đời hàng chục năm và thường không có chất lượng cao. Tuy nhiên, dữ liệu sẵn có kết hợp
với kiến thức về tính ổn định của các chất dinh dưỡng liên quan ở dạng riêng biệt của chúng cho thấy
rằng đông lạnh là một phương pháp tuyệt vời để bảo toàn giá trị dinh dưỡng của thịt, gia cầm và cá.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
30 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
2.2.2 Vi sinh vật liên quan đến thịt, gia cầm và cá
Các vi sinh vật liên quan đến thịt sống, thịt gia cầm và cá rất đa dạng. Chúng bao gồm vi khuẩn,
động vật nguyên sinh, vi rút và đối với thịt, các tác nhân ít đặc trưng hơn như prion gây ra bệnh
não xốp truyền nhiễm. Nhiều sinh vật gây ô nhiễm ban đầu hiện diện ở bề mặt bên ngoài hoặc trong
đường hô hấp hoặc đường ruột của động vật khỏe mạnh. Sự ô nhiễm xảy ra và lây lan trong quá trình
vận chuyển/bảo quản trước khi giết mổ/giết mổ, trong quá trình giết mổ và chế biến tiếp theo:
loại bỏ da/da, cắt, lọc xương, moi ruột, rửa, v.v. Các mối nguy vi sinh vật chính cần quan tâm ở
thịt và gia cầm đông lạnh bao gồm vi khuẩn gram âm truyền nhiễm như salmonellae, Campylobacter
spp., Escherichia coli gây bệnh và Yersinia enteratioitica, vi khuẩn truyền nhiễm gram dương như
Listeria monocytogenes, vi khuẩn gram dương gây độc như Staphylococcus aureus, Clostridium
perfringens và C. botulinum, ký sinh trùng đơn bào như như Cryptosporid-ium spp., Giardia spp.,
Trichinella Spiralis và Toxoplasma gondii. Một số sinh vật này được tìm thấy ở nhiều loài động
vật khác nhau và gây bệnh ở những động vật này trong khi phạm vi vật chủ của những loài khác bị
hạn chế hơn. Những mối nguy hiểm liên quan đến thịt sống và gia cầm sống thường xuyên xảy ra đã
được McClure (2002) thảo luận chi tiết hơn. Một số hiện diện với số lượng tương đối cao (ví dụ:
mức độ salmonella lên tới 103/g và Campylobacter spp. lên tới 106 đơn vị hình thành khuẩn lạc,
CFU, trên mỗi thân thịt gia cầm) và đây là yếu tố quan trọng cần cân nhắc để đánh giá rủi ro và
kiểm soát các mối nguy này trước khi thực hiện sự tiêu thụ. Đối với thịt và gia cầm, vi khuẩn
được quan tâm chính ở cá là vi khuẩn truyền nhiễm và bao gồm Salmonella, Shigella, Listeria
monocytogenes, Vibrio cholerae và các vi khuẩn Vibrio gây bệnh khác như V. parahaemolyticus và V.
vulnificus.
Các vi sinh vật liên quan đến khiếm khuyết về chất lượng hoặc hư hỏng ở thịt, gia cầm và cá
bao gồm pseudomonads, nấm mốc, nấm men và vi khuẩn gram dương như vi khuẩn axit lactic, Brochothrix
thermosphacta và micrococci . Mật độ xuất hiện vi sinh vật trên da thịt, gia cầm có thể lớn hơn
109/cm2. Ngoài ô nhiễm trên da, ô nhiễm thêm có thể xảy ra do xử lý trong quá trình giết mổ, cắt,
rút xương và đóng gói, từ dao, nước rửa, tay và quần áo của công nhân cũng như da/da của các động
vật khác. Các phương pháp làm sạch thân thịt thường không hiệu quả nhưng việc đun nóng và làm
lạnh nhanh trước khi đông lạnh có thể làm giảm đáng kể số lượng vi sinh vật gây ô nhiễm.
Hệ vi sinh vật gắn liền với cá và các loại hải sản khác thường phản ánh hệ thực vật của môi
trường nơi chúng được đánh bắt và thu hoạch. Cũng như thịt và gia cầm, nếu cá khỏe mạnh thì mô cơ
và các cơ quan nội tạng thường vô trùng mặc dù hệ tuần hoàn của một số loài động vật có vỏ không
“đóng”. Ví dụ, dịch huyết của cua thường chứa vi khuẩn biển, chẳng hạn như Vibrios, đôi khi ở mức
độ cao. Các sinh vật khác thường liên quan đến cá và động vật có vỏ bao gồm pseudomonads,
Micrococcus spp., các thành viên của chi Acinetobacter-Moraxella , corynebacteria, Geotrichum spp.
và Rhodotorula spp. Cá và động vật có vỏ ở vùng nước ven biển và môi trường cửa sông có xu hướng
chứa nhiều loại sinh vật hơn, bao gồm cả Bacillus spp., các thành viên của họ Enterobacteriaceae
và virus. Cá nước mặn và động vật có vỏ chứa các sinh vật chịu mặn.
Khi đánh bắt cá, chúng thường được bảo quản trong nước muối hoặc nước đá lạnh, và nếu đánh bắt
trong nước mặn, điều này sẽ làm loãng nồng độ muối cho phép các vi sinh vật chịu được ánh sáng
halo, thường thích nồng độ muối thấp hơn để tăng trưởng tối ưu, tạo cơ hội để nhân lên nhanh
chóng. Các vi sinh vật từ vùng nước ôn đới thường chịu lạnh hoặc chịu lạnh trong khi vi sinh vật
từ vùng nước nhiệt đới thì không, do đó tốc độ làm lạnh và nhiệt độ bảo quản thấp sau khi đánh
bắt có thể có tác động đáng kể đến hệ thực vật phát triển trước khi cá đông lạnh. Trong một số
trường hợp, động vật có vỏ, chẳng hạn như tôm, được nấu chín ngay sau khi đánh bắt, do đó sẽ phá hủy một lượng lớn
Machine Translated by Google
17:24
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 31
Bảng 2.1 Các sinh vật gây bệnh và mức độ quan tâm của chúng, liên quan đến các nguyên liệu/quy trình thô
khác nhau liên quan đến thực phẩm đông lạnh.
Thực phẩm và nguyên liệu liên quan
Vi sinh vật gây bệnh hoặc chất chuyển
hóa của chúng
Mức độ gây lo ngại
Bacillus cereus – ăn phải chất
Cao (ví dụ >105 tế bào sinh
độc gây nôn
Bacillus cereus (nhiễm độc tố)
Thịt, gia cầm, rau
dưỡng)
Cao (ví dụ >105 tế bào sinh
(đặc biệt là gạo), sữa (sữa, kem)
Như trên
dưỡng hoặc bào tử)
Campylobacter spp. - sự nhiễm trùng
Thấp (ví dụ 500 ô)
Thịt (thịt bò, thịt lợn, thịt
Clostridium botulinum – nuốt chất độc
Cao (ví dụ >105 tế bào sinh
Thịt, rau, cá
cừu), thịt gia cầm, sữa (sữa)
thần kinh
Clostridium botulinum
(nhiễm độc tố, ngộ độc ở trẻ sơ sinh)
Clostridium perfringens
(nhiễm độc tố)
Escherichia coli (sáu loại gây bệnh)
dưỡng hoặc bào tử)
Thấp (ví dụ 100 tế bào sinh
Mật ong, rau, thịt
dưỡng hoặc bào tử)
Cao (ví dụ >10.000 tế
Thịt, gia cầm, sữa (sữa)
bào sinh dưỡng)
Thấp–cao ((ví dụ: 10 tế bào
Thịt, trái cây, rau, sữa (sữa,
đến >106), tùy thuộc vào
phô mai)
loại bệnh
Listeria monocytogenes – nhiễm trùng
Trung bình (ví dụ >1000
Thịt, gia cầm, cá, kem, rau, trái
cây, sữa (sữa, phô mai)
tế bào sinh dưỡng), thấp
đối với người bị suy giảm
miễn dịch
Salmonella enterica (tất cả
các phân loài/loại huyết thanh) – nhiễm trùng
Thấp–trung bình (ví
Thịt (thịt bò, thịt lợn, thịt cừu),
dụ: 10–10.000 tế bào)
thịt gia cầm, cá, sữa (sữa,
phô mai), bánh mì (trứng)
Staphylococcus vàng – nuốt phải độc tố
ruột
Yersinia enteratioitica – nhiễm trùng
Cao (ví dụ >105 tế bào sinh
Thịt, cá, bánh mì (chế biến),
dưỡng)
Không rõ, có thể là
sữa (sữa, phô mai)
Thịt (đặc biệt là thịt lợn),
trung bình (>10.000 tế bào)
thịt gia cầm, sữa (sữa), bánh
mì (trứng), rau
Vibrio spp. (V. cholerae, V.
Thấp–cao (ví dụ
parahaemolyticus, V. vulnificus) –
500–100.000 tế bào),
nhiễm trùng
tùy thuộc vào
Cá, động vật có vỏ
chủng/loài, độ nhạy
cảm của vật
Giardia ruột (hoặc lamblia)
chủ Thấp (ví dụ 25–100 nang)
Trái cây, rau salad, thực
Cryptosporidium parvum
Thấp (ví dụ: 30–132 noãn nang)
Trái cây, rau salad
phẩm chế biến
Cyclospora cayetanensis
Không rõ, có thể thấp Có thể
Trái cây, rau salad
Trichinella spp. (ví dụ T. xoắn ốc)
thấp Có thể
Thịt (lợn, ngựa)
Toxoplasma gondii
thấp Có thể
Thịt (cừu, ngựa), gia cầm
Taenia spp.
thấp Có thể
Thit heo)
Anisakis spp.
thấp Có thể thấp
Cá
tỷ lệ sinh vật gây ô nhiễm (tế bào sinh dưỡng) nhưng việc xử lý những sinh vật này
(ví dụ trong quá trình bóc vỏ/bóc vỏ, phân loại) sau khi nấu thường có nghĩa là mức
độ ô nhiễm có thể trở lại mức trước đó và đôi khi bao gồm cả các vi sinh vật khác,
chẳng hạn như E. coli và tụ cầu khuẩn . Mức độ trên tôm thường là 105–107 CFU/g tại
thời điểm đến các nhà máy chế biến và mức từ vùng nước nhiệt đới có thể cao hơn. Các
vi sinh vật gây bệnh chính liên quan đến thực phẩm, bao gồm cá và các sản phẩm từ cá
được liệt kê trong Bảng 2.1. Một số vi sinh vật như Photobacter photphoreum, Ph. histaminum,
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
32 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
Carnobacteria piscicola và Shewanella putrefaciens gây ra các vấn đề đặc biệt về hư hỏng cá. Từ
góc độ an toàn, độc tố tảo (được tạo ra trong tảo nở hoa) và ngộ độc scombroid, do vi khuẩn sản
xuất các amin sinh học (khử carboxyl của các hợp chất gốc như axit amin) là những mối lo ngại bổ
sung trong hải sản và cả hai chất này đều không bị phá hủy khi người tiêu dùng nấu nướng. Điều
tương tự cũng đúng với các độc tố vi khuẩn khác như độc tố bo-tulinum và độc tố ruột tụ cầu,
không bị ảnh hưởng bởi quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh.
2.2.3 Ảnh hưởng của đông lạnh đến vi sinh vật liên quan đến
thịt, gia cầm và cá
Tốc độ đông lạnh được biết là có ảnh hưởng đến trạng thái vi sinh vật của thịt, gia cầm và cá
và mặc dù nhìn chung tổng số vi sinh vật giảm nhẹ trong quá trình cấp đông, bảo quản đông lạnh
và rã đông, nhưng sự phát triển của một số vi sinh vật có thể xảy ra ở nhiệt độ dưới 0
các báo cáo thường xuyên về mức tăng trưởng xuống tới
10
C, với
C và ít thường xuyên hơn xuống tới
C (Larkin và Stokes, 1968). Thịt gia cầm đông lạnh cho thấy số lượng vi sinh vật gây hư
hỏng tăng nhanh khi được bảo quản ở
đến
5
7
5
C (Abu Ruwaida và cộng sự, 1996) và trong khoảng từ
5
C, trong đó các sinh vật chính cần quan tâm là nấm men và nấm mốc ưa lạnh , gây ra sự
phát triển dạng râu (ví dụ Thamnidium spp.), đốm đen (ví dụ Cladosporium spp.) và đốm trắng (ví
dụ Sporotrichum spp.). Nói chung, nhiệt độ dưới
10
C được coi là có hiệu quả ức chế sự phát
triển của vi sinh vật liên quan đến thực phẩm.
Do đó, tốc độ làm mát không chỉ liên quan đến tác dụng tiêu diệt hoặc 'diệt' vi sinh vật mà còn
quan trọng để ngăn chặn sự phát triển ở nhiệt độ dưới 0 và điều này rất quan trọng để ngăn ngừa
sự hư hỏng của thịt, gia cầm và cá.
Mô hình sống sót của các nhóm phân loại khác nhau trong quá trình đông lạnh và bảo quản cá
đông lạnh tương tự như mô hình quan sát thấy ở thịt và gia cầm, với vi khuẩn gram âm sống sót
kém hơn sinh vật gram dương và bào tử ít hoặc không thay đổi về số lượng. Tuy nhiên, mặc dù đông
lạnh ức chế quá trình trao đổi chất của vi sinh vật trong quá trình bảo quản đông lạnh nhưng
hoạt động của enzyme vẫn tiếp tục. Điều này rất quan trọng đối với cá đông lạnh, nơi hoạt động
của histi-dine decarboxylase dẫn đến sản xuất histamine, mức độ cao vượt quá giới hạn hư hỏng
(khoảng 5 ppm) hoặc thậm chí giới hạn an toàn (khoảng 50 ppm), đặc biệt nếu lạm dụng nhiệt độ
xảy ra trong chuỗi cung ứng. .
Tác dụng diệt khuẩn của việc đóng băng đối với các loại sinh vật khác nhau rất khác nhau. Các
bào tử vi khuẩn và nấm mốc hầu như không bị ảnh hưởng bởi việc đông lạnh mặc dù có một số bằng
chứng cho thấy các bào tử của C. botulinum nhạy cảm hơn với tác động của bức xạ ion hóa sau khi
bảo quản đông lạnh trong 30 ngày ở -75
C (Lim và cộng sự, 2003). ). Các bào tử trơ và có khả
năng chống chịu cực kỳ tốt với các áp lực khác nhau và có rất ít thiệt hại do đóng băng và lặp
đi lặp lại chu trình đông lạnh-tan băng. Các tế bào vi khuẩn sinh dưỡng có phản ứng khác nhau
với sự đông lạnh. Một số sinh vật (ví dụ E. coli, B. subtilis, Vibrio cholerae và một số vi
khuẩn axit lactic) có khả năng phản ứng với stress nhiệt độ thấp hơn thông qua việc sản xuất các
protein sốc lạnh (CSP hoặc protein cảm ứng lạnh, CIP) và dần dần sự thay đổi sang điều kiện lạnh
hơn đã được chứng minh là cải thiện khả năng sống sót của E. coli (Bollman và cộng sự, 2001),
L. monocytogenes (Bayles và cộng sự, 2000) và salmonellae (Jeffreys và cộng sự, 1998) ở trạng
thái đông lạnh. Có một lượng thông tin tương đối lớn về khả năng sống sót của L. monocytogenes
khi bị đóng băng trong nhiều điều kiện khác nhau, cho thấy các phản ứng khác nhau và được
Archer (2004) tóm tắt. Photpho vi khuẩn ảnh, liên quan đến sự hư hỏng của cá tuyết và cá hồi
biến đổi khí quyển, và sự hình thành histamine, rất nhạy cảm với sự đóng băng và một chu kỳ đông lạnh-tan băng duy nhất
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 33
đã được chứng minh là làm tăng đáng kể thời hạn sử dụng của các sản phẩm này và các sản phẩm tương tự. Tuy
nhiên, hoạt tính histidine decarboxylase đáng kể của vi khuẩn hình thành histamine ưa mặn có thể tiếp tục
sau khi đông lạnh mặc dù số lượng tế bào giảm hơn sáu chu kỳ log10 (Fuji và cộng sự, 1994). Có một số bằng
chứng cho thấy việc bảo quản cá đông lạnh trong hơn 3–6 tuần giúp giảm đáng kể mức độ V. cholerae nhưng
cũng có một số nghiên cứu báo cáo sự phục hồi của vi khuẩn Vibrios, bao gồm cả V. cholerae và các loài có
khả năng gây bệnh khác, từ hải sản đông lạnh chẳng hạn như tôm và cá sống đông lạnh. Bằng chứng dịch tễ
học từ một đợt bùng phát dịch tả lớn liên quan đến băng cũng cho thấy số lượng tồn tại đủ cao để gây nhiễm
trùng.
Quá trình đông lạnh được biết là gây ra tổn thương ở mức độ thấp đối với vi khuẩn sinh dưỡng, chẳng
hạn như salmonellae, campylobacters, L. monocytogenes và Vibrios và đó là lý do tại sao phải cẩn thận khi
nghiên cứu những tác động này, đặc biệt khi sử dụng môi trường chọn lọc để phục hồi tế bào khi có sự hiện
diện của vi khuẩn. các vi sinh vật khác. Các tác nhân trong môi trường chọn lọc được sử dụng để phục hồi
các loại vi sinh vật cụ thể cũng thường ức chế các tế bào bị tổn thương của vi sinh vật mục tiêu, như được
chỉ ra bởi Barrell (1988) và gần đây hơn bởi Chang et al . (2003). Người ta thừa nhận rộng rãi rằng các tế
bào bị tổn thương trong thực phẩm có thể có khả năng sửa chữa và vì lý do này, nhiều phương pháp phát hiện
mầm bệnh trong thực phẩm bao gồm cả bước phục hồi. Người ta thường kết luận rằng, trừ khi các tác động cụ
thể được thể hiện, chẳng hạn như tác động của việc đông lạnh-rã đông lặp đi lặp lại đối với một số vi khuẩn
(chẳng hạn như salmonellae), việc đông lạnh có thể có ít hoặc không ảnh hưởng đến số lượng vi khuẩn sinh
dưỡng còn sống.
Cũng có bằng chứng cho thấy sự thích ứng trước (ví dụ bảo quản ở nhiệt độ lạnh chỉ trong 1,5 giờ) có
thể có tác động đáng kể đến sự sống sót của E. coli (Mihoub và cộng sự, 2003) và vi khuẩn axit lactic
(Sanders và cộng sự, 1999). Nghiên cứu trước đây cũng cho thấy rõ rằng một số chủng về bản chất có khả
năng chống lại chấn thương sốc lạnh tốt hơn các chủng khác, do đó, bất kỳ tác động bổ sung nào từ sự thích
nghi trước đó đều trở nên ít quan trọng hơn. Điều này cũng được thấy với các áp lực khác như tiếp xúc với
độ pH thấp. Mihoub et al. Sự biểu hiện và ức chế của các loại protein khác nhau cũng như khả năng liên
quan đến khả năng sống sót trước sốc lạnh của chúng . (2003).
Sự vắng mặt của CSP được cho là một lý do có thể giải thích cho tính nhạy cảm tương đối cao của
Campylobacter spp. ảnh hưởng của sự đóng băng (Park, 2002). Một nghiên cứu gần đây của Georgsson et al.
(2006) đã xác nhận kết quả từ các nghiên cứu trước đó, báo cáo rằng mức độ Campy-lobacter trong gà thịt
giảm từ 0,7 đến 2,9 đơn vị log10 sau khi đông lạnh và bảo quản trong 31 ngày. Số lượng coliform phân,
thường được sử dụng làm sinh vật chỉ thị, trong cùng một mẫu hầu như không thay đổi. Tuy nhiên, sự chết
đáng kể của Campylobacter phù hợp với các nghiên cứu trước đây (Humphrey và Cruikshank, 1986; Stead và
Park, 2000; Moorhead và Dykes, 2002) đã báo cáo số lượng giảm khoảng 2–3 log10 sau khi bị căng thẳng đóng
băng-tan băng, mặc dù vậy, một lần nữa , có sự biến đổi giữa các chủng được báo cáo với một số chủng có độ
nhạy cao hơn với sự đóng băng (Chan và cộng sự, 2001).
Ký sinh trùng đơn bào được coi là rất nhạy cảm với tác động của việc đóng băng và điều này thường dẫn
đến việc loại bỏ các dạng không hoạt động hoặc không hoạt động của chúng. Một số ít dữ liệu báo cáo về tác
động lên ký sinh trùng đơn bào được biết là lây truyền qua thực phẩm được Dawson (2005) và Nichols và
Smith (2002) tóm tắt. Đã có báo cáo cho thấy vi khuẩn có thể sống sót hơn 4 tuần trong một số điều kiện
đông lạnh nhất định, chẳng hạn như đông lạnh chậm hoặc đông lạnh trong dung dịch có hàm lượng thẩm thấu
cao. Những dữ liệu này và thông tin khác từ các đợt bùng phát bệnh liên quan đến các thực phẩm khác (ví dụ
như kem và đá viên) cho thấy rằng khả năng sống sót có thể xảy ra trong thời gian ngắn, gây nguy hiểm cho
những thực phẩm bị nhiễm kén hợp tử hoặc u nang. Đông lạnh được biết đến là một phương pháp hiệu quả để vô
hiệu hóa tuyến trùng như Anisakis simplex và Trichinella spp.; đông lạnh là một cách được chấp nhận hợp
pháp để vô hiệu hóa trichinae trong thịt lợn (Murrell và cộng sự, 1986).
Việc đông lạnh, bảo quản đông lạnh còn tiêu diệt các loại ký sinh trùng gây bệnh cho con người.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
34 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
Việc truyền virut sang người thường không được coi là xảy ra thông qua thịt và các sản phẩm từ
thịt, mặc dù các calicivirus (bao gồm Norovirus và Sapovirus) lây nhiễm cho cả người và các động
vật khác. Bằng chứng gần đây cho thấy nhiễm Norovirus thường xảy ra ở bê và đôi khi ở lợn và một
số chủng động vật có liên quan về mặt di truyền hoặc kháng nguyên với chủng người (Wang và cộng sự,
2006). Tầm quan trọng của phát hiện này vẫn chưa được biết vào thời điểm hiện tại. Gần đây hơn, một
loại virus H5N1 có khả năng gây bệnh cao (đối với chim) đã được phân lập từ thịt vịt đông lạnh nhập
khẩu ở Hàn Quốc (Lu và cộng sự, 2003). Mặc dù loại virus đặc biệt này dường như ít gây bệnh cho các
loài động vật có vú nhưng nó đã làm dấy lên lo ngại về sự an toàn của gia cầm đông lạnh đến từ các
khu vực bị ảnh hưởng bởi đợt bùng phát cúm gia cầm gần đây trên khắp thế giới, bắt nguồn từ Viễn
Đông. Ngoài ra, dữ liệu và thông tin hạn chế có sẵn từ các nghiên cứu về khả năng sống sót của vi
rút bại liệt trong thực phẩm đông lạnh và các nghiên cứu dịch tễ học cho thấy đá lạnh gây viêm dạ
dày ruột liên quan đến Norovirus, cho thấy rằng ít nhất một số vi rút vẫn giữ được khả năng lây
nhiễm sau khi đông lạnh và bảo quản đông lạnh. Điều này cũng đúng đối với các loại vi-rút liên quan
đến động vật có vỏ, chẳng hạn như hàu, nơi bùng phát bệnh viêm dạ dày ruột liên quan đến Norovirus
có liên quan đến các sản phẩm đông lạnh. Protein Prion, do tính ổn định bẩm sinh của chúng, có khả
năng không thay đổi trong quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh.
2.3 RAU CỦ VÀ TRÁI CÂY
2.3.1 Khía cạnh dinh dưỡng
Các thuật ngữ 'rau' và 'trái cây' trong bối cảnh dinh dưỡng không có định nghĩa chính xác.
Thực phẩm thực vật thường được gọi là rau và trái cây bắt nguồn từ truyền thống ẩm thực hơn là định
nghĩa khoa học và chúng bao gồm một nhóm thực phẩm rất đa dạng. Trong danh mục 'rau và trái cây',
con người thường xuyên tiêu thụ nhiều loài thực vật khác nhau và các mô thực vật khác nhau lấy từ
rễ, chồi, lá, quả, hạt và hoa.
Các loại rau và trái cây đông lạnh thông thường có sẵn cung cấp một lượng lớn chất dinh dưỡng tương
ứng. Các chất dinh dưỡng quan trọng nhất đối với sức khỏe con người và hạnh phúc được tìm thấy
trong rau và trái cây đông lạnh là vitamin A (dưới dạng tiền chất carotenoid), C, K, folate; chất
xơ hòa tan và không hòa tan; axit béo không bão hòa đa thuộc họ n-6 và n-3 và các khoáng chất kali
và magiê. Ngoài những chất dinh dưỡng được cho là cần thiết cho sự sống, rau và trái cây trong khẩu
phần ăn còn cung cấp nhiều chất phytochemical khác mà việc tiêu thụ chúng có thể đảm bảo sức khỏe
lâu dài và hạnh phúc cho người tiêu dùng (Goldberg, 2003).
So với rau và trái cây 'tươi', nhìn chung có sự khác biệt nhỏ về hàm lượng khoáng chất và chất
xơ của các loại rau tương đương được cung cấp ở dạng đông lạnh (Polo và cộng sự, 1992; Nyman,
1995). Tuy nhiên, đối với một số loại trái cây cụ thể, những thay đổi đáng kể về thành phần chất
xơ đã được báo cáo, ví dụ, trong một loại xoài, cellulose, hemiaellulose và hàm lượng lignin giảm
50% trong 12 tháng bảo quản đông lạnh (Cano và Marin, 1995).
Có một số yếu tố có thể gây ra sự khác biệt đáng kể giữa hàm lượng vitamin trong rau và trái
cây đông lạnh và các loại tương đương tươi hoặc được bảo quản bằng cách khác. Bốn phần sau đây mô
tả những yếu tố đó.
2.3.1.1 Lựa chọn giống và thời điểm thu hoạch
Các giống cây trồng và thời gian thu hoạch cụ thể được chọn để tối ưu hóa chất lượng cảm quan của sản phẩm và những
chất lượng này có thể khác nhau giữa những loại được chọn để đông lạnh và những loại được tiêu thụ dưới dạng thực
phẩm tươi, đóng hộp hoặc khô. Giống cây trồng và thời gian thu hoạch có thể ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng (Shewfelt,
Machine Translated by Google
17:24
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 35
100
etabr)
oi
cạ
ữ
sl
%
i
A
(
g
Môi trường xung quanh
50
Sự ớn lạnh
Đông cứng
0
7
0
14
21
Thời gian kể từ khi thu hoạch (ngày)
Hình 2.1 Ảnh hưởng của việc bảo quản và chần sau thu hoạch đến hàm lượng ascorbate trong rau bina. Chuyển thể
từ Favell (1998).
1990; Lee và Kader, 2000), ví dụ, đậu Hà Lan được chọn để đóng hộp thường được thu hoạch ở giai
đoạn trưởng thành hơn so với những hạt được chọn để đông lạnh và có nồng độ ascorbate (vitamin
C) thấp hơn khoảng 10% (các quan sát chưa được công bố). Loại giống cây trồng cũng có thể ảnh
hưởng đến lượng chất dinh dưỡng bị mất trong quá trình chế biến, phản ánh sự khác biệt giữa các
giống cây trồng về hình thái và độ bền cơ học.
2.3.1.2 Xử lý sau thu hoạch
Các mô thực vật duy trì hoạt động trao đổi chất cao sau khi thu hoạch và ngoài ra, quá trình thu
hoạch có thể kích hoạt một loạt các phản ứng trao đổi chất đối với các căng thẳng về thể chất và sinh lý.
Kết quả là rau và trái cây tương đối không ổn định sau khi thu hoạch và các phản ứng trao đổi
chất có thể nhanh chóng làm giảm đáng kể hàm lượng một số vitamin.
Mức độ mất chất dinh dưỡng sau khi thu hoạch và trước khi đông lạnh rất khác nhau, tùy thuộc
vào loại cây trồng, phương pháp thu hoạch, các bước rửa, cắt và gọt vỏ cũng như thời gian và điều
kiện bảo quản. Để bảo toàn giá trị dinh dưỡng của rau và trái cây mới thu hoạch, rõ ràng cần giảm
thiểu thời gian chần và đông lạnh cũng như gây ra hư hỏng cơ học ở mức tối thiểu. Các tác động
bất lợi của tổn thương là do sự giải phóng các enzyme từ các khoang nội bào và trộn lẫn với các
chất nền tiềm năng.
Ví dụ, rau và trái cây là nguồn cung cấp vitamin C quan trọng, dễ bị oxy hóa, đặc biệt là do hoạt
động của enzyme thực vật ascorbic acid oxidase (AAO). Các quá trình đông lạnh trước gây tổn
thương mô như bầm tím, héo, ép và xay nhuyễn cho phép AAO, thường được cô lập trong apoplast
ngoại bào, tiếp xúc với ascorbate (tập trung trong tế bào chất) và làm tăng đáng kể tốc độ oxy
hóa của nó (Szeto et al ., 2002). Nồng độ ascorbate trong rau bina có thể giảm xuống 50% so với
mức ban đầu trước khi thu hoạch sau 2 ngày bảo quản ở nhiệt độ môi trường thông thường (xem Hình
2.1; Favell, 1998).
2.3.1.3 Chần
Hầu hết các loại rau và một số loại trái cây thường được chần trước khi đông lạnh, tức là chúng
được đun nóng, thường là trong nước hoặc hơi nước, trong một khoảng thời gian khác nhau để vô
hiệu hóa các enzym chuyển hóa. Điều kiện chần thương mại thường bao gồm gia nhiệt ở 95–100
C
trong 3–10 phút, tùy thuộc vào loại và kích thước nguyên liệu cần chần. Chủ yếu là để ngăn chặn
các phản ứng oxy hóa qua trung gian enzyme mà hầu hết các loại rau và một số loại trái cây đều
được chần trước khi đông lạnh. Mặc dù lý do bổ sung có thể là để đảm bảo an toàn vi sinh nhưng
mục tiêu này có thể đạt được bằng các biện pháp khác, ví dụ như áp dụng quy trình thực hành nông nghiệp tốt và
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
36 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
rửa clo. Những ưu điểm của phương pháp chần có thể được minh họa bằng cách tham khảo súp lơ và rau
bina: nếu chúng được đông lạnh mà không chần, chúng sẽ trở nên khó chịu chỉ sau vài tháng do sự
phát triển của hương vị và mùi hôi chủ yếu do quá trình oxy hóa lipid màng. Nếu những loại rau này
được chần trước khi đông lạnh thì chúng có thời gian bảo quản là 18–24 tháng. Các điều kiện chần
được lựa chọn sao cho đảm bảo vô hoạt các enzyme chịu trách nhiệm oxy hóa đồng thời giảm thiểu sự
mất mát chất lượng cảm quan và chất dinh dưỡng. Rất nhiều thông tin đã được công bố về sự thất
thoát các chất dinh dưỡng không bền trong quá trình chần (để xem xét, hãy xem Clydesdale và cộng
sự, 1991). Ascorbate thường được sử dụng như một chỉ số về khả năng mất chất dinh dưỡng vì độ hòa
tan cao, độ nhạy với nhiệt và dễ đo.
Sự thất thoát ascorbate điển hình từ rau trong quá trình chần là khoảng 5–40% (Favell, 1998; Bender,
1993) và cơ chế thất thoát chính là do ngấm vào nước. Nhìn chung, sự thất thoát chất dinh dưỡng
được giảm thiểu nếu nguyên liệu thô không bị hư hỏng về mặt vật lý trước khi chần và nếu các điều
kiện được chọn giữ nhiệt độ, thời gian tiếp xúc với nhiệt và tỷ lệ sản phẩm với nước ở mức thấp phù
hợp với việc làm biến tính các enzyme gây hư hỏng do oxy hóa.
2.3.1.4 Bảo quản đông lạnh
Bender (1993) đã tóm tắt các kết quả trái ngược nhau của các nghiên cứu được công bố nhằm ước tính
mức độ mất vitamin trong quá trình bảo quản rau và trái cây đông lạnh. Ngay cả đối với một loại rau
cụ thể, được chế biến và bảo quản trong những điều kiện có vẻ giống nhau, mức độ thất thoát
ascorbate được báo cáo là không đáng kể hoặc lên tới 40% sau một năm bảo quản đông lạnh (Bender,
1993). Như Bender nhận xét, có nhiều nguồn biến thể thực nghiệm có thể dẫn đến những kết luận khác
nhau này, đáng chú ý nhất là sự biến tính không hoàn toàn của các enzyme oxy hóa trong quá trình
chần. Kể từ khi xem xét Bender, không có nghiên cứu có hệ thống quy mô lớn nào đề cập đến vấn đề
này được công bố. Có thể kết luận rằng nếu rau và trái cây được chần đầy đủ và bảo quản ở nhiệt độ
tủ đông thông thường mà không có biến động nhiệt độ quá mức thì chúng vẫn sẽ có mức độ dinh dưỡng
có giá trị về mặt dinh dưỡng trong thời gian ít nhất là 12–18 tháng.
Đối với trái cây và thực phẩm thực vật khác không được chần trước khi đông lạnh, hoạt động trao
đổi chất đang diễn ra có khả năng ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng. Ví dụ, trong quá trình bảo quản
đông lạnh, sự phát triển của các tinh thể băng làm vỡ thành tế bào, cho phép AAO tiếp xúc với chất
nền ascorbate của nó, dẫn đến quá trình oxy hóa. Quá trình này có thể giải thích sự mất mát liên
tục của vitamin C trong quá trình bảo quản đông lạnh nước ép cà rốt cam trong 4 tháng (Cort'es et
al., 2005) và bảo quản đông lạnh 12 tháng của các loại trái cây mọng khác nhau (De Ancos et al. ,
2000; Gonz'alez và cộng sự, 2003; Skrupskis và cộng sự, 2003). Thanh trùng (ví dụ trong 2 phút ở
85
C), đạt được mục tiêu biến tính enzyme tương tự như chần, làm bất hoạt AAO, dẫn đến khả năng
giữ lại vitamin C nhiều hơn. Các thí nghiệm được tiến hành với nước ép xoài chỉ ra rằng sau khi bảo
quản đông lạnh 6 tháng, nước trái cây chưa qua xử lý mất 17,4% lượng vitamin C, trong khi nước trái
cây tiệt trùng chỉ mất 3,7% (Allah và Zaki, 1974). Một ví dụ khác về sự thay đổi chất lượng dinh
dưỡng khi bảo quản đông lạnh là sự thay đổi thành phần đường trong đu đủ: hàm lượng sucrose giảm
trong khi hàm lượng fructose và glucose tăng, có thể do hoạt động liên tục của invertase trong trái
cây đông lạnh (Torija et al., 1998 ) .
Việc lựa chọn có nên chần trái cây và rau quả trước khi đông lạnh hay không phụ thuộc vào một
số yếu tố. Rau thường được chần vì chúng chứa hàm lượng lipoxyge-nase cao và các enzyme oxy hóa
khác (Williams và cộng sự, 1986; Barrett và Theerakulkait, 1995), hoạt động của chúng dẫn đến việc
tạo ra mùi vị nhanh chóng trong quá trình bảo quản đông lạnh. Chần trắng được thực hiện để vô hiệu
hóa các enzym này. Chần có ưu điểm là cung cấp một
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 37
bước khử trùng vi sinh vật. Nó cũng có ưu điểm là giảm thời gian nấu nướng cho người tiêu dùng
và do đó tăng sự tiện lợi. Tuy nhiên, chần không phải lúc nào cũng là một kỹ thuật được mong
muốn vì nó có thể phá hủy kết cấu và hình thức bên ngoài của nhiều loại trái cây và rau quả.
Một số loại trái cây, đặc biệt là các loại quả mọng, thường không tạo ra mùi vị ôi trong quá
trình bảo quản đông lạnh, điều đó có nghĩa là có thể tránh được việc chần miễn là các bước khác
đủ để đảm bảo an toàn vi sinh (ví dụ: áp dụng thực hành nông nghiệp tốt và xử lý hợp vệ sinh).
Tuy nhiên, nếu không chần, hoạt động của enzyme sẽ không bị phá hủy, dẫn đến tiếp tục mất đi
các chất dinh dưỡng như vitamin C trong quá trình bảo quản đông lạnh. Một cách để giảm thiểu
sự mất mát này, nếu không ngăn chặn nó hoàn toàn, là hạn chế thời gian lưu trữ. Cách tiếp cận
này sẽ giữ được giá trị dinh dưỡng tối đa có thể trong trường hợp không chần. Vì các đặc tính
của trái cây và rau quả khác nhau nên không thể khái quát hóa về các yêu cầu tuyệt đối đối với
việc xử lý sơ bộ trước khi bảo quản đông lạnh và độ ổn định khi bảo quản sau đó. Do đó, bất kỳ
loại rau hoặc trái cây mới nào được cân nhắc để bảo quản đông lạnh đều phải được kiểm tra các
yêu cầu về chần và độ ổn định dinh dưỡng của chúng.
2.3.2 Vi sinh vật gắn liền với rau, quả
Rau thường bị nhiễm nhiều loại vi sinh vật liên quan đến đất. Trước khi đông lạnh, rau được sơ
chế bằng cách làm sạch và rửa sạch, loại bỏ đất và mảnh vụn, sau đó cắt tỉa và/hoặc cắt. Nhiều
loại rau được chần để làm bất hoạt hoạt động của enzyme trong quá trình bảo quản đông lạnh và
điều này cũng ảnh hưởng đến chất lượng vi sinh, làm bất hoạt các tế bào sinh dưỡng, chẳng hạn
như vi khuẩn truyền nhiễm. Việc xử lý và làm mát sản phẩm tiếp theo có thể khiến rau bị nhiễm
bẩn trở lại trước khi đông lạnh. Tuy nhiên, rau đông lạnh không được coi là thực phẩm có nguy
cơ cao và hiếm khi liên quan đến các bệnh do thực phẩm gây ra, vì mầm bệnh không thể sinh sôi
ở nhiệt độ đông lạnh và cần phải nấu chín trước khi tiêu thụ.
Mặc dù việc nhiễm Enterobacteriaceae là phổ biến nhưng thực hành vệ sinh kém không phải là
nguyên nhân duy nhất gây ra tình trạng này vì các thành viên của họ này thường gắn liền với
thực vật và nguyên liệu thực vật. Nấm mốc thường được tìm thấy trên rau củ và có thể là dấu
hiệu tốt về chất lượng. Vi khuẩn axit lactic thường hiện diện với số lượng cao nhất, có thể dao
động trong khoảng từ 101 đến 105 CFU/g. Đôi khi, lượng bào tử cao có thể được tìm thấy trên cây
trồng đã được phun thuốc trừ sâu có chứa Bacillus thuringiensis. Loại vi khuẩn này có liên quan
chặt chẽ với phân nhóm B. cereus và tiêu diệt chúng bằng các tinh thể protein gây độc cho côn
trùng. Cần thận trọng để đảm bảo rằng các chế phẩm thuốc trừ sâu sử dụng cho cây trồng không
chứa các chất tạo bào tử sinh độc tố ruột (Yang và cộng sự, 2003) và các chủng được sử dụng cho
mục đích này phải được sàng lọc về đặc tính này. Vì không thể dễ dàng phân biệt B. thuringiensis
với B. cereus và các tiêu chí vi sinh thường bao gồm các giới hạn về số lượng B. cereus, nên
việc sử dụng các loại thuốc xịt như vậy có thể dẫn đến các tình huống có vấn đề, đặc biệt nếu
thuốc xịt được sử dụng có chứa các chủng có thể tạo ra độc tố ruột có liên quan đến B. .hội
chứng tiêu chảy cereus .
Hầu hết các loại trái cây dự định đông lạnh đều được hái khi chín, vì chúng không có cơ hội
chín sau khi đã được chế biến. Ngoài ra, trái cây đông lạnh thường được tiêu thụ sau khi rã
đông mà không cần hâm nóng. Các vi sinh vật liên quan đến trái cây bao gồm nấm mốc, nấm men,
động vật nguyên sinh, vi rút và vi khuẩn. Trái cây, như rau, thường được rửa sạch (ví dụ bằng
nước clo) và một số đặc biệt nhạy cảm khi xử lý và dễ bị hư hỏng.
Một số được hái và/hoặc phân loại bằng tay và do đó dễ bị nhiễm mầm bệnh ở người. Có nhiều chế
phẩm khác nhau được bán trên thị trường để làm sạch/khử nhiễm trái cây và rau quả và những chế
phẩm này có thành công hạn chế trong việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm vi sinh vật và/hoặc ức
chế sự phát triển của chúng. Không giống như rau, việc chần trái cây không được áp dụng phổ biến.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
38 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
ngoại trừ trái cây được sử dụng trong các sản phẩm được nấu chín thêm trước khi tiêu thụ, chẳng hạn như các
sản phẩm bánh mì. Các vi sinh vật điển hình liên quan đến trái cây trước khi đông lạnh cũng giống như những
vi sinh vật có trên nguyên liệu thô khi thu hoạch và cũng bao gồm những vi sinh vật khác được đưa vào qua
quá trình xử lý tiếp theo. Các tác nhân gây bệnh được liệt kê trong Bảng 2.1.
2.3.3 Ảnh hưởng của đông lạnh đến vi sinh vật liên quan đến
rau củ và trái cây
Nhóm vi sinh vật chính liên quan đến rau quả đông lạnh – vi khuẩn axit lactic – hầu như không bị ảnh hưởng
bởi quá trình đông lạnh, bảo quản đông lạnh và rã đông. Các bào tử vi khuẩn cũng không bị ảnh hưởng. Các vi
sinh vật đáng chú ý nhất trong trái cây đông lạnh xét về số lượng là nấm mốc và nấm men. Yếu tố chính ảnh
hưởng đến sự phát triển của hệ thực vật là độ pH và trong nhiều loại trái cây, yếu tố này chọn lọc các loại
nấm men và nấm mốc có khả năng chịu đựng tốt hơn trong điều kiện độ pH thấp và sự hiện diện của axit hữu
cơ. Các vi khuẩn như mầm bệnh truyền nhiễm nếu có sẽ chết tương đối nhanh chóng. Các nghiên cứu dịch tễ học
về sự bùng phát bệnh do thực phẩm đã chỉ ra rằng virus tồn tại trong trái cây đông lạnh. Một nghiên cứu như
vậy gần đây đã được báo cáo ở Đan Mạch, nơi quả mâm xôi đông lạnh bị nhiễm Norovirus có nguồn gốc từ Ba Lan
được xác định là phương tiện có khả năng nhất. Trong những tình huống như vậy, ô nhiễm có thể phát sinh từ
những người xử lý bị nhiễm bệnh và vệ sinh kém.
2.4 SỮA
2.4.1 Khía cạnh dinh dưỡng
Sữa và phô mai là thành phần quan trọng của chế độ ăn uống. Đóng góp chính của chúng về mặt dinh dưỡng là
cung cấp canxi và protein.
Sữa là loại thực phẩm hoàn chỉnh có khả năng duy trì động vật có vú mới sinh trong giai đoạn tăng trưởng
ban đầu. Do đó, sữa chứa nhiều loại khoáng chất và vitamin, chất béo, đường, protein và protein chức năng
bao gồm globulin miễn dịch, α-lactalbumin, β-lactoglobulin, lactoferrin, lactoperoxidase và nhiều yếu tố
tăng trưởng khác nhau (McIntosh et al., 1998; xem thêm đánh giá trong Shortt và O'Brien, 2004). Mặc dù sữa
đông lạnh thương mại không phải là một mặt hàng quan trọng nhưng việc đông lạnh được sử dụng để bảo quản sữa
mẹ nhằm giúp đỡ những trẻ sơ sinh dễ bị tổn thương. Do đó đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của quá trình
đông lạnh và bảo quản đến hàm lượng dinh dưỡng của sữa mẹ. Các vitamin B biotin, niacin và axit pantothenic
hầu như không thay đổi sau 3 tháng bảo quản đông lạnh, tương tự lysozyme và protease cũng không bị ảnh hưởng
(Friend et al., 1983). Tuy nhiên, hoạt tính lactoperoxidase được nhận thấy giảm đáng kể trong khi hoạt tính
lipase tăng nhẹ trong 3 tháng bảo quản. Bạn bè và cộng sự. (1983) nhận thấy rằng sự gia tăng hoạt động của
lipase tương quan với sự gia tăng mức độ axit béo không được este hóa, cho thấy quá trình phân giải mỡ đang
diễn ra. Tác động này rõ rệt nhất trong khoảng từ 2 đến 3 tháng bảo quản đông lạnh và cũng có thể là nguyên
nhân làm giảm lượng vitamin tan trong chất béo retinol và α-tocopherol được quan sát thấy trong sữa bò đông
lạnh trong thời gian dài hơn (Vidal-Valverde và cộng sự, 1992 ) . , 1993). Khoảng thời gian bảo quản đông
lạnh dường như rất quan trọng đối với việc lưu giữ chất dinh dưỡng trong sữa mẹ: Buss et al. (2001) quan sát
thấy rằng khoảng một phần ba hàm lượng vitamin C bị mất sau 1 tháng bảo quản và 2/3 bị mất sau khi bảo quản
trong 2 tháng. Họ kết luận rằng sự mất mát vitamin C một phần là do hoạt động của lactoperoxidase. Các thành
phần miễn dịch, bao gồm tế bào và protein, trong sữa mẹ rất quan trọng để duy trì sức khỏe của con người.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 39
trẻ sơ sinh. Mặc dù các đại thực bào và tế bào lympho giảm đi trong quá trình đông lạnh, nhưng các
protein quan trọng về mặt miễn dịch được phát hiện là không bị ảnh hưởng, mặc dù có thể có những tác
động biến tính khi rã đông (Lawrence, 1999). Hiệu quả của quá trình thanh trùng sau đó là đông lạnh các
chất dinh dưỡng trong sữa mẹ cho thấy rằng mặc dù canxi, phốt pho, sắt, đồng và vitamin A không bị ảnh
hưởng nhưng có khả năng giảm sinh khả dụng của kẽm do sự phân phối lại với sự giảm tỷ lệ whey. và sự
gia tăng tỷ lệ chất béo (Go'oes và cộng sự, 2002).
Nguyên nhân chính của việc phân phối lại kẽm được cho là do quá trình thanh trùng chứ không phải do quá
trình đông lạnh.
Phô mai thường không được cung cấp ở trạng thái đông lạnh và đông lạnh trong ngành sản xuất phô mai
được sử dụng chủ yếu như một phương pháp để duy trì giống ban đầu (ví dụ, xem Gilliland, 1981). Việc
đông lạnh phô mai sữa cừu đã được nghiên cứu như một cách để tránh tính chất theo mùa của sản phẩm
nhưng những nghiên cứu này tập trung vào những thay đổi về đặc tính cảm quan hơn là chất lượng dinh
dưỡng. Phô mai thương hiệu Los Pedroches và phô mai Manchego được bảo quản đông lạnh trong 9 tháng cho
thấy quá trình phân giải protein tiếp tục diễn ra chậm trong thời gian này, dẫn đến hàm lượng axit amin
cao hơn (Tejada và cộng sự, 2002; Prados và cộng sự, 2006). Tác dụng tương tự đối với quá trình phân
giải protein cũng đã được ghi nhận đối với pho mát Port Salut Argentino (Verdini và cộng sự, 2005).
Người ta cũng phát hiện thấy việc bảo quản phô mai dê đông lạnh có thể dẫn đến những thay đổi trong
axit hữu cơ, với sự gia tăng các axit butyric, lactic, propionic, tartaric và uric (Park và cộng sự, 2006 ) .
2.4.2 Vi sinh vật liên quan đến sản phẩm sữa
Các vi sinh vật chính cần quan tâm trong các sản phẩm sữa như sữa và phô mai là vi khuẩn gây hư hỏng và
vi khuẩn gây bệnh. Những vấn đề này phát sinh từ sự nhiễm bẩn nguyên liệu thô trong quá trình vắt sữa,
từ chính động vật (ví dụ: hệ vi sinh vật trên bầu vú hoặc trong phân), từ thiết bị/người xử lý bị ô
nhiễm và từ môi trường vắt sữa (ví dụ: vi khuẩn hình thành bào tử). Sữa từ những con bò bị viêm vú hoặc
các bệnh khác có thể chứa vi khuẩn thường không có trong sữa của động vật khỏe mạnh, bao gồm S. vàng,
streptococci gây sốt và xạ khuẩn, Brucella spp., mycobacteria, salmonellae, L. monocytogenes, Coxiella
burnetii và một số loại vi-rút, bao gồm virus lở mồm long móng (FMDV). Hầu hết sữa được tiệt trùng sau
khi vận chuyển/bảo quản ngắn hạn ở nhiệt độ/thời gian (ví dụ: 72
C trong 15 giây) để làm bất hoạt các
tế bào sinh dưỡng, bao gồm các mầm bệnh vi khuẩn truyền nhiễm thường liên quan đến sữa, chẳng hạn như
salmonellae, L. monocytogenes, E. coli gây bệnh , campy-lobacters và Yersinia enteratioitica. Loại bất
hoạt tương tự được thực hiện bằng cách giữ ở nhiệt độ thấp hơn trong thời gian dài hơn (ví dụ 68
trong 30 phút) trong khi xử lý ở nhiệt độ cực cao (UHT) thường sử dụng nhiệt độ khoảng 149
C
C trong 2
giây và điều này sẽ làm bất hoạt vi khuẩn ưa nhiệt trung bình. vi khuẩn hình thành bào tử, giúp sữa có
thể được bảo quản ở nhiệt độ môi trường trong thời gian dài. Sự kết hợp nhiệt độ/thời gian thấp hơn,
chẳng hạn như 138
C trong 10 giây, được sử dụng để kéo dài thời hạn sử dụng của sữa (gọi tắt là ESL),
được bảo quản ở nhiệt độ lạnh trong thời gian dài hơn 4 tuần. Trong các sản phẩm này, các bào tử ưa
lạnh bị bất hoạt nhưng sản phẩm không được vô trùng về mặt thương mại. Một số loại sữa trải qua quá
trình lọc vi mô như một giải pháp thay thế cho quá trình thanh trùng, để loại bỏ các tác nhân lây nhiễm.
Một số loại sữa nguyên liệu có thể chứa độc tố nấm mốc và được cho là do động vật ăn phải thức ăn bị ô
nhiễm.
Các vi sinh vật gây hư hỏng liên quan đến sữa bao gồm các vi khuẩn ưa lạnh như pseudomonads,
Flavobacter spp., Chromobacter spp., Alcaligenes spp. và vi khuẩn hình thành bào tử ưa nhiệt sống sót
sau quá trình thanh trùng. Các thành phần khác được sử dụng trong món tráng miệng đông lạnh bao gồm bơ,
sô cô la đường, trái cây, các loại hạt và trứng. Những chất này thường được thêm vào sau khi sữa đã
được thanh trùng và việc đảm bảo tính an toàn của chúng thường được cung cấp bởi các nhà cung cấp những
nguyên liệu này, một số trong đó (ví dụ trứng, sô cô la) đã được biết là có liên quan đến
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
40 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
các mầm bệnh như Salmonella hoặc độc tố của chúng, chẳng hạn như enterotoxin S.aeureus . Một số
chất gây ô nhiễm vi sinh vật, chẳng hạn như Listeria monocytogenes, có liên quan đến thiết bị và
môi trường sản xuất ẩm ướt và điều này gây ra rủi ro trong quá trình sản xuất kem. Việc giám sát
môi trường cũng như làm sạch và khử trùng hiệu quả là rất quan trọng đối với sự an toàn của các
sản phẩm này, đặc biệt khi xem xét xử lý sau xử lý, ví dụ như cấp đông trong tủ cấp đông nhanh và
hầm đông cứng.
2.4.3 Ảnh hưởng của đông lạnh đến vi sinh vật có trong sản phẩm sữa
Số phận của các vi sinh vật khác nhau liên quan đến các sản phẩm sữa nhìn chung diễn ra theo cùng
xu hướng như đã được mô tả đối với các loại thực phẩm khác. Các sản phẩm sữa đông lạnh bao gồm
kem, sữa chua, sữa đá, nước quả và các món tráng miệng khác. Kem có thể chứa chất béo thực vật
hoặc động vật không phải sữa và theo nghĩa đó, không phải là sản phẩm 'sữa' nhưng được xem xét
trong phần này để thuận tiện. Các quy trình nhiệt cần thiết để thanh trùng kem cao hơn quy trình
quy định cho sữa vì chúng có chứa các thành phần, chẳng hạn như đường, được biết là làm tăng khả
năng chịu nhiệt của vi sinh vật. Với điều kiện quá trình làm lạnh và đông lạnh diễn ra tương đối
nhanh, các vi sinh vật sống sót không thể phát triển và không có khả năng gây hư hỏng sản phẩm,
mối quan tâm chính khi xem xét các vi sinh vật có khả năng sống sót cao nhất.
Nhiệt độ bảo quản kem bình thường là khoảng.
25
C trong kho lạnh của nhà máy và ca.
18
C
trong phân phối và bán lẻ, có thời hạn sử dụng thông thường là 2 năm. Thỉnh thoảng có những đợt
bùng phát dịch bệnh liên quan đến các sản phẩm tráng miệng đông lạnh như kem, nhưng nguyên nhân
là do nhiễm bẩn sau chế biến hoặc thanh trùng không đủ, ví dụ như kem làm tại nhà. Đối với các sản
phẩm đông lạnh khác, tác nhân lây nhiễm có thể tồn tại lâu hơn ở nhiệt độ đông lạnh.
Có những nhóm sản phẩm sữa được lên men đầu tiên, sau đó đông lạnh hoặc bổ sung vi sinh vật
sống rồi đông lạnh. Sữa lên men đã tồn tại hàng thế kỷ; báo cáo về lợi ích sức khỏe của những sản
phẩm này đã được công bố sớm nhất là vào đầu thế kỷ XX. Sữa chua thường được lên men với các loài
vi khuẩn axit lactic được xác định và gần đây đã có rất nhiều cải tiến sản phẩm mới được tung ra
thị trường bao gồm vi khuẩn sống, chẳng hạn như vi khuẩn axit lactic. Các sản phẩm đông lạnh được
quan tâm bao gồm kem (lên men hoặc đơn giản là chứa vi khuẩn bổ sung), sữa chua đông lạnh, kem sữa
chua và món tráng miệng từ đậu nành. Các lợi ích sức khỏe khác nhau được tuyên bố bao gồm thiết
lập hệ vi khuẩn đường ruột khỏe mạnh, ức chế mầm bệnh, cải thiện sự tái hấp thu các thành phần
thực phẩm, chẳng hạn như đường sữa, giảm tỷ lệ dị ứng ở những người nhạy cảm và tăng cường hệ
thống miễn dịch. Những sản phẩm này thường được coi là có lợi cho sức khỏe và gần đây đã được
Parvez et al xem xét. (2006). Các chủng vi khuẩn được sử dụng trong các sản phẩm men vi sinh
(tiếng Hy Lạp có nghĩa là 'cho sự sống') thường được coi là an toàn và không có bằng chứng nào cho
thấy chúng gây nhiễm trùng ở người nhưng khả năng này vẫn tồn tại và do đó cần phải đánh giá cẩn
thận các chủng mới trước khi sử dụng và theo dõi liên tục bất kỳ vi khuẩn nào. tác dụng phụ.
Sự tồn tại của vi khuẩn probiotic trong thực phẩm đông lạnh là cực kỳ quan trọng nếu chúng
muốn giữ được chức năng đã được công bố, mặc dù một số tác dụng có lợi của tế bào chết (ví dụ:
tăng cường phản ứng miễn dịch) cũng đã được báo cáo. Vì lý do đó, một số nghiên cứu gần đây đã
điều tra khả năng sống sót của vi sinh vật được sử dụng làm chế phẩm sinh học nhằm nỗ lực xác định
các chủng và/hoặc điều kiện dẫn đến khả năng sống sót tốt hơn trong quá trình bảo quản đông lạnh.
Chúng bao gồm các sinh vật như Streptococcus thermophilus (Hong và Marshall, 2001; Fonseca và
cộng sự, 2001), L. delbruekii (Fonseca và cộng sự, 2001), Bifidobacteria lactis (Heenan và cộng
sự, 2004; Haynes và Playne, 2002) , L. paracasei (Heenan và cộng sự, 2004; Haynes và Playne, 2002), L. acidophilus
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 41
(Haynes và Playne, 2002; Godward và cộng sự, 2000; Heenan và cộng sự, 2004; Wang và cộng sự, 2005a;
Salem và cộng sự, 2006) và L. rhamnosus (Heenan và cộng sự, 2004; Salem và cộng sự ., 2006).
2.5 BÁNH BÁNH
Đối với các sản phẩm bánh mì, chất dinh dưỡng quan trọng nhất cần được xem xét là việc tăng cường axit
folic cho bột mì. Axit folic có liên quan đến việc ngăn ngừa khuyết tật ống thần kinh (NTD) ở thai nhi
đang phát triển và phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ được khuyên nên dùng thực phẩm bổ sung để tăng lượng
tiêu thụ lên mức khuyến nghị là 0,4 mg mỗi ngày. Tuy nhiên, vì nhiều trường hợp mang thai là ngoài ý
muốn nên lời khuyên tự nguyện ở các quốc gia như Vương quốc Anh không làm giảm đáng kể tỷ lệ NTD. Việc
bắt buộc tăng cường vi chất vào bột mì ở Hoa Kỳ và Canada từ năm 1998 đã dẫn đến tỷ lệ mắc NTD được
báo cáo giảm từ 27–50% và Vương quốc Anh hiện đang xem xét việc bắt buộc tăng cường vi chất vào bột mì
(được xem xét trong Eichholzer và cộng sự, 2006 ) . Axit folic, folate và folacin đều là những thuật
ngữ được sử dụng cho một họ các hợp chất có hoạt tính sinh học liên quan; chúng chứa một hoặc nhiều
phân tử liên kết của axit glutamic. Axit folic có bán trên thị trường chứa một nhóm glutamic duy nhất
và được cho là có độ ổn định vừa phải với nhiệt độ và oxy trong khí quyển (Ottaway, 2002). Folate được
thêm vào bột mì đã được chứng minh là ổn định đến một năm ở nhiệt độ bao gồm cả đông lạnh (Ranhotra và
Keagy, 1995). Người ta cũng thấy rằng bảo quản đông lạnh có thể duy trì mức folate tự nhiên có trong
thực phẩm như dâu tây (Vahteristo et al., 1998). Tuy nhiên, việc đun nóng thực phẩm chứa folate sau đó
có thể dẫn đến thất thoát khoảng 20% (Hoppner và cộng sự, 1973; Morgan, 1996).
2.5.1 Vi sinh vật liên quan đến sản phẩm bánh mì
Nguyên liệu thô được sử dụng trong các sản phẩm bánh bao gồm bột mì, nước, sữa, bơ, muối, trứng và
đường và đôi khi là các sản phẩm đã qua chế biến như trái cây bảo quản. Hệ vi sinh vật của bột mì đa
dạng hơn so với lúa mì làm bột, do bị nhiễm bẩn trong quá trình chế biến. Các vi sinh vật liên quan
đến bột mì chủ yếu là vi khuẩn ưa nhiệt, vi khuẩn 'chua phẳng' (sinh vật tạo ra axit chua mà không tạo
ra nhiều khí), vi khuẩn hình thành bào tử ưa nhiệt, trực khuẩn 'dây', nấm mốc và nấm men. Mối quan tâm
chính về an toàn là sự hình thành độc tố nấm mốc và điều này được kiểm soát bằng cách duy trì độ ẩm
dưới 12%. Điều ít quan tâm hơn là tình trạng nhiễm khuẩn salmonellae và Bacillus cereus. Các sản phẩm
bánh đông lạnh bao gồm bột nướng sẵn được người tiêu dùng nấu chín. Quá trình xử lý chúng thường đảm
bảo phá hủy các tế bào sinh dưỡng nhưng bào tử vi khuẩn vẫn không bị ảnh hưởng, cũng như một số chất
chuyển hóa ổn định nhiệt, chẳng hạn như độc tố nấm mốc, độc tố ruột tụ cầu và độc tố gây nôn của B.
cereus.
2.5.2 Ảnh hưởng của đông lạnh đến vi sinh vật có trong sản phẩm bánh
mì
Các vi sinh vật còn sót lại trong các sản phẩm bánh đông lạnh, chẳng hạn như bào tử vi khuẩn và các vi
sinh vật khác do xử lý sản phẩm trước khi cấp đông thường không bị ảnh hưởng trong quá trình cấp đông
và bảo quản đông lạnh. Vì phần lớn các sản phẩm này được người tiêu dùng nấu chín nên chúng ít gây rủi
ro về mặt an toàn cho người tiêu dùng và hiếm khi bị hỏng do cách chế biến nên có rất ít cơ hội để
phát triển. Lĩnh vực quan tâm chính của các sản phẩm này là xử lý/bảo quản nguyên liệu thô và sản phẩm
trung gian trước khi nấu tại nhà máy và tốc độ cấp đông.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
42 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
2.6 XU HƯỚNG TƯƠNG LAI
Một nghiên cứu sơ bộ trong chương trình công nghệ của chúng tôi (trước đây chưa được công bố) được tóm
tắt dưới đây để minh họa xu hướng tương lai về việc tăng hàm lượng chất dinh dưỡng và thành phần tốt cho
sức khỏe trong thực phẩm đông lạnh.
2.6.1 Cơ hội thiết kế công thức và công thức 'kem'
Kem thường được coi là để giải quyết nhu cầu vui vẻ, thư giãn và sảng khoái của người tiêu dùng (Clarke,
2004) hơn là đóng góp đáng giá vào dinh dưỡng. Tuy nhiên, xu hướng gần đây hướng tới thực phẩm lành mạnh
hơn đã kích thích nghiên cứu cải thiện hàm lượng chất dinh dưỡng trong kem và người tiêu dùng trong tương
lai sẽ nhìn nhận kem theo một cách rất khác. Thực tế là kem đông lạnh có thể ít tác dụng hơn trong việc
cung cấp một món ăn trị cảm lạnh (và do đó làm sảng khoái); và hơn thế nữa là sự tiện lợi của việc có sẵn
nguồn cung cấp (tức là được lưu trữ ổn định về mặt an toàn vi sinh và hàm lượng chất dinh dưỡng) của thực
phẩm theo khẩu phần. Hơn nữa, trái ngược với cá, thịt và rau đông lạnh được 'thu hoạch', kem được 'thiết
kế'.
Nói cách khác, có rất nhiều loại thành phần có thể được sử dụng để mang lại hương vị, kết cấu hoặc cảm
giác ăn uống cụ thể. Ví dụ, hàm lượng chất béo có thể thay đổi từ 15% trong kem siêu cao cấp đến gần như
bằng 0 trong kem hấp và nước đá; các thành phần hoàn toàn khác nhau có thể được thêm từ sôcôla Bỉ vào trái
cây. Trong khi tất cả các sản phẩm từ sữa đều có giá trị dinh dưỡng đáng chú ý (như đã thảo luận ở phần
trước), khía cạnh 'nhà thiết kế' của công thức làm kem và thành phần nguyên liệu mang đến cơ hội thú vị để
bổ sung nhiều chất dinh dưỡng hơn mức tiêu chuẩn ngày nay (bao gồm cả những chất không có). theo truyền
thống gắn liền với kem).
Về nguyên tắc, hầu hết mọi chất dinh dưỡng đều có thể được bổ sung (tùy thuộc vào những hạn chế của cơ
quan quản lý). Cuối cùng, vì kem cũng có thể được thiết kế để có một khẩu phần ăn cụ thể, nên có thể thêm
một lượng đáng kể về mặt sinh lý của mỗi chất dinh dưỡng vào mỗi khẩu phần.
2.6.2 Độ ổn định của các chất dinh dưỡng trong quá trình chế biến
và bảo quản kem
Đây là một lĩnh vực kỹ thuật mới vì kem theo truyền thống được coi là một món ăn ngọt thường xuyên chứ
không phải là một 'món ăn dễ chịu'. Hơn nữa, tần suất tiêu thụ kem quá thấp để có tác động đáng kể (tích
cực hoặc tiêu cực) đến dinh dưỡng.
Ví dụ, ở nhiều nước châu Âu, mức tiêu thụ kem bình quân đầu người là dưới 10 lít mỗi năm (Clarke, 2004).
Do đó, người ta ít chú ý đến hàm lượng dinh dưỡng của kem khi mới làm, trong quá trình chế biến hoặc sau
khi bảo quản. Độ ổn định của hầu hết các chất dinh dưỡng trong quá trình bảo quản đông lạnh có thể được
coi là tốt ở trạng thái đông lạnh (vì nhiệt độ thấp làm chậm quá trình phân hủy hóa học), nhưng độ ổn định
của các chất dinh dưỡng trong 'quá trình đông lạnh' (tức là chế biến kem) gần như là tốt. hoàn toàn không
được biết đến. Quy trình công nghiệp để sản xuất kem bao gồm một số bước đơn vị bao gồm: đồng nhất hóa,
thanh trùng, 'làm già', đông lạnh và sục khí, và 'làm cứng'. Mỗi bước chế biến này có thể làm hỏng chất
lượng dinh dưỡng. Đặc biệt liên quan đến chương này là bản thân quá trình đóng băng, đây là một quá trình
năng động và liên tục.
'Tủ đông' được sử dụng phổ biến nhất được mô tả chính xác hơn là bộ trao đổi nhiệt bề mặt cạo (SSHE).
Điều này đồng thời thông khí và đông lạnh hỗn hợp kem và
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 43
kem thu được thường được ép đùn ở nhiệt độ khoảng
5
C. Việc đưa không khí vào giai đoạn này
cũng có thể thúc đẩy quá trình oxy hóa các chất dinh dưỡng nhạy cảm. Sau khi ép đùn, kem được
đưa qua một 'đường hầm đông cứng' (một buồng kín nơi không khí cực lạnh thổi qua kem) trước khi
bảo quản (thường ở khoảng
25
C ). Điều quan trọng cần lưu ý là có một số quy trình khác nhau
được sử dụng trong ngành công nghiệp kem.
Ví dụ, có một quá trình được gọi là 'đóng băng tĩnh' trong đó hỗn hợp (có sục khí hoặc không sục
khí) được đông lạnh tĩnh; thường là trong các khuôn được ngâm trong nước muối (dung dịch canxi
clorua) hoặc hỗn hợp nước và ethylene glycol ở khoảng
40
C. Mỗi quy trình khác nhau này có khả
năng tác động đến chất lượng dinh dưỡng theo một cách khác nhau, tùy thuộc vào nhiệt độ xử lý và
lượng sục khí. Để biết thêm thông tin về quá trình chế biến kem, độc giả có thể tham khảo Clarke
(2004) và Marshall et al. (2003).
2.6.3 Khảo sát sơ bộ độ ổn định dinh dưỡng trong quá trình cấp
đông và bảo quản kem
Bằng ví dụ, chúng tôi đã nghiên cứu xem vitamin D và chất chống oxy hóa bị ảnh hưởng như thế nào
bởi quá trình đông lạnh và bảo quản. Chúng tôi chọn vitamin D vì nó có hàm lượng thấp trong
nhiều chế độ ăn, đặc biệt là vào mùa đông (Lamberg-Allardt và cộng sự, 2001; Diamond và cộng sự,
2005). Hơn nữa, có rất ít loại thực phẩm phổ biến hoặc nguyên liệu thực phẩm giàu vitamin D (dầu
gan cá tuyết là một ngoại lệ đáng chú ý), do đó lựa chọn bổ sung vitamin D vào thực phẩm 'được
thiết kế' như kem là rất hấp dẫn. Chúng tôi chọn chất chống oxy hóa vì chúng có khả năng mang
lại lợi ích trong việc giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch (Voutilainen và cộng sự, 2006); Ngoài ra,
việc hấp thụ nhiều chất chống oxy hóa cũng có liên quan đến làn da khỏe mạnh, đặc biệt là trong
bối cảnh giảm tổn thương do tia cực tím gây ra (Stahl và cộng sự, 2000; Boelsma và cộng sự,
2001). Mặc dù có thể nhận được chất chống oxy hóa từ trái cây và rau quả nhưng cần phải tiêu thụ
một lượng khá lớn để làm tăng đáng kể mức độ chống oxy hóa trong huyết tương. Vì vậy, việc thêm
chất chống oxy hóa (ở dạng thành phần tinh chế) vào một sản phẩm 'được thiết kế' là điều hấp
dẫn. Hơn nữa, có một bằng sáng chế trong lĩnh vực này (Tijburg và Weststrate, 1997) mô tả một
loại thực phẩm có chứa hỗn hợp các chất chống oxy hóa như vitamin E, lycopene và β-carotene.
Để đánh giá tính ổn định của các chất dinh dưỡng này trong kem, các mẫu ở quy mô thí điểm đã
được chuẩn bị với lượng vitamin D hoặc chất chống oxy hóa (lycopene và β-carotene) đáng kể về
mặt dinh dưỡng. Tóm lại, SSHE (Technohoy MF75) đã được sử dụng để chuẩn bị kem có ga (50% pha
không khí theo thể tích). Kem có ga được chế biến vì như đã lưu ý ở trên, nhiều phản ứng hóa học
dẫn đến suy giảm chất dinh dưỡng là oxy hóa. Do đó, phương pháp thử nghiệm này được coi là một
trường hợp thử nghiệm nghiêm ngặt. Hàm lượng chất dinh dưỡng được đo ở một số giai đoạn trong
quá trình chế biến và bảo quản (trong giai đoạn trộn trước, sau đồng nhất hóa, sau đông lạnh và
sau khi bảo quản trong 1 tuần và 4 tuần ở
20
C ). Người ta nhận thấy rằng độ ổn định dinh
dưỡng rất cao cả trong quá trình chế biến kem và trong quá trình bảo quản tiếp theo (xem Hình 2.2 và 2.3).
Nghiên cứu sơ bộ của chúng tôi đã dẫn đến một phát hiện thú vị. Nó gợi ý rằng công nghệ chế
biến được sử dụng để sản xuất kem công nghiệp có thể phù hợp để thiết kế các loại thực phẩm đông
lạnh chia theo khẩu phần có nhiều dinh dưỡng hơn tiêu chuẩn cho kem ngày nay. Chúng tôi đề xuất
rằng điều này (ít nhất một phần) là do quá trình này dễ dàng bổ sung các chất dinh dưỡng đủ mạnh
(theo dữ liệu của chúng tôi) để tồn tại cả khi sục khí và đông lạnh.
Điều này trái ngược với quy trình chế biến rau quả đông lạnh, trong đó việc chần và/hoặc bảo quản
đông lạnh có thể dẫn đến mất đi đáng kể chất dinh dưỡng.
Machine Translated by Google
17:24
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
44 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
8,0
7,0
6.0
ni)
mg
ac
tm
i(
3
V
D
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0,0
ρ
θ
Kem trộn trước
φ
Sau đông lạnh
Hậu đồng nhất hóa
Bảo quản 1 tuần ở
20°C
Bảo quản 4 tuần ở
20°C
Hình 2.2 Độ ổn định của vitamin D3 trong quá trình chế biến và bảo quản kem. Số lượng được tính bằng microgram (μg) trên 60 g phần kem.
14:00
12:00
10 giờ 00
8 giờ 00
g)
tg
n
ấm
ố
y
a
h(
x
ó
C
c
o
h
β-Carotene
Lycopene
6 giờ 00
4 giờ 00
2,00
0,00
Sau đông lạnh
Kem trộn trước
Hậu đồng nhất hóa
Bảo quản 1 tuần ở
20°C
Bảo quản 4 tuần ở
20°C
Hình 2.3 Độ ổn định của chất chống oxy hóa trong quá trình chế biến và bảo quản kem. Lượng chất chống oxy hóa
được tính bằng miligam (mg) trên 60 g phần kem. Giá trị của β-caroten được tính bằng thanh gạch ngang, giá
trị của lycopen được tính bằng thanh liền.
2.7 KẾT LUẬN
2.7.1 Khía cạnh vi sinh vật
Rõ ràng là không thể dựa vào đông lạnh và bảo quản đông lạnh để tiêu diệt hoàn toàn mọi vi sinh vật
trong thực phẩm. Tuy nhiên, một số vi sinh vật, chẳng hạn như động vật nguyên sinh, ký sinh trùng
đa tế bào và vi khuẩn kém mạnh mẽ hơn, chẳng hạn như Campylobacter dễ bị hư hại hơn và có thể thấy
số lượng giảm đáng kể ở những sinh vật này, nhiều vi sinh vật trong số đó có khả năng gây bệnh do
thực phẩm nếu có. ngay cả với số lượng thấp. Những tác dụng diệt khuẩn này được sử dụng trong các
kế hoạch HACCP đối với một số thực phẩm, chẳng hạn như các sản phẩm thịt bò và thịt lợn, để loại bỏ
ấu trùng giun sán và các dạng ký sinh trùng đa tế bào trưởng thành. Trong một số thực phẩm, chẳng
hạn như cá dùng để ăn sống, việc sử dụng đông lạnh là bắt buộc bởi các cơ quan quản lý (Schantz, 1989).
Machine Translated by Google
17:24
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 45
Theo Stern và cộng sự. (2003) một trong những yếu tố chính góp phần làm giảm các trường hợp mắc bệnh
Campylobacteriosis lây truyền qua gia cầm ở Iceland là việc áp dụng chương trình cấp đông thân thịt từ các đàn gia
cầm dương tính với Campylobacter . Kể từ đó Iceland đã ban hành chính sách tiếp tục sử dụng thủ tục này. Các quốc
gia khác ở Châu Âu, như Đan Mạch và Na Uy, cũng đã áp dụng các biện pháp kiểm soát Campylobacter spp. bao gồm đông
lạnh xác gia cầm. Để có thể sử dụng đông lạnh như một biện pháp kiểm soát các vi sinh vật không mong muốn trong
thực phẩm cần có dữ liệu tốt, bao gồm cả việc xác nhận 'trong sản phẩm' bằng các phương pháp thu hồi/phát hiện nhạy
cảm. Một số lĩnh vực nghiên cứu trong tương lai đã được Archer (2004) xác định. Mặc dù những điều này được xem xét
liên quan đến việc cải thiện khả năng kiểm soát mầm bệnh truyền qua thực phẩm, nhưng nhiều điều cũng sẽ giúp hiểu
rõ hơn về các yếu tố có thể được sử dụng để tăng cường khả năng sống sót của vi sinh vật có lợi trong các sản phẩm
đông lạnh, chẳng hạn như chế phẩm sinh học. Việc tăng cường tác dụng diệt khuẩn chống lại vi khuẩn đã được chứng
minh bằng sự kết hợp giữa đông lạnh nhanh và rã đông chậm (Bogh-Sorenson, 2000). Những phát triển gần đây khác có
khả năng tác động đến hoạt động vi sinh trong sản phẩm trong quá trình cấp đông/bảo quản đông lạnh bao gồm:
Xử lý trước khi đông lạnh bằng chất bảo quản áp dụng cho thực phẩm (Saurel, 2002), chẳng hạn như kali lactate
và natri diacetate, đã được chứng minh là có tác dụng kéo dài thời gian tồn tại của L. monocytogenes (Yoon và
cộng sự, 2004); Truyền carbohydrate, có thể làm
tăng nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh lên trên nhiệt độ bảo quản, tăng thời hạn sử dụng; Ứng dụng đông lạnh áp
suất cao (ví dụ 40 MPa), ức chế hoạt động của enzyme
trong cá đông lạnh; Áp dụng phương pháp rã đông ở áp suất cao, cho phép tăng cường tiêu diệt hoặc ức chế sự
phát
triển của vi sinh vật (Haack và Heinz, 2000).
Sự kết hợp của các yếu tố đã được chứng minh là làm tăng khả năng sống sót của vi khuẩn có lợi
bao gồm việc bổ sung inulin vào kem lên men chứa men vi sinh (Akin, 2005). Một số nghiên cứu cũng cung cấp sự hiểu
biết tốt hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sống sót, chẳng hạn như việc sản xuất protein do cảm ứng lạnh
(Wang và cộng sự, 2005b).
2.7.2 Khía cạnh dinh dưỡng
Người ta ngày càng công nhận rằng việc tiêu thụ rau và trái cây làm giảm đáng kể nguy cơ mắc một số bệnh ung thư,
bệnh tim mạch và nhiều bệnh thoái hóa liên quan đến tuổi tác (Goldberg, 2003). Nhận thức này đã làm nảy sinh các
chiến dịch y tế công cộng ở nhiều quốc gia nhằm tăng lượng rau và trái cây tiêu thụ. Nhận thức về tầm quan trọng
của việc tiêu thụ rau và trái cây một cách tự nhiên dẫn đến câu hỏi liệu sản phẩm được bảo quản và chế biến có
thể mang lại lợi ích sức khỏe tương tự như sản phẩm thô hay không.
Do có rất nhiều dữ liệu cho thấy khả năng giữ chất dinh dưỡng tuyệt vời của rau quả đông lạnh so với các loại tươi
tương đương, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ đã chính thức công bố vào năm 1998 rằng 'vì các sản phẩm
rau quả đông lạnh có hàm lượng dinh dưỡng tương đương với các sản phẩm tươi sống. có thể sẽ có những tác dụng có
lợi vốn có giống như phiên bản thô'. Mặc dù điều này không có nghĩa là chắc chắn, nhưng có vẻ như những tác dụng
có lợi của việc tiêu thụ rau và trái cây không chỉ là hệ quả của các chất dinh dưỡng đã được công nhận của chúng.
Một số lượng lớn các hợp chất có lợi, được gọi là chất dinh dưỡng thực vật hoặc chất phytochemical không phải chất
dinh dưỡng, được tìm thấy trong rau và trái cây. Vẫn chưa rõ hợp chất cụ thể nào, hoặc thậm chí nhóm hóa chất thực
vật nào có thể mang lại lợi ích cho sức khỏe, nhưng nếu và khi xác định được các tác nhân bảo vệ thì cần phải xác
định chắc chắn.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
46 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
ảnh hưởng của quá trình đông lạnh và các quá trình liên quan đến việc lưu giữ chúng trong rau và trái cây
đông lạnh.
Trước đây, đặc điểm nổi bật của thực phẩm đông lạnh là an toàn vi sinh. Ngành công nghiệp thực phẩm đông
lạnh đã tập trung vào việc cung cấp thực phẩm an toàn vi sinh, tiện lợi và có giá trị tốt. Trong tương lai,
chất lượng dinh dưỡng sẽ đóng vai trò ngày càng tăng, ngang tầm với an toàn vi sinh trong tầm quan trọng của
nó đối với ngành.
Thách thức tiếp tục đối với ngành công nghiệp thực phẩm đông lạnh là đạt được sự cân bằng giữa các đặc
tính cảm quan được chấp nhận, sự thuận tiện, an toàn vi sinh và chất lượng dinh dưỡng.
Sự nhìn nhận
Các tác giả xin chân thành cảm ơn chuyên môn của các đồng nghiệp Ian D. Smith và Beate Nicol, những người đã
thực hiện các phép đo phân tích về vitamin D và chất chống oxy hóa.
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Abu Ruwaida, AS, Sawaya, WN, Hussein, AS, Baroon, Z. và Khalafawi, S. (1996). Tỷ lệ vi sinh vật ảnh hưởng đến thời hạn sử
dụng, chất lượng và an toàn của gà thịt đông lạnh sản xuất tại địa phương ở Kuwait.
Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Vịnh Ả Rập 14(3), 609–628.
Akin, MS (2005). Ảnh hưởng của inulin và các mức đường khác nhau đến khả năng tồn tại của vi khuẩn sinh học cũng như các đặc
tính vật lý và cảm quan của kem lên men men vi sinh. Milchwissenschaft Sữa Khoa học Quốc tế 60(3), 297–301.
Allah, MAA và Zaki, MSA (1974). Bảo quản nước ép xoài bằng cách đông lạnh và đóng hộp. Nahrung
18(2), 207–216.
Cung thủ, DL (2004). Đông lạnh: một công nghệ an toàn thực phẩm chưa được sử dụng đúng mức? Tạp chí quốc tế về thực phẩm Misinh vật học 90(2), 127–138.
Barrell, RAE (1988). Sự sống sót và phục hồi của vi khuẩn Salmonella typhimurium loại U285 trong thịt đông lạnh và nước dùng
chiết xuất từ men đậu nành tryptone. Tạp chí Quốc tế về Vi sinh Thực phẩm 6(4), 309–316.
Barrett, DM và Theerakulkait (1995). Các chỉ tiêu chất lượng trong rau chần, đông lạnh, bảo quản. Đồ ăn
Công nghệ Tháng Giêng, 62–65.
Bayles, DO, Tunick, MH, Foglia, TA và Miller, AJ (2000). Sốc lạnh và ảnh hưởng của nó lên ribosome và khả năng chịu nhiệt ở
Listeria monocytogenes. Vi sinh ứng dụng và môi trường 66(10), 4351–4355.
Bender, AE (1978). Chế biến thực phẩm và dinh dưỡng. Nhà xuất bản học thuật.
Bender, AE (1993). Các khía cạnh dinh dưỡng của thực phẩm đông lạnh trong công nghệ thực phẩm đông lạnh. Trong: CP Mallett, biên tập. người da đen
Học thuật và Chuyên nghiệp, trang 123–140.
Boelsma, E., Hendriks, HFJ và Roza, L. (2001). Chăm sóc da dinh dưỡng: ảnh hưởng sức khỏe của vi chất dinh dưỡng và
axit béo. Tạp chí Dinh dưỡng Lâm sàng Hoa Kỳ 73, 853–864.
Bogh-Sorenson, L. (2000). Duy trì an toàn trong dây chuyền lạnh. Trong: C. Kennedy, biên tập. Quản lý thực phẩm đông lạnh.
Cambridge: Nhà xuất bản Woodhead Ltd.
Bollman, J., Ismond, A. và Blank, G. (2001). Sự sống sót của Escherichia coli O157:H7 trong thực phẩm đông lạnh: tác động
của phản ứng sốc lạnh. Tạp chí Quốc tế về Vi sinh Thực phẩm 64(1–2), 127–138.
Buss, IH, McGill, F., Darlow, BA và Winterbourn, CC (2001). Vitamin C bị giảm trong sữa mẹ sau
kho. Acta Nhi khoa 90, 813–815.
Cano, MP và Marin, MA (1995). Ảnh hưởng của bảo quản đông lạnh đến hàm lượng chất xơ trong quả xoài (Mangifera indica L.).
Tạp chí Dinh dưỡng Lâm sàng Châu Âu 49(Phụ 3), S257–S260.
Chan, KF, Tran, HL, Kanenaka, RY và Katharou, S. (2001). Sự sống sót của các chủng Campylobacter jejuni phân lập trên lâm
sàng và có nguồn gốc từ gia cầm ở nhiệt độ thấp (4
C). Vi sinh ứng dụng và môi trường 67(9), 4186–4191.
Chang, VP, Mills, EW và Cutter, CN (2003). So sánh các phương pháp phục hồi đối với Listeria monocytogenes, Salmonella
typhimurium và Campylobacter coli bị tổn thương đông lạnh , trong huyền phù tế bào và liên quan đến bề mặt thịt lợn. Tạp
chí Bảo vệ Thực phẩm 66(5), 798–803.
Machine Translated by Google
17:24
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 47
Clarke, C. (2004). Khoa học về kem. Cambridge: Hiệp hội Hóa học Hoàng gia.
Clydesdale, FM, Ho, CT, Lee, CY, Mondy, NJ và Shewfelt, RL (1991). Ảnh hưởng của việc xử lý sau thu hoạch và tương tác hóa học
đến khả dụng sinh học của thiamine axit ascorbic, carotenoid vitamin A và khoáng chất. Các bài phê bình về Khoa học Thực
phẩm trong Khoa học Thực phẩm và Dinh dưỡng 30, 599–638.
Dawson, D. (2005). Ký sinh trùng đơn bào qua thực phẩm. Tạp chí Quốc tế về Vi sinh Thực phẩm 103(2),
207–227.
Cort'es, C., Esteve, MJ, Fr'ıgola, A. và Torregrosa, F. (2005). Những thay đổi về carotenoid bao gồm các đồng phân hình học và
hàm lượng axit ascorbic trong nước cam-cà rốt trong quá trình bảo quản đông lạnh. Nghiên cứu và Công nghệ Thực phẩm Châu Âu
221, 125–131.
De Ancos, B., Gonz'alez, EM và Cano, MP (2000). Axit ellagic, vitamin C, hàm lượng phenolic tổng số và khả năng nhặt gốc tự do
bị ảnh hưởng bởi quá trình đóng băng và bảo quản đông lạnh trong quả mâm xôi. Tạp chí Nông nghiệp và Hóa thực phẩm 48, 4565–
4570.
Derzelle, S., Hallet, B., Ferin, T., Delcour, J. và Hols, P. (2003). Cải thiện khả năng thích ứng với sốc lạnh, pha tĩnh và
căng thẳng đóng băng ở Lactobacillus plantarum sản xuất quá nhiều protein sốc lạnh.
Vi sinh vật ứng dụng và môi trường 69(7), 4285–4290.
Diamond, TH, Eisman, JA, Mason, RS, Nowson, CA, Pasco, JA, Sambrook, PN và Wark, JD (2005).
Vitamin D và sức khỏe xương của người trưởng thành ở Úc và New Zealand: một tuyên bố quan điểm. Tạp chí Y khoa Úc 182(6), 281–
285.
Dulavik, B., Sorensen, NK, Barstad, H., Horvil, O. và Olsen, RL (1998). Độ ổn định oxy hóa của đông lạnh
cơ sáng và tối của Saithe (Pollachius virens). Tạp chí Lipid thực phẩm 5, 233–245.
Dumont, F., Mraechal, PA và Gervais, P. (2003). Ảnh hưởng của tốc độ làm mát đến sự phá hủy Saccharomyces cerevisiae trong quá
trình đông lạnh: khả năng sống sót bất ngờ ở tốc độ làm lạnh cực nhanh. Sinh học lạnh 46(1), 33–42.
Engler, PP và Bowers, JA (1976). Sự lưu giữ vitamin B trong thịt trong quá trình bảo quản và chuẩn bị. Tạp chí của Hiệp hội Dinh
dưỡng Hoa Kỳ 69, 253–257.
Eichholzer, M., T¨onz, O. và Zimmermann, R. (2006). Axit folic: một thách thức đối với sức khỏe cộng đồng. Lancet 367,
1352–1361.
Favell, DJ (1998). So sánh hàm lượng vitamin C của rau quả tươi và đông lạnh. Hóa thực phẩm
62, 59–64.
Fennema, O. (1975). Ảnh hưởng của bảo quản đông lạnh đến chất dinh dưỡng. Trong: RS Harris và E. Karmas, eds.Nutritional
Đánh giá chế biến thực phẩm, tái bản lần thứ 2. Westport, CT: Nhà xuất bản AVI.
Fonseca, F., Beal, C. và Corrieu, G. (2001). Các điều kiện vận hành ảnh hưởng đến khả năng chống chịu của vi khuẩn axit lactic
đối với việc đông lạnh và bảo quản đông lạnh. Sinh học lạnh 43(3), 189–198.
Friend, BA, Shahani, KM, Long, CA và Vaughn, LA (1983). Hiệu quả của quá trình xử lý và bảo quản đối với các enzyme chính,
vitamin B và lipid của sữa mẹ trưởng thành I: đánh giá các mẫu tươi và ảnh hưởng của việc cấp đông và bảo quản đông lạnh.
Nghiên cứu Nhi khoa 17, 61–64.
Fuji, T., Kurihara, K. và Okuzumi, M. (1994). Khả năng tồn tại và hoạt động của histidine-decarboxylase của vi khuẩn hình thành
histamine halophilic trong quá
` trình bảo quản đông lạnh. Tạp chí Bảo vệ Thực phẩm 57(7), 611–613.
Georgsson, F., orkesson, AE, Geirsd' ottir, M.,
Reiersen, J., Stern, N. (2006). Ảnh hưởng của việc đông lạnh và thời gian bảo
quản đối với Campylobacter và vi khuẩn chỉ thị trong thân thịt gà thịt. Vi sinh thực phẩm 23(7), 677–683.
Gilliland, SE (1981). Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy phô mai tươi. Tạp chí sản phẩm sữa nuôi cấy
16(1), 15–17.
Godward, G., Sultana, K., Kailasapathy, K., Peiris, P., Arumugaswamy, R. và Reynolds, N. (2000). Tầm quan trọng của việc lựa
chọn chủng đối với sự biến đổi và khả năng sống sót của vi khuẩn probiotic trong thực phẩm từ sữa. Milch-wissenschaft 55(8),
441–445.
Go'oes, HCA, Torres, AG, Donangelo, CM và Trugo, NMF (2002). Thành phần dinh dưỡng của sữa mẹ được lưu trữ ở Brazil và ảnh hưởng
của quá trình chế biến đến sự phân bổ kẽm trong các phần sữa. Dinh dưỡng 18, 590–594.
Goldberg, G. (2003). Thực vật: Chế độ ăn uống và sức khỏe. Nhà xuất bản Blackwell.
Gonz'alez, EM, de Ancos, B. và Cano, MP (2003). Mối liên quan giữa các hợp chất hoạt tính sinh học và khả năng thu dọn gốc tự
do trong quả mọng trong quá trình bảo quản đông lạnh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp 83, 722–726.
Haack, E. và Heinz, V. (2000). Cải thiện an toàn thực phẩm bằng cách xử lý áp suất cao. II Các nghiên cứu về sử dụng trong ngành
công nghiệp thịt. Fleischwirtshaft 81(6), 38–41.
Hansen, RK, Zhai, S., Skepper, JN, Johnston, MD, Alpar, HO và Slater, NKH (2005). Cơ chế vô hiệu hóa HSV-2 trong quá trình bảo
quản ở dạng đông lạnh và đông khô. Tiến bộ công nghệ sinh học 21(3), 911–917.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
48 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
Haynes, IN và Playne, MJ (2002). Sự tồn tại của vi khuẩn probiotic trong kem ít béo. Tạp chí Công nghệ Sữa Úc 57(1), 10–14.
Heenan, CN, Adams, MC, Hosken, RW và Hạm đội, GH (2004). Khả năng sống sót và chấp nhận cảm quan của vi sinh vật probiotic
trong món tráng miệng chay đông lạnh không lên men. Lebensmittel Wissenschaft và Technologie 37(4), 461–466.
Hồng, SH và Marshall, RT (2001). Exopolysaccharide tự nhiên tăng cường khả năng sống sót của vi khuẩn axit lactic trong
món tráng miệng sữa đông lạnh. Tạp chí Khoa học Sữa 84(6), 1367–1364.
Hoppner, K., Lampi, B. và Perrin, DE (1973). Hoạt động Folacin của thực phẩm tiện lợi đông lạnh. Tạp chí của Hiệp hội Dinh
dưỡng Hoa Kỳ 63(5), 536–539.
Humphrey, TJ và Cruikshank, JG (1986). Chấn thương và phục hồi ở Campylobacter jejuni bị đóng băng hoặc bị hư hỏng do
nhiệt . Thư trong Vi sinh ứng dụng 3, 81–84.
Jeffreys, AG, Hark, KM, Steffan, RJ, Foster, JW và Bej, AK (1998). Sự phát triển, sự sống sót và sự hình thành đặc tính của
CspA ở Salmonella enteritidis sau sốc lạnh. Vi sinh hiện tại 36(1), 29–35.
Kawahara, H. (2002). Cấu trúc và chức năng của protein kiểm soát tinh thể băng từ vi khuẩn. Tạp chí Khoa học Sinh học và Kỹ
thuật Sinh học 94(6), 492–496.
Lamberg-Allardt, CJE, Outila, TA, Karkkainen, MUM, Rita, HJ và Valsta, LM (2001). Thiếu vitamin D và sức khỏe xương ở người
trưởng thành khỏe mạnh ở Phần Lan: đây có phải là mối lo ngại ở các khu vực khác của Châu Âu không?
Tạp chí Nghiên cứu Sức khỏe Xương và Khoáng chất 16(11), 2066–2073.
Larkin, J. và Stokes, JL (1968). Sự phát triển của vi sinh vật ưa lạnh ở nhiệt độ dưới 0. Canada
Tạp chí Vi sinh 14, 97–101.
Lawrence, RA (1999). Bảo quản sữa mẹ và ảnh hưởng của quy trình đến các thành phần miễn dịch
của sữa người. Acta Nhi khoa 88, 14–18.
Lee, FA, Brooks, RF, Pearson, AM, Miller, JI và Wanderstock, J. (1954). Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh đến thịt; vẻ ngoài
ngon miệng và hàm lượng vitamin. Tạp chí của Hiệp hội Dinh dưỡng Hoa Kỳ 30, 351–354.
Lee, SK và Kader, AA (2000). Các yếu tố trước thu hoạch và sau thu hoạch ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin C của cây trồng làm
vườn. Sinh học và Công nghệ sau thu hoạch 20, 207–220.
Lim, YH, Hamdy, MK và Toledo, RT (2003). Tác động kết hợp của chiếu xạ ion hóa và các môi trường khác nhau lên bào tử
Clostridium botulinum loại E. Tạp chí Quốc tế về Vi sinh Thực phẩm 89(2–3), 251–263.
Lu, X., Cho, D., Hall, H., Rowe, T., Sung, H., Kim, W., Kang, C., Mo, I., Cox, N., Klimov, A. và Katz, J.
(2003). Khả năng gây bệnh và tính kháng nguyên của vi rút cúm A (H5N1) mới phân lập từ thịt vịt. Tạp chí Virus học y tế
69(4), 553–559.
Marshall, RT, Goff, HD và Hartel, RW (2003). Kem, tái bản lần thứ 6. New York: Kluwer Học thuật/Hội nghị toàn thể
Nhà xuất bản.
McClure, PJ (2002). Xác định mối nguy vi sinh vật trong ngành công nghiệp thịt. Trong: M. Brown, biên tập. HACCP trong ngành
công nghiệp thịt. Cambridge, Anh: Nhà xuất bản Woodhead Ltd.
McIntosh, GH, Royle, PJ, Le Leu, RK, Regester, GO, Johnson, MA, Grinsted, RL, Kenward, RS và Smithers, GW (1998). Whey
protein là nguyên liệu thực phẩm chức năng. Tạp chí Sữa Quốc tế số 8, 425–434.
Mihoub, F., Royle, PJ, Le Leu, RK, Regester, GO, Johnson, MA, Grinsted, RL, Kenward, RS và Smithers, GW (2003). Sự thích
nghi lạnh của Escherichia coli: phương pháp tiếp cận vi sinh và protein.
Tạp chí Quốc tế về Vi sinh Thực phẩm 89(2–3), 171–184.
Mikkelsen, K., Rasmussen, EL và Zinck, O. (1984). Khả năng giữ lại vitamin B1, B2, B6 trong thịt đông lạnh.
Trong: P. Zeuthen, ed. Chế biến nhiệt và chất lượng thực phẩm. Khoa học ứng dụng Elsevier, trang 777–781.
Moorhead, SM và Dykes, GA (2002). Sự sống sót của Campylobacter jejuni trên thịt bò vụn trong quá trình đông lạnh
và bảo quản đông lạnh. Thư trong Vi sinh ứng dụng 34, 72–76.
Morgan, W. (1996). Ảnh hưởng của chế biến và chuẩn bị thực phẩm đến hàm lượng folate. Tạp chí Úc
Dinh dưỡng và Ăn kiêng 53, S31–S35.
Mullen, W., Stewart, AJ, Lean, MEJ, Gardner, P., Duthie, GG và Crozier, A. (2002). Ảnh hưởng của việc đông lạnh và bảo quản
đối với phenolics, ellagitannin, flavonoid và khả năng chống oxy hóa của quả mâm xôi đỏ. Tạp chí Nông nghiệp và Hóa thực
phẩm 50, 5197–5201.
Murrell, KD, Fayer, R. và Dubey, JP (1986). Sinh vật ký sinh. Trong: AM Pearson và TR Dutson, biên tập.
Những tiến bộ trong nghiên cứu thịt, Tập. 2. Westport,CT: Nhà xuất bản AVI, trang 311–377.
Nichols, R. và Smith, H. (2002). Ký sinh trùng: Cryptosporidium, Giardia và Cyclospora là mầm bệnh truyền qua thực phẩm.
Trong: C. de W. Blackburn và PJ McClure, biên tập. Mối nguy hiểm của mầm bệnh từ thực phẩm, phân tích và kiểm soát rủi
ro. Cambridge: Nhà xuất bản Woodhead Ltd., trang 453–478.
Machine Translated by Google
17:24
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Ảnh hưởng của đông lạnh đến các đặc tính dinh dưỡng và vi sinh của thực phẩm 49
Nyman, M. (1995). Ảnh hưởng của chế biến đến hàm lượng chất xơ trong rau củ. Tạp chí lâm sàng châu Âu
Dinh dưỡng 49, S215–S218.
Ottaway, PB (2002). Sự ổn định của vitamin trong quá trình chế biến thực phẩm. Trong: CJK Henry và C. Chapman, eds. Cẩm nang
dinh dưỡng cho người chế biến thực phẩm, tái bản lần thứ 1. Nhà xuất bản CRC, Nhà xuất bản Woodhead Ltd., trang 247–264.
Park, JI, Grant, CM, Davies, MJ và Dawes, IW (1998). Cu, Zn, superoxide dismutase tế bào chất của Saccharomyces cerevisiae
cần thiết cho khả năng chống lại stress đóng băng-tan băng: tạo ra các gốc tự do trong quá trình đóng băng và tan băng.
Tạp chí Hóa sinh học 273(36), 22921–22928.
Park, SF (2002). Sinh lý học của các loài Campylobacter và mối liên quan của nó với vai trò của chúng là truyền qua thực phẩm
mầm bệnh. Tạp chí Quốc tế về Vi sinh Thực phẩm 74(3), 177–188.
Park, YW, Lee, JH và Lee, SJ (2006). Ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh và làm lạnh đến hồ sơ axit hữu cơ
sữa dê mềm và pho mát Monterey Jack. Tạp chí Khoa học Sữa 89, 862–871.
Parvez, S., Malik, KA, Kang, SA và Kim, H.-Y. (2006). Probiotic và các sản phẩm thực phẩm lên men của chúng
có lợi cho sức khỏe. Tạp chí Vi sinh ứng dụng 100(6), 1171–1185.
Phillips, KM, Simpkins, AH, Amanna, KR, Wolf, W., Stewart, KK, Clark, S., Kim, KP, Beecher, GR và Holden, J. (2001). Sự ổn
định lâu dài của các chất dinh dưỡng trong nguyên liệu kiểm soát thực phẩm hỗn hợp đông lạnh. Tạp chí Hóa phân tích
Fresnius 370, 297–302.
Polo, MV, Lagarda, MJ và Farre, R. (1992). Ảnh hưởng của đông lạnh đến hàm lượng khoáng chất trong rau.
Tạp chí Thành phần và Phân tích Thực phẩm 5, 77–83.
Polvi, SM, Ackman, RG, Lall, SP và Saunders, RL (1991). Tính ổn định của lipid và axit béo omega-3 trong quá trình bảo quản
cá hồi Đại Tây Dương đông lạnh. Tạp chí Chế biến và Bảo quản Thực phẩm 15, 167–181.
Prados, R., Pino, A., Rinc'on, F., Vioque, M. và Fern'andez-Salguero, J. (2006). Ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh đến
một số đặc tính của phô mai Manchego chín được sản xuất bằng chất đông tụ thực vật dạng bột và rennet. Hóa thực phẩm 95,
677–682.
Ranhotra, GS và Keagy, PM (1995). Bổ sung axit folic vào các sản phẩm ngũ cốc. Thực phẩm ngũ cốc Thế giới 40,
73–76.
Refsgaard, HHF, Brockhoff, PB và Jensen, B. (1998). Những thay đổi về cảm quan và hóa học ở cá hồi Đại Tây Dương nuôi (Salmo
salar) trong quá trình bảo quản đông lạnh. Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm 46, 3473–3479.
Rougerou, A. và Person, O. (1991). Ảnh hưởng của phương pháp bảo quản đến các axit béo không bão hòa có giá trị dinh dưỡng
trong cá mòi và cá thu. Y học và Dinh dưỡng 27, 353–358.
Salem, MME, Fathi, FA và Awad, RA (2006). Sản xuất kem chức năng. Deutsche Lebensmittel
Rundschau 102(7), 326–330.
Sanders, JW, Venema, G. và Kok, J. (1999). Phản ứng căng thẳng môi trường ở Lactococcus lactis. FEMS
Đánh giá vi sinh 23(4), 483–501.
Saurel, R. (2002). Sử dụng công nghệ chân không để cải thiện rau quả chế biến. Trong: W. Jongen, biên tập.
Chế biến rau quả: Nâng cao chất lượng. Cambridge: Nhà xuất bản Woodhead Ltd., trang 359–363.
Schantz, Thủ tướng (1989). Sự nguy hiểm của việc ăn cá sống. Tạp chí Y học New England 320, 1143–1145.
Shewfelt, RL (1990). Các nguồn biến đổi hàm lượng dinh dưỡng của hàng hóa nông nghiệp từ trang trại đến người tiêu dùng. Tạp
chí Chất lượng Thực phẩm 13, 37–54.
Shortt, C. và O'Brien, J., biên tập. (2004). Sổ tay Sản phẩm Sữa Chức năng. Boca Raton: Nhà xuất bản CRC.
Skrupskis, I., Aboltins, A. và Iljins, U. (2003). Khả năng bảo quản lâu bền của trái cây và quả mọng. Acta Horti-culturae
599, 719–724.
Stahl, W., Heinrich, U., Jungmann, H., Sies, H. và Tronnier, H. (2000). Carotenoid và carotenoid cộng với vitamin E bảo vệ
chống lại ban đỏ do tia cực tím ở người. Tạp chí Dinh dưỡng Lâm sàng Hoa Kỳ 71, 795–798.
Stead, D. và Park, SF (2000). Vai trò của Fe superoxide effutase và catalase trong khả năng kháng Campylobacter
coli để đóng băng-làm tan căng thẳng. Vi sinh ứng dụng và môi trường 66(7), 110–112.
Stern, NJ, Hiett, KL, Alfredsson, GA, Kristensson, KG, Reierson, J., Hardardottir, H., Briem, H., Gun-narsson, E., Georgsson,
F., Lowman, R., Berndtson, E., Lammerding, AM, Paoli, GM và Musgrove, MT (2003). Campylobacter spp. trong hoạt động chăn
nuôi gia cầm ở Iceland và bệnh tật ở người. Dịch tễ học và Nhiễm trùng 130, 20–32.
Szeto, YT, Tomlinson, B. và Benzie, IFF (2002). Tổng hàm lượng chất chống oxy hóa và axit ascorbic trong trái cây và rau quả
tươi: ý nghĩa đối với việc lập kế hoạch ăn kiêng và bảo quản thực phẩm. Tạp chí Dinh dưỡng Anh 87, 55–59.
Tanghe, A., Van Dijck, P., Dumortier, F., Teunissen, A., Hohmann, S. và Thevelein, JM (2002). Sự biểu hiện Aquaporin tương
quan với khả năng chịu lạnh ở nấm men làm bánh, và sự biểu hiện quá mức giúp cải thiện khả năng chịu lạnh ở các chủng
công nghiệp. Vi sinh vật ứng dụng và môi trường 68(12), 5981–5989.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:24
50 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Tejada, L., S'anchez, E., G'omez, R., Vioque, M. và Fern'andez-Salguero, J. (2002). Ảnh hưởng của việc đông lạnh và bảo
quản đông lạnh đến các đặc tính hóa học và vi sinh của phô mai sữa cừu. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 67(1), 126–129.
Tijburg, LBM và Weststrate, JA (1997). Chất chống oxy hóa bao gồm các sản phẩm thực phẩm. Bằng sáng chế Châu Âu, Pubsố giấy phép EP 0 845 951 B1.
Torija, E., D'ıez, C., Matallana, C., Camara, M., Camacho, E. và Mazar'ıo, P. (1998). Ảnh hưởng của quá trình đông lạnh
đến hàm lượng đường tự do trong quả đu đủ và chuối. Tạp chí Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp 76, 315–319.
Vahteristo, LT, Lehikoinen, KE, Ollilainen, V., Koivistoinen, PE và Varo, P. (1998). Nướng trong lò và bảo quản đông
lạnh ảnh hưởng đến việc giữ lại vitamin folate. Lebensmittel Wissenschaft và Technologie 31, 329–333.
Verdini, RA, Zorrilla, SE và Rubiolo, AC (2005). Ảnh hưởng của quá trình đông lạnh đến quá trình phân giải protein trong quá trình
độ chín của pho mát Port Salut Argentino. Tạp chí Sữa Quốc tế 15, 363–370.
Vidal-Valverde, C., Ruiz, R. và Medrano, A. (1992). Tính ổn định của retinol trong sữa trong điều kiện đông lạnh và bảo
¨
quản khác. Zeitschrift fur Lebensmittel-Untersuchung und-Forschung 195, 562–565.
Vidal-Valverde, C., Ruiz, R. và Medrano, A. (1993). Ảnh hưởng của điều kiện đông lạnh và các điều kiện bảo quản khác đến
hàm lượng [alpha]-tocopherol trong sữa bò. Tạp chí Khoa học Sữa 76, 1520–1525.
Voutilainen, S., Nurmi, T., Mursu, J. và Rissanen, TH (2006). Carotenoid và sức khỏe tim mạch.
Tạp chí Dinh dưỡng Lâm sàng Hoa Kỳ 83, 1265–1271.
Wang, Y., Corrieu, G. và Beal, C. (2005a). pH và nhiệt độ lên men ảnh hưởng đến khả năng chịu lạnh của
Lactobacillus acidophilus. Tạp chí Khoa học Sữa 88(1), 21–29.
Wang, Y., Delette, M., Guillot, G. và Beal, C. (2005b). Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian làm mát đến
thích nghi lạnh của Lactobacillus acidophilus. Sinh học lạnh 50(3), 294–307.
Wang, Q.-H., Souza, M., Funk, JA, Zhang, W. và Saif, LJ (2006). Tỷ lệ nhiễm norovirus và sapovirus ở lợn ở các độ tuổi
khác nhau được xác định bằng xét nghiệm sao chép ngược-PCR và lai microwell. Tạp chí Vi sinh lâm sàng 44(6), 2057–
2062.
Westerman, BD (1952). Vitamin B-complex trong thịt IV; ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ bảo quản đến
vitamin trong thịt lợn nướng. Tạp chí của Hiệp hội Dinh dưỡng Hoa Kỳ 28, 331–335.
Williams, DC, Lim, MH, Chen, AO, Pangborn, RM và Whitaker, JR (1986). Chần rau
để đông lạnh – nên chọn enzyme chỉ thị nào. Công nghệ Thực phẩm Tháng Sáu, 130–139.
Xing, Y., Yoo, Y., Kelleher, SD, Nawar, WW và Hultin, HO (1993). Thiếu sự thay đổi thành phần axit béo của cá thu và cá
tuyết trong quá trình bảo quản đá và đông lạnh. Tạp chí Lipid thực phẩm 1, 1–14.
Yang, C.-Y., Pang, J.-C., Kao, S.-S. và Tsen, H.-Y. (2003). Độc tính gây độc tế bào và độc tính tế bào của các chủng
Bacillus thuringiensis và phát triển quy trình sản xuất Cry1Ac. Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm 51(1), 100–
105.
Yoon, KS, Burnette, CN, Abou-Zeid, KA và Whiting, RC (2004). Kiểm soát sự phát triển và tồn tại của Listeria
monocytogenes trên cá hồi hun khói bằng cách kết hợp kali lactate và natri diacetate và áp lực đóng băng trong quá
trình làm lạnh và bảo quản đông lạnh. Tạp chí Bảo vệ Thực phẩm 67(11), 2465–2471.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
3 Mô hình hóa các quá trình đông lạnh
Q.Tuấn Phạm
3.1 GIỚI THIỆU
Mô hình toán học của quá trình đông lạnh thực phẩm đặt ra những thách thức đặc biệt. Các đặc tính
nhiệt-vật lý như nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt thay đổi đột ngột xung quanh điểm đóng băng, dẫn
đến các phương trình vi phân từng phần rất phi tuyến tính và rất khó giải. Trong các vật thể có
hình dạng phức tạp, tiến trình đóng băng của mặt trước có thể rất khó dự đoán. Đóng băng cũng liên
quan đến sự thay đổi thể tích lớn và đột ngột, chuyển khối, ứng suất và nứt, mất nước tế bào, siêu
lạnh, tạo mầm và nhân giống băng, những hiện tượng mà các nghiên cứu chi tiết hiện chỉ mới bắt
đầu. Mối quan tâm chính về bảo quản đông lạnh là sự di chuyển độ ẩm cả ở cấp độ vĩ mô (giảm trọng
lượng) và vi mô (tái kết tinh).
Các phương pháp đã được áp dụng để mô hình hóa các quá trình đóng băng có thể được phân loại
thành các kỹ thuật phân tích, thực nghiệm và số. Việc lựa chọn kỹ thuật phụ thuộc vào mục tiêu của
người lập mô hình và phương tiện kỹ thuật mà họ sử dụng. Các kỹ thuật phân tích tạo ra kết quả
chính xác với điều kiện các giả định cơ bản của chúng được đáp ứng, điều này hiếm khi xảy ra. Tính
hữu ích chính của chúng là cung cấp kết quả chuẩn để xác minh các phương pháp khác. Các công thức
thực nghiệm được đưa ra với mục tiêu cung cấp câu trả lời nhanh chóng, không sử dụng nhiều hơn máy
tính cầm tay hoặc bảng tính, với độ chính xác (thường là 10%) đủ cho hầu hết người dùng công
nghiệp. Chúng chỉ có thể được sử dụng trong những tình huống tương tự như những tình huống được sử
dụng để rút ra và xác nhận các công thức. Về nguyên tắc, các phương pháp số có thể cung cấp các dự
đoán chính xác hoặc gần chính xác cho hầu hết mọi tình huống, mặc dù trên thực tế, độ chính xác
của chúng bị hạn chế do hiểu biết không đầy đủ về các tham số của vấn đề (đặc tính sản phẩm, hình
học, đặc tính dòng chảy). Đối với các bài toán phức tạp như đông đặc đồng thời truyền nhiệt và
truyền khối, đông lạnh điều khiển tạo mầm hay đông đặc các sản phẩm lỏng thì phương pháp số luôn là lựa chọn hàng đầu.
Hiện nay trên thị trường có các gói phần mềm lập mô hình số mạnh mẽ, cho phép người dùng không
phải là chuyên gia lập mô hình các tình huống phức tạp. Tuy nhiên, để sử dụng chúng thành công,
người dùng vẫn cần có kiến thức cơ bản tối thiểu về truyền nhiệt, khối lượng và động lượng cũng
như các nguyên tắc mô hình số.
Chương này bắt đầu bằng việc xem xét các loại phương pháp khác nhau được sử dụng trong mô hình
hóa các quá trình đóng băng chỉ liên quan đến truyền nhiệt, loại đóng băng đơn giản nhất. Sau đó,
nó giải quyết các tình huống phức tạp hơn liên quan đến sự chuyển khối ở cấp độ vĩ mô (giữa thực
phẩm và môi trường) hoặc cấp độ vi mô (giữa tế bào và pha ngoại bào), siêu lạnh và tạo mầm, áp
suất cao hoặc dòng chất lỏng. Vì hầu hết người đọc sẽ sử dụng phần mềm mô hình hóa thương mại thay
vì viết chương trình của riêng họ nên việc mô hình hóa một số quy trình đóng băng bằng phần mềm
thương mại thông thường sẽ được mô tả. Trong khi cố gắng trình bày càng toàn diện càng tốt, người
ta cho rằng người đọc, dù là sinh viên đại học hay người dùng công nghiệp, đều muốn có hướng dẫn thực tế.
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
17:26
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
52 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
về cách giải quyết vấn đề, do đó một hoặc hai phương pháp giải quyết cho từng vấn đề phụ sẽ được mô
tả chi tiết trong khi hầu hết các phương án thay thế sẽ chỉ được xem xét ngắn gọn.
3.2 GIẢI PHÁP PHÂN TÍCH
Chúng ta hãy xem xét vấn đề cơ bản về việc một vật rắn giàu nước bị đóng băng trong môi trường lạnh.
Trong trường hợp chung, tấm sẽ bắt đầu ở nhiệt độ cao hơn điểm đóng băng, do đó sẽ có một khoảng
thời gian làm lạnh sơ bộ, với bề mặt nguội nhanh nhất. Thông thường, bề mặt sẽ siêu lạnh vài độ
trước khi tạo mầm, khi nhiệt độ của nó tăng trở lại điểm đóng băng. Nhiệt độ bề mặt sau đó tiếp tục
giảm về phía nhiệt độ của môi trường bên ngoài. Một lớp đông lạnh hình thành trên bề mặt và tiến về
phía trung tâm. Khi các lớp bên ngoài đóng băng, phần trung tâm mất đi phần lớn 'nhiệt lượng nhạy
cảm', sau đó tiếp tục ở ngay trên hoặc tại điểm đóng băng mà không thay đổi pha: đây được gọi là
cao nguyên đóng băng. Sau một thời gian, mặt trước đóng băng tiến đến trung tâm, báo hiệu sự kết
thúc của trạng thái đóng băng và nhiệt độ trung tâm giảm xuống nhiệt độ trung bình. Toàn bộ quá
trình được thể hiện trong hình 3.1. Hiện tại, chúng ta đang bỏ qua thực tế là sự thay đổi pha trong
thực phẩm thường diễn ra trong một phạm vi nhiệt độ chứ không phải ở điểm đóng băng đột ngột.
Trong quá trình này, phương trình dẫn nhiệt Fourier (Carslaw và Jaeger, 1959,
P. 10) áp dụng toàn bộ sản phẩm:
T
ρc
t
=
· (k
T ) + q
(3.1)
Khi tất cả sự thay đổi pha và giải phóng nhiệt ẩn diễn ra ở một nhiệt độ, nó được gọi là bài toán
Stefan. Giải pháp phân tích có sẵn cho một số trường hợp đơn giản. Các nghiệm này thường thu được
bằng cách giải đồng thời hai trường hợp của phương trình (3.1), một cho vùng đóng băng và một cho
vùng không đóng băng, với điều kiện biên chung T = Tf ở mặt đóng băng. Sau khi có được thông số
nhiệt độ, tốc độ của mặt trước đóng băng sau đó được tính toán từ cân bằng năng lượng, trong đó nêu
rõ rằng nhiệt thoát ra mặt trước qua pha đóng băng trừ đi nhiệt đi qua pha không đóng băng bằng tốc
tệiộ
hđ
N
độ của nhiệt ẩn
Trung tâm
Điểm đóng băng
Bề mặt
Thời gian
Hình 3.1 Lịch sử nhiệt độ điển hình trong quá trình đóng băng.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 53
giải phóng:
k
dT
k
dn
Đông cứng
dT
dn
= ρLfvf
(3.2)
rã đông
trong đó n là khoảng cách pháp tuyến đến phía trước và vf vận tốc của phía trước (Hình 3.2).
Mặc dù tính hữu ích thực tế của chúng còn hạn chế nhưng các giải pháp phân tích mang lại kết quả hữu ích
để kiểm tra tính đúng đắn của các phép tính số. Để đóng băng một cơ thể bán vô hạn
(nửa không gian) chịu sự thay đổi nhiệt độ bề mặt từng bước, dung dịch phân tích được đưa ra
trong Carslaw và Jaeger (1959, trang 283). Nó có thể được sử dụng để tính toán nhiệt độ gần đúng
thay đổi, tải nhiệt và tốc độ đóng băng trong giai đoạn đóng băng ban đầu, khi lớp đông lạnh
mỏng so với kích thước của sản phẩm. Sự đóng băng của một khu vực góc phải chịu
những điều kiện tương tự đã được Budhia và Kreith (1973) giải quyết bằng phương pháp phân tích. Plank (1913a,
1913b) nghiệm trạng thái giả ổn định, sẽ áp dụng cho trường hợp giả thuyết bằng 0
nhiệt dung riêng, có thể được viết dưới dạng sau (Pham, 1986a):
ρLfR
tPlank =
Eh(Tf
Bi
1 +
Ta)
(3.3)
2
trong đó hệ số hình dạng E là 1 đối với tấm, 2 đối với hình trụ vô hạn và 3 đối với hình cầu. Đối
với các hình đều nhiều chiều (hình chữ nhật vô hạn, hình trụ hữu hạn, viên gạch hình chữ nhật),
biểu thức phân tích cho E ở dạng chuỗi vô hạn (McNabb và cộng sự, 1990a, 1990b) và
các lô (Hossain và cộng sự, 1992a) cũng có sẵn.
Một nghiệm gần đúng đã được rút ra cho một quả cầu có nhiệt dung riêng khác 0, ban đầu
ở nhiệt độ đóng băng, sử dụng phương pháp nhiễu loạn (Riley và cộng sự, 1974):
t =
3η2
2η3
6 6
+
η2Ste
η2Ste2
45(1
η)
+ O(Ste3 )
R
rf
trong đó η = là độ dày đông lạnh không thứ nguyên và Ste = cf (Tf - Ta)/Lf là
R
Số Stefan. Phương trình có thể áp dụng cho tới η ≈ 0,8, hoặc phần đông lạnh 99%.
Mặt trước đóng băng
đằng
trước
Dòng nhiệt tới phía trước
từ
dòng
chảy
Nhiệt
vf
hồ sơ T
Vùng đông lạnh Vùng không đông lạnh
N
Hình 3.2 Cân bằng năng lượng ở mặt đóng băng.
(3.4)
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
54 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
3.3 CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM
3.3.1 Thời gian đông đặc
3.3.1.1 Hình dạng đơn giản
Cleland và Earle (1977, 1979a, 1979b, 1982, 1984) là những người đầu tiên áp dụng cách tiếp cận có
hệ thống để phát triển phương pháp dự đoán thời gian đóng băng theo kinh nghiệm có tính đến các hiệu
ứng nhiệt có thể cảm nhận được, được hỗ trợ bởi dữ liệu được thu thập cẩn thận bao trùm hầu hết phạm
vi được ngành công nghiệp quan tâm. Phương trình cuối cùng của Cleland và Earle (1984) có thể được
viết như sau cho ba hình dạng cơ bản (tấm vô hạn, hình trụ và hình cầu vô hạn):
tf =
ρH10
E(Tf
2P1R
Ta)
+ h
4P2R2
1.65Ste
1
kf
ln
kf
Tc
Tref
Ta
Ta
(3.5)
trong
đó P1 = 0,5[1,026 + 0,5808Pk + Ste(0,2296Pk + 0,1050)]
P2 = 0,125[1,202 + Ste(3,41Pk + 0,7336)] cu(Ti
Tf)
Pk =
Lf cf(Tf
Ta)
Ste =
Lf
E là hệ số hình dạng (1 đối với tấm, 2 đối với hình trụ vô hạn, 3 đối với hình cầu). Pk và
Ste lần lượt là các số không thứ nguyên biểu thị mức độ của hiệu ứng làm mát trước và sau làm
mát. Nhiều phương pháp về thời gian đóng băng theo kinh nghiệm khác đã được phát triển. Một
cuộc khảo sát của Cleland (1990) liệt kê 62 phương pháp như vậy và nhiều phương pháp khác đã
được đề xuất kể từ đó. Một số phương pháp có thể được coi là bán phân tích, trong đó chúng
dựa trên lý luận phân tích gần đúng và cố gắng tương quan dữ liệu thực nghiệm với các tham số
thực nghiệm tối thiểu; trong số này có các phương pháp dựa trên việc bổ sung thời gian làm
mát sơ bộ, thay đổi pha và thời gian làm mát sau của de Michelis và Calvelo (1982) và Pham (1984, 1986a).
Tiêu chí cuối cùng để lựa chọn mối tương quan thực nghiệm là nó phải mang lại kết quả chính
xác ở mức chấp nhận được với ít nỗ lực nhất có thể. Việc xác nhận kỹ lưỡng nhất các phương pháp
khác nhau dựa trên dữ liệu được thực hiện bởi Cleland (1990, trang 114) và Pham và Willix (1990).
Cleland so sánh dự đoán của sáu phương pháp nổi tiếng với một tập dữ liệu tổng hợp được hình
thành bằng cách hợp nhất dữ liệu thực nghiệm đáng tin cậy nhất hiện có, cũng như các phép tính
sai phân hữu hạn. Phạm và Willix đã thử nghiệm bốn phương pháp dựa trên tập dữ liệu tổng hợp bao
gồm 280 dữ liệu trước đó và 32 dữ liệu mới từ các thử nghiệm của chính họ. Những so sánh có hệ
thống này cho thấy phương pháp của Phạm (1984, 1986a) là phương pháp chính xác nhất trong tất cả
các phương pháp được thử nghiệm. Hossain và cộng sự. (1992a, 1992b, 1992c) cũng đã chỉ ra rằng
phương pháp của Phạm cho kết quả chính xác đối với các hình dạng phức tạp khi kết hợp với các yếu
tố hình dạng thích hợp.
Phương pháp của Phạm (1986a) có thể được viết như sau:
tf =
R
H1
Hở
T1
+
H2
T2
1 +
Bi
2
(3.6)
trong đó H1 và T1 lần lượt là sự thay đổi entanpi riêng và chênh lệch nhiệt độ đối với
giai đoạn làm lạnh sơ bộ, còn H2 và T2 đối với giai đoạn đóng băng kết hợp - làm lạnh sau
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình đông lạnh 55
kỳ, được tính từ:
H1 = Hi
T1 =
Hfm = ρucu(Ti
Tfm)
(Ti + Tfm)
2
H2 = Hfm
T2 = Tfm
(3.6a)
(3.6b)
Ta
Hc = ρf[Lf + cf(Tfm
Tc)]
Ta
(3.6c)
(3.6d)
Tfm là 'nhiệt độ đóng băng trung bình' và phương trình sau đây có thể đúng đối với hầu hết các vật
liệu sinh học giàu nước:
Tfm = 1,8 + 0,263Tc + 0,105Ta
(3.6e)
Có thể dễ dàng thấy rằng phương trình (3.6) là một phần mở rộng của phương trình Plank, phương
trình (3.3), với số hạng H1/T1 biểu thị thời gian làm lạnh sơ bộ, H2/T2 biểu thị thời gian thay
đổi pha – thời gian làm mát sau và số hạng 1 + Bi/2 biểu thị ảnh hưởng của điện trở trong đến quá
trình truyền nhiệt. Tfm là 'nhiệt độ đóng băng trung bình' đại diện cho một số loại nhiệt độ sản
phẩm trung bình theo thời gian trong quá trình thay đổi pha kết hợp và giai đoạn sau làm mát.
Trong biểu thức Tfm, số hạng liên quan đến Tc biểu thị ảnh hưởng của giai đoạn sau làm mát đến
nhiệt độ trung bình của sản phẩm, trong khi số hạng liên quan đến Ta có thể được hiểu là sự hiệu
chỉnh cho đặc tính nhiệt độ trong sản phẩm đông lạnh trong quá trình thay đổi pha và sau -thời
gian làm mát. Ba hằng số trong Tfm là tham số thực nghiệm duy nhất trong phương pháp của Pham.
Phương trình (3.6) đã được mở rộng cho việc đông lạnh thực phẩm với những thay đổi về điều
kiện môi trường (Pham, 1986b) và cho việc đông lạnh các tấm không đối xứng (Pham, 1987a).
3.3.1.2 Hình đa chiều
Sự đóng băng của một hình dạng không đều có thể gần đúng bằng hình dạng thông thường tương đương;
ví dụ, Illicali và Holacar (1990) đã tính gần đúng một hình elip bằng một hình cầu tương đương.
Kỹ thuật này cũng thường được sử dụng trên các sản phẩm cụ thể như chân cừu. Cách tiếp cận này có
thể chỉ hữu ích khi sự thay đổi về số Biot không lớn, vì ảnh hưởng của hình dạng phụ thuộc rất lớn
vào tham số này và độ lệch so với hình dạng tiêu chuẩn không quá lớn.
Dựa trên quan sát rằng, trong cùng điều kiện, thời gian đóng băng của một tấm gấp đôi thời gian đóng
băng của một hình trụ vô hạn có cùng độ dày/đường kính và gấp ba lần thời gian đóng băng của một hình
cầu, Cleland và Earle (1982) đã đề xuất rằng một tỷ lệ tương tự có thể được tìm thấy cho các hình dạng khác.
Họ gọi tỷ lệ này là 'chiều truyền nhiệt tương đương', E. Do đó:
tf (tấm) tf
(bất kỳ hình dạng nào) =
E
(3.7)
Đối với các hình dạng thông thường (thanh hình chữ nhật vô hạn, hình trụ hữu hạn, viên gạch hình chữ
nhật), các biểu thức phân tích cho E được rút ra bởi McNabb et al. (1990a, 1990b) và được sao chép
lại trong Hossain et al. (1992a), người cũng đã vẽ chúng cho Bi = 0,005–50 và tỷ lệ khung hình lên
đến 10. Các phương trình gần đúng đơn giản hóa cho hệ số hình dạng cho các trường hợp phổ biến cũng
đã được đề xuất và được liệt kê dưới đây. Cần lưu ý rằng những điều này có xu hướng chính xác hơn ở
tỷ lệ khung hình vừa phải và số Biot thấp đến trung bình.
Machine Translated by Google
17:26
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
56 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 3.1 Các hằng số hình học để tính độ đóng băng
hệ số hình dạng E (Cleland và cộng sự, 1987a).
G1
Hình dạng
Hình trụ hữu hạn, chiều cao < đường kính
G2
G3
2
0
Hình trụ hữu hạn, đường kính < chiều cao
1
0
1
Thanh hình chữ nhật
2 1
1
0
1
1
1
Gạch hình chữ nhật
3.3.1.2.1 Thanh hình chữ nhật vô hạn, viên gạch, hình trụ hữu hạn
Phương pháp thực nghiệm của Cleland et al. (1987a, 1987b) có thể sử dụng:
E = G1 + G2E1 + G3E2
(3.8)
trong đó G1, G2 và G3 là các hằng số phụ thuộc vào loại hình dạng, như được liệt kê trong Bảng 3.1,
trong khi E1 và E2 là các hàm thực nghiệm của Bi và tỷ lệ khung hình:
1
E1 = X 2,32β
1,77
1
E2 = X 2,32β
1,77
2
+
1
X 2,32β
β1
1
1,77
1
β1,47
1
+
1
X 2,32β
β2
0,73
(3.9)
β2,50
1
1,77
2
β1,47
2
0,50
(3.10)
β3,69
2
trong đó X(x) là hàm được xác định bởi
X(x) =
x
(Bi
1,34
+ x)
(3.11)
3.3.1.2.2 Hình trụ elip
McNabb và cộng sự. (1990b) đã rút ra biểu thức gần đúng sau đây, chính xác đến mức
trong khoảng
7% đến +3% (Hossain và cộng sự, 1992a):
E = 1 +
1 + 2/Bi
(3.12)
β2 + 2β1/Bi
3.3.1.2.3 Hình elip ba chiều
Phiên bản ba chiều của phương trình McNabb và cộng sự có thể được sử dụng và chính xác để
trong khoảng
7% đến +5% (Hossain và cộng sự, 1992b):
E = 1 +
1 + 2/Bi
β21 + 2β1/Bi
+
1 + 2/Bi
β22 + 2β2/Bi
(3.13)
3.3.1.2.4 Hình dạng không đều
Các hình dạng không đều thường có thể được mô tả gần đúng bằng các hình elip hoặc hình elip và thời gian đóng băng
các phương trình cho những điều này có thể được áp dụng với điều kiện là β1 và β2 được thay thế bằng S1/π R2 và
S2/π R2 tương ứng (Cleland và cộng sự, 1987a, 1987b; Hossain và cộng sự, 1992a, 1992b). Đối với 2D
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 57
hình dạng không đều, S1 là diện tích mặt cắt ngang và R là nửa chiều nhỏ nhất. Đối với các
hình dạng không đều 3D, S1 biểu thị diện tích của mặt cắt ngang nhỏ nhất (xấp xỉ) và S2
biểu thị mặt cắt ngang qua đường kính nhỏ nhất trực giao với mặt cắt đầu tiên. Một số đánh
giá chủ quan phải được sử dụng cho các hình dạng rất không đều hoặc không đối xứng và những
phần nhô ra mỏng có thể phải được bỏ qua.
3.3.2 Tải nhiệt đóng băng
Kiến thức về tải nhiệt động của sản phẩm rất quan trọng để thiết kế hệ thống lạnh.
Quá trình đông lạnh thực phẩm thương mại thường bắt đầu bằng giai đoạn làm lạnh sơ bộ trước khi
xảy ra sự thay đổi pha. Tải nhiệt động trong giai đoạn làm mát sơ bộ có thể được ước tính theo Pham
(2001). Đối với giai đoạn chuyển pha, phương pháp của Lovatt et al. (1993a, 1993b) có thể được sử
dụng. Một phiên bản đơn giản hóa một chút của phương pháp này (gộp tải nhiệt đóng băng và tải nhiệt
sau làm mát lại với nhau) sẽ được trình bày ở đây. Bằng cách xem xét chuyển động của mặt trước đóng
băng, người ta thu được phương trình gần đúng sau đây cho tải nhiệt:
Q =
H2 dt
drf dVf
(3.14)
drf
trong đó H2 là nhiệt ẩn + nhiệt sau làm mát như được xác định trước đó, drf/dt là vận tốc phía
trước đóng băng và dVf/drf là sự thay đổi thể tích đóng băng với độ sâu đóng băng. Cái trước có
thể được tính từ phương trình Plank (1913a) hoặc phương trình Pham (1986a):
drf
dt
=
(Ta
E
H2r f
1
(1/h RE
Tf)
2
1)
r f
E
R2
E /kf(2
E)
(3.15)
trong khi cái sau là một hàm của hình học và có thể được tính từ
dVf
drf
= Z
V.
rf
R
R
Z
1
(3.16)
Hệ số hình dạng thời gian đóng băng E có thể được tính như trước. Đối với các hình dạng đơn giản (tấm vô
hạn, hình trụ và hình cầu vô hạn), Z = E, trong khi đối với các hình dạng khác
Z ≈
AR
V.
(3.17)
Đối với các hình dạng rất không đều có phần nhô ra AR/V có thể lớn hơn 3, điều này sẽ cho
kết quả không thực tế, do đó nên áp dụng giới hạn trên sau:
Z 3
Phương pháp của Lovatt và cộng sự đã được xác nhận dựa trên các tính toán số và dữ liệu thực
nghiệm. Sự đơn giản hóa được trình bày trong chương này (gộp các tải nhiệt ẩn và tải nhiệt
sau làm mát lại với nhau) dự kiến sẽ không ảnh hưởng đến hiệu lực của nó, vì tải sau làm mát
nhỏ (10% hoặc ít hơn) so với tải ẩn.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
58 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
3.4 GIẢI SỐ CỦA PHƯƠNG TIỆN DẪN
3.4.1 Sự rời rạc hóa phương trình dẫn
Việc giải số của phương trình (3.1) bao gồm hai bước: rời rạc hóa miền không gian để thu
được một tập phương trình vi phân thông thường (ODE) liên quan đến nhiệt độ nút, sau đó
giải tập ODE này. ODE có thể được viết dưới dạng ma trận như
CdT
+ KT = f
dt
(3.18)
Trong đó T là vectơ nhiệt độ nút, C là ma trận điện dung toàn cầu chứa nhiệt dung riêng
c, K ma trận độ dẫn tổng thể chứa độ dẫn nhiệt k và f ma trận cưỡng bức toàn cầu chứa
các thuật ngữ đã biết phát sinh từ sự sinh nhiệt và điều kiện biên. Dạng chính xác của
phương trình (3.18) phụ thuộc vào phương pháp nào được sử dụng để rời rạc hóa không
gian. Các phương pháp phổ biến nhất như vậy là sai phân hữu hạn (FDM), phần tử hữu hạn
(FEM) và thể tích hữu hạn (FVM).
FDM thuận tiện và hiệu quả nhất cho các bài toán liên quan đến hình học đơn giản. Đối với các hình
dạng không sai lệch quá nhiều so với hình học thông thường, việc sử dụng lưới được trang bị ranh giới
(Thompson và cộng sự, 1982) sẽ mở rộng việc sử dụng FDM, nhanh hơn nhiều so với các lưới không có cấu
trúc của FEM hoặc FVM. FDM liên quan đến việc áp dụng một lưới các nút có cấu trúc (được sắp xếp theo
mảng) trên miền tính toán. Đối với mỗi nút, phương trình (3.1) được viết ra, với gradient nhiệt độ
xung quanh mỗi nút được tính bằng sai phân trung tâm. Khi tất cả các phương trình như vậy được ghép
lại với nhau, chúng ta thu được phương trình ma trận (3.18).
Với FDM có vấn đề trong việc rời rạc hóa điều kiện biên Neumann (định luật làm mát
Newton). Thông lượng bề mặt áp dụng tại chính nút bề mặt, trong khi thông lượng ở phía
bên trong của nút bề mặt áp dụng tại một điểm cách xa x/2, gây ra tình trạng bất đối
xứng. Một vấn đề thực tế khác là với hệ số truyền nhiệt rất cao, nhiệt độ của các nút bề
mặt có thể bị mất ổn định do dòng nhiệt bề mặt quá mức. Điều kiện biên được xử lý tốt
hơn bằng cách xây dựng khối lượng điều khiển của FDM (thực ra là một phương pháp FVM),
trong đó khối rắn trước tiên được chia thành các khối điều khiển và các nút được đặt ở
giữa mỗi khối điều khiển.
Đã thu được một bộ ODE theo thời gian liên quan đến nhiệt độ nút (phương trình (3.18)),
Giải pháp sẽ tiến hành theo một loạt các bước thời gian bắt đầu từ các điều kiện ban đầu đã biết:
C
TNew
T
t
=
KT + f
(3.19)
Ở vế phải của phương trình (3.19), phải sử dụng một số giá trị trung bình theo thời gian của
nhiệt độ nút, chẳng hạn như:
T = αTNew(1
α)T
(3.20)
trong đó chỉ số trên 'Mới' đề cập đến nhiệt độ ở cuối bước thời gian. α là một tham số
thay đổi trong khoảng từ 0 đến 1. Phương pháp bước phổ biến nhất là Crank–Nicolson (α =
0,5) do sự kết hợp giữa độ ổn định vô điều kiện và độ chính xác bậc hai của nó (Crank và
Nicolson, 1947). Sơ đồ ba cấp độ của Lees (1976) cũng phổ biến trong tài liệu về đông
lạnh thực phẩm và thường được cho là đặc biệt phù hợp để xử lý các đặc tính có thể thay đổi.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 59
Tuy nhiên, tác giả không tìm thấy bất kỳ ưu điểm nào của sơ đồ này so với sơ đồ Crank–Nicolson (Pham,
1987b). Trong các hình dạng thông thường có hai hoặc ba chiều (hình trụ, hình que hoặc hình viên gạch
hữu hạn), thuật toán ma trận ba đường chéo có thể được sử dụng để giải phương trình (3.19) một cách hiệu
quả bằng cách áp dụng phương pháp hướng xen kẽ (Peaceman và Rachford, 1955).
Đối với các hình dạng không thể biểu diễn bằng lưới trực giao, FEM và FVM được sử dụng.
Trong FEM (Segerlind, 1984; Zienkiewicz, 1991), đối tượng được chia thành các phần tử nhỏ.
Các phần tử liền kề chia sẻ một số nút của chúng. Trong mỗi phần tử, trường nhiệt độ tại x được tính gần
đúng bằng phép nội suy:
(3.21)
T (x, t) = NT (x)T(t)
trong đó T(t) là vectơ nhiệt độ tại các nút và N(x) là vectơ của 'hàm hình dạng' hoặc hàm nội suy. Trong
Galerkin FEM, chúng tôi yêu cầu phần dư có trọng số của phương trình dẫn nhiệt, phương trình (3.1), bằng
0 khi các hàm hình dạng cũng được sử dụng làm hàm trọng số:
T
N ρc =
· (k
T )
qd = 0
(3.22)
t
Thay phương trình (3.21) vào phương trình (3.22) và giải nó sẽ mang lại mối quan hệ giữa nhiệt độ nút:
C(e)
dT(e)
dt
+ K(e) T(e) = f (e)
(3.23)
trong đó chỉ số trên (e) chỉ ra rằng đây chỉ là mối quan hệ giữa các nút trong một phần tử. Tính tổng
tất cả các phần tử sẽ được phương trình ma trận chuẩn (3.18).
Trong FEM, ý nghĩa vật lý của các số hạng điện dung không có đường chéo trong phương trình (3.18)
không rõ ràng bằng trực giác và xuất phát từ thực tế là công suất nhiệt được phân bổ trên phần tử. Tuy
nhiên, có thể giải thích vật lý sơ bộ và giúp chúng ta hiểu phương pháp này hoạt động như thế nào. Trong
một phần tử, năng lượng nhiệt ρcT tại mỗi điểm được quy cho các nút theo hàm hình dạng, tức là hướng
nhiều hơn về phía nút gần nhất và ít hơn về phía nút xa nhất. Khi nhiệt độ tại nút i thay đổi, điều này
ảnh hưởng đến cấu hình nhiệt độ và do đó sự phân bố năng lượng nhiệt trên toàn bộ phần tử và Ci j biểu
thị tác động của sự thay đổi Ti đối với năng lượng nhiệt được quy cho nút j.
Trong phiên bản điện dung gộp của FEM, tất cả sự thay đổi năng lượng nhiệt do sự thay đổi của Ti
được quy cho chính nút i , do đó C trở thành ma trận đường chéo. Nói cách khác, khối lượng của mỗi phần
tử được coi là tập trung tại các nút. Trên thực tế, đây là một dạng FVM, trong đó mỗi nút giữ khối lượng
nhiệt của khối điều khiển xung quanh nó. Công thức này có một số ưu điểm so với công thức Galerkin về
tính đơn giản và ổn định (Banaszek, 1989) và đặc biệt hữu ích để xử lý đỉnh nhiệt tiềm ẩn trong quá
trình đóng băng, như sẽ được thấy sau.
Trong FVM, miền được xem xét được chia thành các khối điều khiển, mỗi khối được liên kết với một nút
ở trung tâm. Phương trình bảo toàn nhiệt được giả định áp dụng cho toàn bộ thể tích điều khiển bằng cách
đặt phần dư của nó thành 0:
T
· (k
T )
qd = 0 ρc
t
(3.24)
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
60 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Số hạng đầu tiên trong tích phân thể tích được tính bằng cách giả sử rằng T đồng nhất trong thể
tích điều khiển và bằng nhiệt độ nút. Sử dụng định lý phân kỳ, số hạng thứ hai có thể được chuyển
thành tổng nhiệt truyền qua ranh giới của thể tích. Dòng nhiệt qua mỗi bề mặt được coi là hàm tuyến
tính của nhiệt độ nút ở vùng lân cận bề mặt. Do đó, phương trình (3.24) có thể được thay thế bằng
N
Ti
=
δVρc
t
k Bi j Tj + qδV
(3.25)
j=1
trong đó Bi j là các hệ số phụ thuộc vào sự sắp xếp nút.
Việc tập hợp tất cả các nút này lại mang lại phương trình (3.18). Giống như FDM hoặc FEM điện
dung gộp (nhưng không giống như Galerkin FEM), trong trường hợp này C là ma trận đường chéo, sẽ
mang lại một số lợi thế.
3.4.2 Xử lý sự tỏa nhiệt tiềm ẩn
Khó khăn chính trong việc giải số của phương trình truyền nhiệt là xử lý nhiệt ẩn lớn, phát triển
trong một phạm vi nhiệt độ rất nhỏ. Voller (1996) xem xét các kỹ thuật xử lý sự thay đổi pha. Các
phương pháp này có thể được chia thành phương pháp lưới cố định và phương pháp lưới di chuyển . Ở
phần sau, đối tượng được chia thành vùng đóng băng và vùng không đóng băng. Một số nút, ranh giới
phần tử hoặc ranh giới khối điều khiển được đặt ở mặt trước đóng băng và được phép di chuyển theo
nó.
Phương pháp lưới di chuyển có thể đưa ra các giải pháp chính xác, không dao động cho nhiệt độ
và vị trí mặt trước băng. Chúng đã được Califano và Zaritsky (1997) áp dụng để đông lạnh thực phẩm
có hình dạng hai chiều không đều. Tuy nhiên, phương pháp lưới di chuyển kém linh hoạt hơn phương
pháp lưới cố định vì hầu hết thực phẩm không có nhiệt độ thay đổi pha đột ngột mà đóng băng dần
dần, do đó không rõ nên xác định mặt trước đóng băng như thế nào. Với những thực phẩm có hình dạng
phức tạp, việc tính toán vị trí mặt trước và điều chỉnh lưới sau này là một nhiệm vụ quan trọng. Vì
vậy, bài viết này sẽ tập trung vào các phương pháp lưới cố định. Mặt đóng băng vẫn có thể được xác
định bằng các phương pháp này bằng cách thực hiện phép nội suy để xác định vị trí áp dụng nhiệt độ
đóng băng (Pham, 1986c; Udaykumar, 2002).
3.4.2.1 Phương pháp thuật ngữ nguồn
Trong một loại phương pháp lưới cố định (Voller và Swaminathan, 1991), ẩn nhiệt được coi là thành phần
nguồn, tức là được bao gồm trong thành phần q trong phương trình (3.1):
q = ρ
g
t
(3.26)
Trong đó t là bước thời gian và g là ẩn nhiệt trên một đơn vị khối lượng được giải phóng trong thời
Mới
gian t. Vì g phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ TT ,nên một phương pháp lặp như Newton–Raphson phải
được sử dụng để giải: nhiệt độ nút mới được tính toán, các số hạng nguồn được ước tính lại và giải
lại các phương trình cho nhiệt độ nút. Về cơ bản, có rất ít sự khác biệt giữa phương pháp thuật ngữ
nguồn và phương pháp nhiệt dung riêng biểu kiến, ngoài các chi tiết của quy trình lặp, vì phương
trình rời rạc (phương trình (3.19)) trong cả hai phương pháp đều giống nhau. Các phương pháp thuật
ngữ nguồn rất phổ biến trong mô hình đúc kim loại, trong đó tồn tại phạm vi đóng băng được xác định
rõ và nhiệt ẩn có thể được phân biệt rõ ràng với nhiệt dung riêng.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 61
tn
g
ệê
g
ii
n
hc
u
N
d
r
(Một)
(b)
Nhiệt độ (T )
Hình 3.3 Nhiệt dung riêng biểu kiến của (a) vật liệu có sự thay đổi pha rõ rệt, (b) vật liệu có sự thay đổi
pha dần dần.
3.4.2.2 Phương pháp nhiệt dung riêng biểu kiến
Trong các phương pháp nhiệt dung riêng biểu kiến, nhiệt ẩn được kết hợp với nhiệt lượng hiện có để tạo
ra đường cong nhiệt dung riêng có đỉnh lớn xung quanh điểm đóng băng (Hình 3.3). Do nhiệt dung riêng có
sự thay đổi lớn nên việc lặp lại phải được thực hiện ở mỗi bước. Rất khó để đạt được sự hội tụ bằng kỹ
thuật này và luôn có khả năng nhiệt ẩn bị đánh giá thấp. Điều này xảy ra khi nhiệt độ tại một nút vượt
quá đỉnh trong đường cong nhiệt dung riêng biểu kiến: nhiệt dung riêng trung bình giữa nhiệt độ ban đầu
và nhiệt độ cuối cùng luôn nhỏ hơn đỉnh và do đó sự thay đổi nhiệt độ sẽ được đánh giá quá cao.
Nhiều phương pháp gần đúng đã được đề xuất để tính nhiệt dung riêng hiệu dụng gần điểm đóng băng (Comini
và Del Giudice, 1976; Morgan và cộng sự, 1978; Lemmon, 1979; Cleland và cộng sự, 1984; Comini và cộng
sự, 1989) nhưng không có gì là hoàn toàn thỏa đáng (Pham, 1995).
Vì lý do này, phương pháp nhiệt dung riêng biểu kiến không được khuyến khích. Tuy nhiên, trong phần
mềm thương mại có mục đích chung như COMSOL, đây thường là phương pháp duy nhất có sẵn. Để đảm bảo sự
hội tụ trong thời gian hợp lý, người dùng nên 'làm mờ' đỉnh nhiệt tiềm ẩn trên một phạm vi nhiệt độ
càng rộng càng tốt, đồng thời đảm bảo rằng điều này sẽ không ảnh hưởng đến độ chính xác.
Ví dụ, khi đóng băng nước tinh khiết (Tf = 0
trong hầu hết quá trình là khoảng 40
Tf1 =
0,5
C đến Tf2 = +0,5
C) trong môi trường ở
40
C, lực điều khiển nhiệt độ
C. Do đó, nếu giả định tải nhiệt ẩn được giải phóng trong phạm vi
C thì thời gian đóng băng dự đoán sẽ không bị ảnh hưởng nhiều. Do đó có
thể sử dụng bảng nhiệt dung riêng biểu kiến sau đây:
T ≤ Tf1 , c = cice
Tf1 < T ≤ Tf2 ,
c =
cice + cwater
Lf
+ 2
Tf2
Tf1
T > Tf2 , c = nước
3.4.2.3 Phương pháp Entanpi
Phương trình dẫn cơ bản có thể được viết là
H ρ
t
=
· (k
T ) + q
(3.27)
Machine Translated by Google
17:26
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
62 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
H(T)
H (Galerkin)
T (Galerkin)
B
MỘT
Hình 3.4 Các xấp xỉ nhiệt độ và entanpy trong phần tử 1D xung quanh điểm đóng băng.
trong đó H là entanpy (cụ thể). Sau các thao tác FDM, FEM hoặc FVM thông thường, chúng ta
thu được các phương trình ma trận
M
dH
_
+ KT = fdt
(3.28)
Trong đó M là ma trận khối lượng (không đổi) và H là vectơ entanpy nút.
Trong FDM, FVM và FEM điện dung gộp, M là ma trận đường chéo và nút
entanpies Hi có thể được tính từng cái một bằng cách sử dụng bước nhảy rõ ràng (Euler)
cơ chế:
f
H Mới
Tôi
= HOCũ
+ t
Tôi
Cũ
Tôi
j
Ki j
Tj
Cũ
_
(3.29)
Mi
Cách tiếp cận này lần đầu tiên được đề xuất cho FDM bởi Eyres et al. (1946).
Để thu được nghiệm chính xác cho nghiệm ẩn (α > 0) bất kỳ của phương trình (3.28), phép lặp
phải được thực hiện ở mọi bước. Vectơ biến thiên entanpy H ≡ HNew
H tại mỗi
Bước thời gian được điều chỉnh lặp đi lặp lại cho đến khi phần dư của phương trình (3.28) trở nên chấp nhận được
bé nhỏ. Một sơ đồ thay thế liên tiếp như Gauss–Seidel có thể được sử dụng, nhưng sự hội tụ
rất chậm và nhiều kế hoạch thư giãn quá mức đã được đề xuất (Voller và cộng sự, 1990).
Một cách tiếp cận tốt hơn là sử dụng phép lặp Newton–Raphson.
Sự rời rạc hóa các bài toán phi tuyến tính cao như bài toán chuyển pha với
Galerkin FEM đặt ra những khó khăn nghiêm trọng về mặt khái niệm. Phương pháp Galerkin giả định rằng
nhiệt độ được phân bố trên phần tử theo hàm hình dạng, tức là T = NTT
Trong đó T là vectơ nhiệt độ nút. Vì H là hàm phi tuyến của T nên nó không thể
,
giả định rằng H cũng được phân phối theo H = NTH . Trong thực tế, phép nội suy này
sẽ rất không chính xác xung quanh điểm đóng băng (xem Hình 3.4 trong đó nhiệt độ nút
trong phần tử 1D ở ngay trên và dưới điểm đóng băng). Tuy nhiên, trong phương pháp entanpy, điều này
giả định phải được thực hiện khi chuyển đổi phương trình (3.27) thành phương trình Galerkin FEM.
Trong phương pháp nhiệt dung riêng hiệu dụng, người dùng Galerkin FEM phải đối mặt với cách tính
nhiệt dung riêng hiệu dụng theo cả thời gian (t) và không gian (miền của phần tử): số
phương pháp tính trung bình (sử dụng một số quy trình lấy mẫu trên miền của phần tử) không thành công
khi c(T ) có đỉnh rất nhọn (Hình 3.4). Vì những lý do này, việc sử dụng FVM hoặc gộp
điện dung FEM được khuyến nghị hơn Galerkin FEM.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 63
(H,T)
Mới mới
ipnatnH
E
(H , T )
T đã sửa
Nhiệt độ
Hình 3.5 Minh họa bước hiệu chỉnh nhiệt độ của Phạm (1985).
3.4.2.4 Phương pháp tựa entanpy (hiệu chỉnh nhiệt độ)
Pham (1985) đã đề xuất một phương pháp đơn giản, hiệu quả trong việc xử lý đỉnh nhiệt tiềm ẩn
nhưng tránh sự cần thiết phải lặp lại. Phương pháp này lần đầu tiên được áp dụng cho FDM nhưng sau đó được
mở rộng đến điện dung gộp FEM (Pham, 1986) và Galerkin FEM (Comini et al.,
1989), và có thể dễ dàng triển khai trong FVM. Phương pháp này sử dụng nhiệt dung riêng biểu kiến
phương pháp, nhưng mỗi lần sẽ thêm một bước ước tính nhiệt cụ thể và một bước điều chỉnh nhiệt độ.
Các nghiên cứu sâu hơn (Voller, 1996; Pham, 1995) chỉ ra rằng việc điều chỉnh nhiệt độ là
Mới
bước quyết định. Sau khi tập hợp các nhiệt độ nút mới T thu được từ phương trình (3.19),
Tôi
Mới
những thay đổi về entanpy nút được tính từ ci(T
H Mới
Tôi
Tôi
Ti). Entanpy nút mới
sau đó được tính từ entanpy nút cũ Hi :
= Chào + ci T
H Mới
Tôi
Mới
Tôi
Ti
(3:30)
và nhiệt độ nút mới được điều chỉnh thành
Tôi
Đã sửa
_
= T HMới
Tôi
(3.31)
Kỹ thuật hiệu chỉnh nhiệt độ được minh họa trên hình 3.5. Phương trình (3.30) đảm bảo
entanpy đó luôn được bảo toàn, do đó phương pháp này có thể được gọi là gần như entanpy
phương pháp.
Pham (1995) đã so sánh 10 phương pháp lưới cố định về độ chính xác, khoảng thời gian cho
hội tụ, sai số cân bằng nhiệt (thước đo xem đỉnh tải nhiệt tiềm ẩn có bị ảnh hưởng hay không)
bị bỏ lỡ) và nỗ lực tính toán. Ông kết luận rằng điện dung gộp (không lặp lại)
FEM với phương pháp gần như entanpy của Phạm thực hiện tốt nhất xét về hầu hết các yếu tố trên
tiêu chuẩn. Voller (1996) cũng kết luận rằng phương pháp này là một 'sơ đồ tuyệt vời' cho việc cố định
lưới.
Tóm lại, các phương pháp được đề cập ở đây để xử lý ẩn nhiệt có thể được phân loại
và so sánh như trong Bảng 3.2.
3.4.3 Xử lý độ dẫn nhiệt thay đổi
Sự thay đổi nhanh chóng độ dẫn nhiệt xung quanh điểm đóng băng góp phần gây khó khăn cho việc mô hình số
hóa sự thay đổi pha. Khi tính thông lượng nhiệt giữa hai
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
64 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 3.2 Tóm tắt các phương pháp xử lý ẩn nhiệt.
Vật liệu
Lập trình
Phương pháp Khả năng ứng dụng bước thời gian
Lưới di chuyển
khó khăn
Tốc độ chính xác
Thay đổi pha sắc nét
Rất khó
Tốt -
Tất cả các vật liệu
Cứng
Tốt
Lưới cố định
Phương pháp thuật ngữ nguồn
Lặp lại ngầm định
Chậm
Phương pháp nhiệt cụ thể rõ ràng
Euler
Thay đổi giai đoạn dần dần Rất dễ dàng
Nghèo
Chậm
ngầm định không lặp lại
Thay đổi pha dần dần Dễ dàng
Nghèo
Chậm
Lặp lại ngầm định
Thay đổi pha dần dần Dễ dàng
Nghèo
Chậm
Phương pháp Entanpy
Euler
Tất cả các vật liệu
Rất dễ
Tốt
Chậm
Lặp lại ngầm định
Tất cả các vật liệu
Cứng
Tốt
Chậm
Dễ
Tốt
Nhanh
Phương pháp gần như entanpy của Pham
ngầm định không lặp lại
Tất cả các vật liệu
các nút ở nhiệt độ khác nhau, không rõ nên sử dụng giá trị nào cho k khi nó thay đổi
với nhiệt độ. Một công thức nghiêm ngặt thu được bằng cách sử dụng phép biến đổi Kirchhoff
(Carslaw và Jaeger, 1959 (với Kirchhoff, 1894 được trích dẫn ở trang 11); Fikiin, 1996):
T
kdθ
bạn =
(3.32)
TREF
mà khi thay thế vào phương trình Fourier, phương trình (3.1), sẽ cho
ρc
u
k
t
=
2 bạn + q
(3.33)
Tỷ số ρc/k phụ thuộc vào nhiệt độ, và do đó phụ thuộc vào u. Kỹ thuật này nhóm tất cả các
phi tuyến tính thành một thừa số duy nhất, sau đó phương trình có thể được giải bằng FDM, FEM hoặc
FVM sử dụng phương pháp entanpy (Voller và Swaminathan, 1991) hoặc giả entanpy của Pham
phương pháp (1985, 1986c). Scheerlinck (2000) và Scheerlinck và cộng sự. (2001) phát hiện ra rằng
Phép biến đổi Kirchhoff dẫn đến giảm đáng kể thời gian tính toán khi sử dụng phương pháp lặp, vì
ma trận K trở thành hằng số và không cần phải
được tính toán lại.
Với vật liệu composite, phép biến đổi Kirchhoff có thể gây ra một số vấn đề trong
mô hình hóa ranh giới giữa các vật liệu khác nhau, đặc biệt là với FEM. Ví dụ,
khi hai phần tử liền kề được làm bằng các vật liệu khác nhau có cùng một nút, các giá trị của
u tại các nút này sẽ khác nhau tùy thuộc vào việc chúng có được xem từ một phần tử hay không
hoặc cái khác. Các phương trình nguyên tố (phương trình (3.23)) không thể được tập hợp thành một phương trình tổng thể
phương trình ma trận theo cách thông thường. Thay vào đó, mỗi nút được chia sẻ bởi hai vật liệu phải
được coi là hai nút riêng biệt có liên quan bởi mối quan hệ 'cân bằng pha'.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 65
3.5 TỔNG HỢP NHIỆT VÀ TRUYỀN KHỔ
3.5.1 Phương trình điều khiển
Trong đông lạnh thực phẩm, truyền nhiệt luôn đi kèm với truyền khối, điều này có thể có ý nghĩa
quan trọng đối với việc giảm trọng lượng và chất lượng sản phẩm. Chúng ta sẽ chỉ tập trung vào
việc chuyển độ ẩm, đây là tình huống phổ biến nhất, mặc dù việc chuyển chất tan cũng xảy ra
trong quá trình đông lạnh ngâm.
Khi quá trình truyền khối xảy ra, dẫn nhiệt không phải là phương thức truyền nhiệt duy nhất.
Năng lượng nhiệt cũng được truyền bởi chất khuếch tán, đòi hỏi phải bổ sung điều kiện vận chuyển
thứ hai. Điều này có thể được biểu thị bằng dạng entanpy của phương trình truyền nhiệt:
(ρH)
t
=
· (k
T ) +
(Hwm˙ w)
(3.34)
m˙ w là thông khối và Hw là entanpy của chất khuếch tán. Thông lượng khối lượng được giả định
tuân theo định luật Fick:
m˙ w = Dw
W
(3,35)
Trong đó W là nồng độ khối lượng của chất khuếch tán (kg nước m
3) và Dw độ khuếch tán (hiệu
dụng) của nó. Do đó, phương trình quản lý sự truyền khối là
W
t
=
· (Dw
W)
(3.36)
Các hiệu ứng cơ học (trọng lực, gradient áp suất) đã bị bỏ qua, cũng như sự khuếch tán khối
lượng do gradient nhiệt độ (hiệu ứng Soret) và khuếch tán nhiệt do gradient nồng độ (hiệu ứng
Dufour). Số hạng thứ hai trong phương trình truyền nhiệt thường có thể bị bỏ qua trong thực phẩm
đặc do tốc độ khuếch tán hơi ẩm rất chậm, nhưng không xảy ra trong thực phẩm xốp.
Trong quá trình đông lạnh thực phẩm không xốp như thịt, nước bốc hơi khỏi bề mặt và được bổ
sung bằng nước sâu khuếch tán lên bề mặt, cho đến khi xảy ra hiện tượng đóng băng. Sau đó, nước
thăng hoa từ mặt băng tại hoặc gần bề mặt, nhưng không có sự chuyển động đáng kể của nước trong
thực phẩm. Truyền khối chỉ xảy ra ở một lớp khá mỏng gần bề mặt, trái ngược với truyền nhiệt xảy
ra xuyên suốt. Trong quá trình đông lạnh thực phẩm xốp như bánh mì và bột nhào, chuyển động của
hơi ẩm tiếp tục xuyên suốt quá trình đông lạnh sâu bên trong thực phẩm. Mỗi tình huống đòi hỏi
một cách tiếp cận mô hình khác nhau.
3.5.2 Cấp đông thực phẩm đặc
Độ ẩm trong thực phẩm có thể tồn tại đồng thời ở nhiều pha: hơi, chất lỏng tự do và nhiều loại
ẩm liên kết khác nhau, mỗi loại có tốc độ khuếch tán riêng. Tuy nhiên, người ta thường cho rằng
sự chuyển động của hơi ẩm trong thực phẩm có thể được mô tả bằng phương trình khuếch tán một
pha, phương trình (3.36), với độ khuếch tán hiệu dụng Dw. Phương trình này có dạng giống như
phương trình dẫn nhiệt, phương trình (3.1), và có thể giải bằng các phương pháp tương tự (FDM,
FEM hoặc FVM). Trong thực phẩm đậm đặc, sự khuếch tán hơi ẩm rất chậm và sự đóng góp của nó vào
việc truyền nhiệt có thể bị bỏ qua, do đó số hạng thứ hai trong phương trình (3.34) có thể bị bỏ
qua, ngoại trừ tại bề mặt bay hơi.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
66 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Các vấn đề cần xem xét là những thay đổi trong điều kiện biên và sự khác biệt về quy mô
giữa truyền nhiệt và truyền khối. Trước khi đóng băng bề mặt, nước bốc hơi khỏi bề mặt với
tốc độ tỷ lệ với (Ps - Pa) trong đó Ps là áp suất riêng phần của nước ở bề mặt thực phẩm và
Pa ở môi trường xung quanh, và được bổ sung bằng độ ẩm khuếch tán từ bên trong. Các điều
kiện biên chứa Ps, là hàm phi tuyến tính của nhiệt độ và độ ẩm bề mặt. Nếu sử dụng bước
thời gian rõ ràng thì điều này không gây ra vấn đề cụ thể nào, nhưng đối với bất kỳ phương
pháp bước nào khác, Ps phải được tuyến tính hóa xung quanh giá trị nhiệt độ và độ ẩm hiện
tại (Davey và Pham, 1997), hoặc việc lặp lại phải được thực hiện mọi lúc. bươ
c chân.
Do sự khác biệt lớn giữa độ ẩm và độ khuếch tán nhiệt trong thực phẩm đậm đặc, vào thời
điểm quá trình đông lạnh hoàn tất, chỉ có một lớp rất mỏng gần bề mặt đã trải qua bất kỳ
sự thay đổi nào về độ ẩm. Do đó, để mô hình hóa chuyển động của hơi ẩm một cách chính xác
sẽ cần một lưới cực kỳ mịn và do đó khoảng thời gian rất nhỏ. Pham và Karuri (1999) đề xuất
giải quyết khó khăn này bằng cách sử dụng phương pháp hai lưới, trong đó lưới thể tích hữu
hạn một chiều, rất mịn, thứ hai ngay dưới bề mặt được sử dụng để mô hình hóa sự truyền khối.
Ở mỗi bước thời gian, trước tiên phương trình dòng nhiệt được giải bằng lưới chính trải dài
trên toàn bộ sản phẩm, sau đó phương trình truyền khối được giải bằng lưới thứ hai. Phương
pháp này được Trujillo (2004) triển khai trong mô hình làm lạnh mặt thịt bò, sử dụng phần
mềm FLUENT dựa trên FVM CFD.
Khi bề mặt đã đóng băng, nước trở nên cố định và quá trình khuếch tán bên trong dừng lại.
Độ ẩm sau đó thăng hoa, lúc đầu từ bề mặt, sau đó qua một lớp thức ăn khô dày lên dần dần
khi mặt băng rút đi, với tốc độ được xác định bởi (Pham và Willix, 1984; Pham và Mawson,
1997)
m˙ =
Psat(Ts)
1
Kilôgam
+
Pa
RgT δ
Mw
(3.37)
Dδ
trong đó δ là độ dày hút ẩm và Dδ độ khuếch tán của nước qua nó. Phương trình này tương quan
một cách thỏa đáng với số liệu giảm trọng lượng của thịt cừu trong kho đông lạnh, khả năng
chống chuyển khối tăng tuyến tính với tổng trọng lượng giảm như mong đợi (Pham và Willix, 1984).
Mô hình đã được giải bằng số cho hình học 1D bằng phương pháp sai phân hữu hạn theo dõi
phía trước (Campa ˜none và cộng sự, 2001). Vùng mất nước được mô hình hóa bằng lưới linh
hoạt với khoảng cách tăng dần tương ứng với độ sâu của vùng đóng băng. Bởi vì lớp hút ẩm
thường rất mỏng trong quá trình đông lạnh thực phẩm đậm đặc nên việc mô hình hóa nó bằng số
đòi hỏi một lưới rất mỏng. Trên thực tế, tại thời điểm bắt đầu đóng băng, δ có thể bằng 0,
điều này sẽ gây khó khăn. Theo quan điểm của tác giả, khi tốc độ thăng hoa rất chậm và lớp
hút ẩm rất mỏng (mỏng hơn một nửa độ dày của thể tích kiểm soát), chúng ta có thể giả sử
trạng thái giả ổn định (tức là cấu hình hơi nước trong phần hút ẩm). lớp giống như mặt
trước thăng hoa là cố định) và nó đủ chính xác để sử dụng phương pháp ODE để tính độ dày
của nó:
dδ
dt
trong đó W(δ) là độ ẩm ở độ sâu δ.
=
m˙w
ρsW(δ)
(3.38)
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 67
Nước rắn + nước đá + nước lỏng
Không khí + hơi nước
Tuôn ra
D
=
1
v
yv
ρv
Bay hơi
Sự ngưng tụ
Hình 3.6 Khuếch tán và bay hơi-ngưng tụ trong vật liệu xốp.
3.5.3 Làm đông lạnh thực phẩm xốp bằng không khí
Sự khuếch tán khối lượng trong thực phẩm xốp nhanh hơn nhiều so với thực phẩm đặc và có thể diễn
ra theo một số cơ chế: khuếch tán phân tử của khí trong lỗ chân lông, dòng chảy Darcy và khuếch
tán mao mạch. Trong quá trình đông lạnh thực phẩm ở áp suất khí quyển, cơ chế chính là khuếch
tán hơi trong các lỗ. Nước bay hơi từ phần ấm bên trong của thực phẩm và khuếch tán ra bên
ngoài. Khi đạt đến điểm đóng băng, hơi nước ngưng tụ thành băng. Tình huống này đã được mô hình
hóa bởi van der Sluis (1993) và Hamdami et al. (2004a, 2004b) đối với việc đông lạnh bánh mì, do
nghi ngờ có ảnh hưởng của sự hình thành băng dưới lớp vỏ đối với sự bong ra của lớp vỏ.
Mô hình bay hơi-ngưng tụ (De Vries, 1952, 1958, 1987) thường được sử dụng để tính toán sự
truyền nhiệt trong thực phẩm xốp. Hơi ẩm bay hơi sẽ thu nhiệt ẩn và khi nó ngưng tụ lại, nhiệt
này sẽ được giải phóng (Hình 3.6). Có thể chứng minh rằng sự bay hơi-ngưng tụ làm tăng thêm độ
dẫn nhiệt hiệu quả:
keva-con =
ε LvMw Dvaw
τ
RgT
Patm d Psat
Patm
aw Psat dT
(3.39)
trong đó ε là phần rỗng, τ độ quanh co của đường khuếch tán, ρv nồng độ khối lượng của hơi nước
trong lỗ rỗng và Dv độ khuếch tán của hơi nước trong không khí. Mô hình bay hơi-ngưng tụ được hỗ
trợ tốt về mặt lý thuyết và đã được chứng minh là có thể dự đoán chính xác sự thay đổi lớn của
độ dẫn nhiệt hiệu quả theo nhiệt độ trong thực phẩm xốp Hamdami et al. (2004a, 2004b). Hệ số ϕ
thường phải được xác định bằng thực nghiệm bằng cách khớp đường cong.
3.5.4 Ngâm đông lạnh thực phẩm xốp
Trong đông lạnh ngâm, thực phẩm tiếp xúc với chất lỏng dưới nhiệt độ đóng băng của nó. Chất lỏng
có thể là chất làm lạnh không chứa nước hoặc nước chứa chất tan có thể chấp nhận được như muối,
đường, rượu hoặc hỗn hợp các chất này, ở nồng độ đủ cao để duy trì pha lỏng ở nhiệt độ thấp.
Việc sử dụng bùn đá (Fikiin và Fikiin, 1998) giúp nâng cao đáng kể hiệu quả của quy trình bằng
cách tận dụng nhiệt ẩn của băng. Nếu thực phẩm đông lạnh không được bọc trong màng chống thấm,
các chất hòa tan sẽ khuếch tán vào thực phẩm và nước ra khỏi thực phẩm, đồng thời nhiệt được
truyền đi. Mục tiêu có thể là giảm thiểu sự khuếch tán khối lượng này hoặc nhằm đạt được một giá
trị tối ưu nào đó. Ví dụ, bằng cách đông lạnh trái cây trong dung dịch nước đường-etanol
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
68 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Mặt trước rã đông Mặt trước đông lạnh
Dung dịch đậm đặc lạnh
Lớp không đông lạnh,
Lớp đông lạnh
có độ thấm cao
một phần
Lớp không đông
lạnh, không ngâm tẩm
Hình 3.7 Sự đóng băng ngâm của tấm xốp.
hoặc nước đá, các sản phẩm tráng miệng mới có thể được tạo ra với tác dụng có lợi về màu sắc, hương vị và kết
cấu do tác dụng ức chế enzym của đường (Fikiin và cộng sự, 2003 ) . Mục tiêu của việc lập mô hình trong những
trường hợp này là dự đoán cả nhiệt độ cũng như đặc điểm và lịch sử nồng độ trong thực phẩm. Khi các chất hòa
tan thấm vào mô, điểm đóng băng sẽ bị giảm xuống ở nhiều mức độ khác nhau và điều quan trọng là phải tính đến
hiệu ứng này.
Lucas và cộng sự. (2001) đã mô hình hóa quá trình đóng băng ngâm trong dung dịch đậm đặc của tấm vật
liệu xốp trơ một chiều được tẩm dung dịch nước loãng. Các phương trình cần giải là phương trình khuếch tán
chất tan (phương trình (3.36)) và dẫn nhiệt (phương trình (3.1)). Môi trường xốp được coi là pha đồng nhất,
với đặc tính vận chuyển trung bình được tính toán từ các phần nước đá, hạt rắn, nước và chất tan. Đặc biệt,
sự khuếch tán chỉ diễn ra trong các kênh chất lỏng và do đó độ khuếch tán khối hiệu dụng phải tính đến phần
rỗng và độ quanh co như trong phương trình (3.39) (Lucas và cộng sự, 1999 ). Các phương trình vận chuyển sau
đó được giải bằng sai phân hữu hạn. Mô hình này được kiểm chứng bằng quá trình đông lạnh ngâm trong nước muối
của một lớp hạt thủy tinh được tẩm dung dịch NaCl loãng.
Mô hình cho thấy rằng khi bắt đầu quá trình, sự khuếch tán chất tan có thể ngăn chặn sự đóng băng trên bề mặt
và tăng cường sự tan băng của các lớp đã đông lạnh gần đây. Điều này dẫn đến một lớp bề mặt không đóng băng
cùng tồn tại với lớp đóng băng bên trong hoặc lõi đông lạnh (Hình 3.7). Sự khuếch tán chất tan liên tục trong
các lớp không đóng băng làm cho các tinh thể băng liền kề tan chảy. Nếu quá trình này được phép tiếp tục, sản
phẩm sẽ tan hoàn toàn và nồng độ chất tan của nó xấp xỉ nồng độ của dung dịch. Một mô hình tương tự được phát
triển bởi Zorrilla và Rubiolo (2005), họ sử dụng công thức entanpy cho phương trình truyền nhiệt.
3.6 HIỆU QUẢ SIÊU LẠNH VÀ NUÔI
Cho đến nay chúng ta đã giả định rằng tốc độ đóng băng hoàn toàn được kiểm soát bằng sự truyền nhiệt. Tuy
nhiên, trong nhiều trường hợp, động lực của quá trình tạo mầm và chuyển khối có những tác động có thể quan
sát được. Một số mức độ siêu lạnh được quan sát thấy trong hầu hết các quá trình đông lạnh thực phẩm, trong
đó bề mặt giảm xuống một thời gian ngắn dưới điểm đóng băng trước khi đột ngột tăng lên nhiệt độ đóng băng.
Khi quá trình tạo mầm đã xảy ra, trong hầu hết các quy trình cấp đông công nghiệp, quá trình cấp đông sẽ quay trở lại
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 69
Làm mát sơ bộ
ipnatnH
E
siêu lạnh
Tạo mầm
Nhiệt độ (T )
Hình 3.8 Mô hình hóa quá trình siêu lạnh và tạo mầm trên sơ đồ H–T .
để được kiểm soát truyền nhiệt. Pham (1989) đã mô hình hóa loại hành vi này bằng mô hình sai phân
hữu hạn sử dụng phương pháp gần như entanpy và xác nhận mô hình bằng dữ liệu từ Menegalli et al.
(1978). Miyawaki và cộng sự. (1989) đã sử dụng độc lập kỹ thuật nhiệt dung riêng biểu kiến để giải
quyết vấn đề tương tự. Để mô phỏng quá trình siêu lạnh, nhiệt dung riêng trên mức đóng băng được
giả định sẽ tiếp tục áp dụng dưới điểm đóng băng ban đầu, cho đến khi nút lạnh nhất đạt đến nhiệt
độ tạo mầm. Tại thời điểm đó, tất cả các nút có giá trị entanpy H dưới mức đóng băng được cho là
đóng băng ngay lập tức, giải phóng đủ nhiệt ẩn để nút nóng lên đến nhiệt độ cân bằng T (H) (Hình
3.8). Ngẫu nhiên, Hình 3.8 giống với Hình 3.5, minh họa bước điều chỉnh nhiệt độ của Phạm.
Pham (1989) nhận thấy rằng quá trình làm lạnh quá mức thông thường có ảnh hưởng không đáng kể đến thời gian đóng băng.
Tuy nhiên, kết luận này có thể không đúng với tất cả các loại thực phẩm. Khi nước được giữ dưới dạng
những giọt nhỏ trong nhũ tương, chẳng hạn như trong kem hoặc bơ, mỗi tinh thể băng không thể phát
triển vượt quá giọt của nó và mỗi giọt phải kết tinh riêng biệt. Trong những trường hợp như vậy,
quá trình đóng băng có thể diễn ra rất từ từ và trạng thái ổn định đóng băng thậm chí có thể không
xuất hiện, như đã được quan sát bằng thực nghiệm (Nahid và cộng sự, 2004). Điều này có thể có ý
nghĩa quan trọng đối với tải nhiệt và nhiệt độ sản phẩm trong tủ đông và kho lạnh. Sản phẩm có thể
bị nóng lên bên trong do sự giải phóng nhiệt tiềm ẩn dần dần trong quá trình bảo quản lạnh, khiến
nhiệt độ và tải nhiệt của sản phẩm cao hơn bình thường. Nahid và cộng sự (2006) sử dụng phương pháp
sai phân hữu hạn rõ ràng để mô hình hóa quá trình đóng băng các khối bơ trong không khí ở
23
11
C và
C, giả sử rằng quá trình tạo mầm diễn ra trong từng giọt nước theo mô hình của Avrami (1939) , 1940, 1941).
Ở nhiệt độ không đổi, mô hình Avrami dự đoán rằng
F = 1
(3,40)
exp(Kt n)
Trong đó F là phần nước đóng băng và K mô tả tác động tổng hợp của tốc độ tạo mầm và tốc độ phát
triển tinh thể. Cái trước phụ thuộc vào mức độ siêu lạnh (Michelmore và Franks, 1982), trong khi
cái sau tỷ lệ thuận với sự chênh lệch giữa nhiệt độ đóng băng cân bằng của pha lỏng và nhiệt độ tinh
thể (M¨uller et al., 2004 ) . Khi nhiệt độ không đổi, phương trình Avrami có thể vi phân để tính tốc
độ đóng băng:
d F
dt
= nK1/n(1
F)[
ln(1
F)]1
1/n
(3.41)
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
70 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Nahid và cộng sự. đạt được sự thống nhất tốt giữa nhiệt độ sản phẩm được tính toán và đo được, cả hai
đều thể hiện giai đoạn làm mát, sau đó là nhiệt độ đạt đỉnh khi xảy ra hiện tượng đóng băng, thay vì
nhiệt độ ổn định thông thường.
Sự tạo mầm và sự phát triển của tinh thể cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm và sự mất
nước. Sự mất nước tối đa trong thịt được cho là xảy ra khi một tinh thể nội bào lớn hình thành trong
mỗi tế bào, gây biến dạng và làm hỏng thành tế bào (Bevilacqua et al., 1979). Điều này xảy ra ở tốc
độ đông lạnh trung bình, vì đông lạnh nhanh hơn gây ra sự hình thành nhiều tinh thể nhỏ nội bào, trong
khi đông lạnh chậm hơn dẫn đến đông lạnh ngoại bào. Devireddy và cộng sự. (2002) đã phát triển một mô
hình thể tích hữu hạn để dự đoán sự hình thành băng nội bào trong các mô sinh học trong bối cảnh phẫu
thuật lạnh. Vật liệu được chia thành hai giai đoạn, ngoại bào và nội bào. Chất lỏng ngoại bào được
cho là đóng băng mà không cần làm lạnh quá mức. Khi làm như vậy, nồng độ chất tan ngoại bào tăng lên,
làm tăng áp suất thẩm thấu và nước khuếch tán qua màng tế bào (Mazur, 1963). Do sự khuếch tán này,
nồng độ chất tan nội bào tăng lên, nhưng với tốc độ chậm hơn nồng độ ngoại bào. Tuy nhiên, nhiệt độ
trong tế bào giảm nhanh như nhiệt độ của môi trường ngoại bào. Do đó có một mức độ siêu lạnh nào đó
bên trong tế bào. Xác suất tạo mầm nội bào thu được từ lượng siêu lạnh, sử dụng mô hình của Toner
(1993).
Do quá trình truyền khối giữa các không gian ngoại bào và nội bào cũng như quá trình siêu làm mát
của không gian sau, nên phương trình (3.1) không thể được giải trực tiếp như trong quá trình đóng
băng có kiểm soát truyền nhiệt. Thay vào đó, một quy trình lặp lại phải được thực hiện ở mọi bước để
đáp ứng sự cân bằng nhiệt cũng như cân bằng khối lượng trong và ngoài tế bào:
Đoán tốc độ hình thành băng trong từng khối lượng điều khiển;
Lặp lại:
Tính nhiệt độ nút mới trên toàn miền từ phương trình dẫn nhiệt (3.1) và lượng băng hình thành theo
bước thời gian; Tính toán lượng băng ngoại bào từ nhiệt độ, giả sử
trạng thái cân bằng nhiệt động trong không gian ngoại bào; Tính xác suất tạo mầm nội bào, tức là
sự gia tăng số lượng tế bào có
băng bên trong; Tính lượng băng nội bào; Tính tổng nhiệt ẩn được giải phóng bởi băng ngoại và nội
tế bào cho đến khi đạt
đến độ hội tụ.
Một phương trình phân tích gần đúng để dự đoán kích thước tinh thể từ lý thuyết tăng trưởng đuôi gai
đã được trình bày bởi Woinet et al. (1998a, 1998b), giả sử điều kiện biên Neumann và được xác nhận
dựa trên dữ liệu từ quá trình đông lạnh gel agar. Udaykumar và cộng sự. (2002) trình bày và xác nhận
một kỹ thuật thể tích hữu hạn để tính toán sự phát triển đuôi gai của tinh thể từ tan chảy tinh khiết,
giả định kiểm soát khuếch tán. Một cách tiếp cận mô hình hóa hoàn toàn khác là sử dụng automata tế
bào hoặc automata lai (Brown, 1998; Jarvis et al., 2000; Raabe, 2002), trong đó vật liệu được mô hình
hóa như một tập hợp các phần tử vi mô thay đổi pha ngẫu nhiên tùy thuộc vào trạng thái của các phần
tử xung quanh. Cho đến nay, có rất ít nghiên cứu được thực hiện trong lĩnh vực đông lạnh thực phẩm về
mô hình hóa quá trình tạo mầm và phát triển tinh thể, mặc dù đây dường như là một lĩnh vực nghiên cứu
đầy hứa hẹn. Khó khăn chính khi áp dụng các mô hình này là khó khăn trong việc thu thập dữ liệu về
các thông số liên quan như khả năng chống chuyển khối của màng tế bào và các yếu tố tạo mầm. Sự tạo
mầm có thể là đồng nhất (xảy ra trong nước tinh khiết) hoặc không đồng nhất (xảy ra do tiếp xúc với
các chất khác). Quá trình tạo mầm đồng nhất rất hiếm khi xảy ra trong đông lạnh thực phẩm, trong khi
quá trình tạo mầm không đồng nhất phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc vi mô của thực phẩm và không
thể dễ dàng dự đoán được.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 71
3.7 LÀM ĐÔNG VÀ RÃ ĐÔNG ÁP SUẤT CAO
Cấp đông bằng áp suất cao và đặc biệt là cấp đông thay đổi áp suất đang được chú ý như một
phương pháp cấp đông cho thực phẩm chất lượng cao hoặc nhạy cảm với đông lạnh (Le Bail và cộng
sự, 2002 ) . Trong quá trình đông lạnh thay đổi áp suất, thực phẩm được làm lạnh dưới áp suất
cao đến nhiệt độ dưới 0. Bởi vì điểm đóng băng giảm theo áp suất nên sự thay đổi pha không
diễn ra. Khi nhiệt độ sản phẩm đã cân bằng ít nhiều, áp suất sẽ được giải phóng đột ngột. Thực
phẩm bây giờ được làm lạnh quá mức vài độ và quá trình tạo mầm diễn ra một cách tự nhiên trong
toàn bộ sản phẩm được làm lạnh quá mức, khiến nhiệt độ tăng lên tức thời. Có thể có một khoảng
thời gian cân bằng ngắn trong đó một số nước vẫn ở trạng thái siêu lạnh (Otero và Sanz, 2000).
Sự tạo mầm đồng nhất đảm bảo kích thước tinh thể nhỏ đồng đều và thiệt hại về kết cấu tối
thiểu. Rã đông bằng áp suất cao cũng đã được nghiên cứu như một phương pháp rã đông nhanh. Do
điểm đóng băng giảm xuống, sự chênh lệch giữa nhiệt độ sản phẩm và nhiệt độ môi trường tăng
lên, do đó thu được dòng nhiệt lớn hơn.
Trong quá trình rã đông và đóng băng ở áp suất cao, phải tính đến ảnh hưởng của áp suất đến
các tính chất nhiệt (nhiệt ẩn, điểm đóng băng, độ dẫn nhiệt). Điểm đóng băng giảm do áp suất
theo phương trình Clapeyron. Nhiệt ẩn cũng giảm.
Độ dẫn nhiệt dưới 0 cũng sẽ khác vì không có băng.
Chourot và cộng sự. (1997) đã mô hình hóa sự tan băng ở áp suất cao của một ống trụ vô hạn
chứa nước tinh khiết, sử dụng FDM với bước Crank–Nicolson và phương pháp nhiệt dung riêng biểu
kiến. Nhiệt ẩn được cho là đóng góp một đỉnh hình tam giác kéo dài 1 K ở đáy. Độ dẫn nhiệt
được coi là không đổi trên và dưới phạm vi thay đổi pha và thay đổi tuyến tính trong phạm vi
này. Tổng nhiệt ẩn và nhiệt độ thay đổi pha trung bình được cho dưới dạng hàm đa thức của áp
suất. Toàn bộ quá trình rã đông diễn ra dưới áp lực.
Denys và cộng sự. (1997) đã mô hình hóa quá trình đóng băng thay đổi áp suất bằng cách sử
dụng FDM với công thức nhiệt dung riêng và bước rõ ràng. Tại thời điểm giải phóng áp suất, độ
tăng nhiệt độ từ Ti đến Tnew được tính bằng cân bằng entanpy. Sản phẩm được coi là ở nhiệt độ
đồng đều khi giảm áp suất; tuy nhiên, trong một bài báo tiếp theo (Denys và cộng sự, 2000),
hạn chế này đã được nới lỏng và việc cân bằng năng lượng được thực hiện theo từng nút.
Dựa trên những gì đã được thảo luận trước đó về việc xử lý ẩn nhiệt và những thiếu sót của
phương pháp nhiệt dung riêng biểu kiến, có thể thấy rằng một chương trình đơn giản hơn, hiệu
quả hơn và linh hoạt hơn, có thể xử lý bất kỳ chế độ nhiệt độ và áp suất nào, có thể được thực
hiện. được viết bằng cách sử dụng công thức entanpy hoặc gần như entanpy, tức là ở mỗi bước
thời gian:
– tính toán entanpy nút từ phương pháp entanpy hoặc gần như entanpy – tính
nhiệt độ nút từ entanpy nút và áp suất.
Hình 3.9 biểu diễn quá trình dịch chuyển áp suất trên giản đồ entanpy-nhiệt độ. Thực phẩm được
làm lạnh ở áp suất cao từ A đến B, áp suất được giải phóng dọc theo BC gây đóng băng một phần,
sau đó đông lạnh hoàn toàn dọc theo CD. Từ quan điểm lập trình, điều này không gây thêm sự
phức tạp nào so với chương trình đóng băng 'tiêu chuẩn', ngoài nhu cầu giải T từ H và P thay
vì chỉ từ H. Nếu chỉ sử dụng một số hữu hạn các mức áp suất (thường là hai), chương trình con
thuộc tính chỉ cần chứa mối quan hệ H–T tại các áp suất này. Ngoài ra, nếu việc tạo mầm không
xảy ra trong giai đoạn áp suất cao thì không cần thiết phải biết phần đông đặc (đường cong
chấm) của đường cong H–T đối với áp suất cao.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
72 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
MỘT
B
ipnatnH
E
C
P1
D
P2
Nhiệt độ T
Hình 3.9 Sự đóng băng dịch chuyển áp suất trên biểu đồ nhiệt độ entanpy.
3.8 HIỆU ỨNG CƠ NHIỆT TRONG KHI LÀM ĐÔNG
Nước nở ra khoảng 9% về thể tích khi biến thành băng, gây ra áp lực đáng kể cho thực phẩm trong quá
trình đông lạnh. Trong đông lạnh đông lạnh, sự giãn nở này được theo sau bởi sự co lại nhiệt đáng
kể, ở mức 0,5% theo tuyến tính hoặc 1,5% theo thể tích (Rabin và cộng sự, 1998). Thực phẩm đông lạnh
rất giòn và những ứng suất này có thể gây nứt thực phẩm, đặc biệt ở tốc độ làm lạnh cao như đông
lạnh. Rubinsky và cộng sự. (1980) đã thực hiện một phân tích phân tích gần đúng về ứng suất nhiệt
trong quá trình đóng băng các cơ quan nhưng bỏ qua sự thay đổi thể tích liên quan đến pha. Rabin và
Steif (1998) đã tính toán ứng suất nhiệt khi đóng băng một quả cầu, tính đến cả sự giãn nở thay đổi
pha và sự co nhiệt, nhưng bỏ qua những thay đổi về tính chất do sự đóng băng. Shi và cộng sự. (1998,
1999) đã thực hiện tính toán biến dạng nhiệt và ứng suất bằng phần mềm thương mại ABAQUS (ABAQUS,
Inc., Rhode Island, USA). Họ đã sử dụng cả mô hình đàn hồi và mô hình đàn hồi nhớt, nhưng lại bỏ qua
sự co nhiệt. Phạm và cộng sự. đã đưa ra lời giải số (Phạm và cộng sự, 2005) và lời giải phân tích
(Phạm và cộng sự, 2006) về biến dạng và ứng suất trong một quả cầu đàn hồi đóng băng.
Ở các giá trị biến dạng và ứng suất vừa phải, các đặc tính vật lý nhiệt có thể được coi là không
bị ảnh hưởng, do đó việc phân tích có thể được thực hiện theo hai giai đoạn: lịch sử nhiệt được tính
toán trước tiên, sử dụng bất kỳ phương pháp nào được liệt kê trước đó, sau đó là tính toán ứng suất
và biến dạng. Phân tích ứng suất giả định rằng biến dạng tổng là tổng của biến dạng nhiệt (do thay
đổi nhiệt độ) và biến dạng cơ học (do ứng suất cơ học):
(m)
εi j = ε ijij
+ ε
(T)
(3.42)
trong đó biến dạng nhiệt có thể được tính như một hàm nhiệt độ và bao gồm cả sự giãn nở thay đổi pha
và sự co nhiệt của băng.
Nhìn chung có thể nói, tính toán biến dạng và ứng suất là một lĩnh vực chuyên môn tốt nhất nên
giao cho các chuyên gia và phần mềm chuyên dụng. Tuy nhiên, trong trường hợp thực phẩm hình cầu, vấn
đề được đơn giản hóa rất nhiều do sự biến mất của hầu hết các thuật ngữ trong phương trình ứng suất
và biến dạng ngoại trừ hai: ứng suất hướng tâm và ứng suất tiếp tuyến. Điều này để lại hai ODE có
thể dễ dàng giải quyết được. Tuy nhiên, vẫn chưa chắc chắn về việc liệu thực phẩm rắn hoạt động như
một chất lỏng chảy tự do (Rabin và Steif, 1998) hay như một chất rắn cứng (Phamet al., 2005, 2006)
ngay trước khi nó chuyển pha. Hai giả định này dẫn đến những dự đoán khá khác nhau về chủng loại kết quả và
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 73
căng thẳng. Trong trường hợp đầu tiên, thực phẩm chưa đông lạnh bị ép ra khỏi mặt băng tiến tới,
làm tăng áp suất lõi; trong trường hợp thứ hai, thực phẩm đông cứng lại như một chất rắn và chỉ cố
gắng nở ra, gây ra lực căng bên trong lõi.
3.9 ĐÔNG LẠNH THỰC PHẨM Lỏng
Việc đông lạnh các loại thực phẩm dạng lỏng như đông lạnh kem hay đông đặc nước ép trái cây là một
vấn đề phức tạp mà cho đến nay ít được quan tâm. Do cần phải giải đồng thời các phương trình dòng
chảy và phương trình vận chuyển năng lượng (và có lẽ cả phương trình vận chuyển loài nữa), nó phải
được mô hình hóa bằng số, sử dụng phần mềm động lực học chất lỏng tính toán (CFD). Phương trình
năng lượng, phương trình (3.1), bây giờ kết hợp với số hạng đối lưu ρcv ·
T và trở thành:
T
t
+ ρcv ·
T =
· (k
T ) + q ρc
(3.43)
H =
· (k
T ) + q ρ
(3,44)
hoặc tính theo entanpy (phương trình 3.27)
H + ρv ·
t
trong khi các phương trình vận chuyển bổ sung phải được giải cho sự vận chuyển liên tục và động
lượng (một cho mỗi hướng của không gian), và, nếu dòng chảy rối, đối với các biến đặc trưng cho
trường nhiễu loạn (chẳng hạn như cường độ nhiễu loạn k và sự tiêu tán nhiễu loạn ε trong mô hình kε ). Phương trình năng lượng có thể được giải bằng bất kỳ phương pháp nào được mô tả trước đó.
Vấn đề chính của phương trình động lượng là làm thế nào để giải quyết sự đông đặc của
chất lỏng làm cho vận tốc biến mất. Phương trình động lượng có thể được viết là
t
v + ρv ·
v = μeff
2 v
p + S ρ
(3,45)
trong đó μeff là độ nhớt hiệu dụng (bao gồm độ nhớt hỗn loạn) và S là số hạng nguồn động lượng
(thường là lực hấp dẫn). Bennon và Incropera (1987) xem xét các phương pháp khác nhau để xử lý quá
trình hóa rắn. Trong một loại phương pháp, pha rắn và pha lỏng được coi là các miền khác nhau có
ranh giới rõ ràng giữa chúng (tương tự như phương pháp lưới chuyển động để giải quyết vấn đề đông
lạnh thực phẩm rắn). Phương pháp này phức tạp và không thể áp dụng cho các vật liệu không có nhiệt
độ thay đổi pha rõ rệt.
Cách tiếp cận thứ hai liên quan đến việc thay đổi độ nhớt. Độ nhớt của chất lỏng được xác định
là một hàm của nhiệt độ và tăng dần hoặc ít dần theo một số bậc độ lớn khi nhiệt độ giảm xuống
dưới điểm đóng băng. Phải xác định phạm vi nhiệt độ đóng băng hợp lý để tránh thay đổi quá đột
ngột, có thể gây ra vấn đề hội tụ. Phương pháp này dễ thực hiện (phần mềm số thương mại thường cho
phép nhập độ nhớt dưới dạng hàm của nhiệt độ) và hấp dẫn về mặt trực quan, vì nó phản ánh trạng
thái của hầu hết các vật liệu thực. Tuy nhiên, nếu sử dụng đường cong độ nhớt-nhiệt độ thực tế thì
sự hội tụ sẽ rất chậm hoặc không thể xảy ra do sự thay đổi độ nhớt rất lớn và dốc trong một phạm
vi nhiệt độ nhỏ. Do đó, giá trị độ nhớt của chất rắn nhỏ hơn nhiều có thể phải được
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
74 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
được sử dụng và nghiệm sẽ chỉ mang tính gần đúng, với vận tốc dư nhỏ nhưng hữu hạn trong vùng đóng
băng.
Phương pháp thứ ba được gọi là phương pháp nguồn hoặc phương pháp độ xốp, được sử dụng trong các
gói phần mềm CFD thương mại như CFX và Fluent, được sử dụng rộng rãi để mô hình hóa việc đúc kim loại
và polyme. Từ trường nhiệt độ, phần đóng băng tại mỗi điểm được tính toán. Phần đông lạnh được hình
dung như một pha rắn xốp, gây cản trở dòng chảy của phần chất lỏng. Điện trở này được đưa vào phương
trình động lượng dưới dạng số hạng nguồn âm, tỷ lệ thuận với vận tốc và tăng theo phần F đông đặc theo
mối quan hệ Kozeny–Carman:
S =
F2
A
(1
v
F)3
(3.46)
A là hằng số tỷ lệ liên quan đến độ nhớt và hệ số cản. Giá trị lớn của A gây ra sự chuyển đổi sắc nét
hơn từ chất lỏng sang chất rắn, nhưng có thể gây ra các vấn đề về hội tụ. Một số nhỏ thường được thêm
vào mẫu số của phương trình (3.46) để ngăn số hạng nguồn tiến tới vô cùng.
3.10 KẾT LUẬN
Về nguyên tắc, mô hình số của bài toán đóng băng 'nhiệt tinh khiết' cổ điển có thể được coi là giải
quyết được. Nên sử dụng phương pháp entanpy hoặc gần như entanpy (hiệu chỉnh nhiệt độ), kết hợp với
FVM hoặc FEM điện dung gộp. Bước thời gian rõ ràng được khuyến nghị cho các vấn đề nhỏ hoặc chỉ xảy
ra một lần, phương pháp gần như entanpy của Phạm dành cho những ai muốn tốc độ cũng như lập trình
không phức tạp. Tuy nhiên, người sử dụng phần mềm thương mại có thể khó áp dụng các phương pháp entanpy
hoặc gần như entanpy, trong trường hợp đó phải sử dụng kỹ thuật nhiệt dung riêng biểu kiến lặp đi lặp
lại. Kỹ thuật lặp cũng là một giải pháp thay thế khả thi trong việc giải các phương trình ghép (đóng
băng với truyền khối, đóng băng chất lỏng) vì việc lặp lại là cần thiết trong mọi trường hợp.
Quá trình đông lạnh hầu như luôn đi đôi với các quá trình vật lý khác, chẳng hạn như chuyển khối,
tạo mầm, phát triển tinh thể, chuyển khối qua màng tế bào, thủy tinh hóa, giãn nở nhiệt, biến dạng cơ
học, ứng suất và nứt. Ngay cả trong trạng thái đóng băng bình thường, áp suất bên trong có thể có một
số ảnh hưởng đến điểm đóng băng mà cho đến nay vẫn bị bỏ qua. Kỹ sư thực phẩm không chỉ quan tâm đến
thời gian đông lạnh hoặc lượng nhiệt mà còn quan tâm đến các yếu tố chất lượng thực phẩm: độ nhỏ giọt,
màu sắc, kết cấu, hương vị, độ biến dạng, vết nứt và sự phát triển của vi sinh vật. Để dự đoán những
điều này, cần có mô hình chi tiết về các quá trình vật lý ngoài quá trình truyền nhiệt.
Để mô hình hóa các hiện tượng phi nhiệt thành công, dữ liệu về một số đặc tính thực phẩm cho đến
nay vẫn bị các nhà công nghệ thực phẩm bỏ qua (độ khuếch tán độ ẩm, đường đẳng nhiệt hấp thụ, thông
số tạo mầm, kích thước tế bào, tính thấm của màng tế bào, đặc tính đàn hồi nhớt, hệ số quanh co trong
thực phẩm xốp, v.v.) sẽ phải được thu thập. Để mô hình hóa quá trình đóng băng và tan băng ở áp suất
cao, cần có thêm dữ liệu và phương pháp dự đoán các đặc tính nhiệt như là một hàm của áp suất. Dữ liệu
ngày càng tốt hơn về hệ số truyền nhiệt và tính chất nhiệt cũng như các phương pháp dự đoán tốt hơn
cũng sẽ là một lĩnh vực nghiên cứu đang được tiến hành. Việc sử dụng động lực học chất lỏng tính toán
(CFD) để tính hệ số truyền nhiệt trong làm lạnh thực phẩm ngày càng trở nên phổ biến, nhưng việc
thiếu một mô hình nhiễu loạn thỏa đáng cho nhiều tình huống thực tế (dòng tuần hoàn, đối lưu tự nhiên
hoặc hỗn hợp) có nghĩa là CFD
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 75
kết quả vẫn chưa thể được tin cậy hoàn toàn. Các mô hình nhiễu loạn phức tạp hơn đang có trên
nhưng sẽ không thực sự hữu ích cho đến khi có những máy tính nhanh hơn nhiều.
DANH HIỆU
ôi
hoạt động của nước
c
nhiệt dung riêng (J kg
B
1 K
1)
TN
Bi
Số biot (hR/k)
Ma trận điện dung C
d1 giới hạn kích thước tinh thể (m)
dm kích thước tinh thể trung bình (m)
ds kích thước trung bình của các thể vùi không phải băng (m)
Dv
độ khuếch tán của hơi nước trong không khí (m2 s
Dw độ khuếch tán của nước (m2 s
1)
1)
Dδ độ khuếch tán hiệu dụng của hơi nước trong lớp hút ẩm (m2 s
E
1)
Hệ số hình dạng để đóng băng
f
vectơ buộc
h
hệ số truyền nhiệt (W m
Entanpy riêng H (J kg
2 K
1)
3)
Vectơ H của entanpy nút (J kg
số nút
độ dẫn nhiệt (W m
1 K
3)
1)
hằng số tốc độ i, jk k1, k2 (s
1)
độ dẫn nhiệt của keva-con do bay hơi-ngưng tụ (W m
Kilôgam
hệ số truyền khối (kg m
2 s
Lf
Ẩn nhiệt đóng băng (J kg
1 Pa
1 K
1)
1)
1)
ma trận độ dẫn K
Lv
ẩn nhiệt hóa hơi (J kg
m˙
thông lượng khối lượng (kg m
2 s
1)
1)
Ma trận khối lượng M (kg)
Mw khối lượng phân tử của nước (kg kmol
N
1)
vectơ vuông góc với mặt trước đóng băng và hướng vào vùng đóng băng (m)
Vectơ N của hàm hình dạng
P áp suất riêng phần của nước (Pa)
q
r
sinh nhiệt (J m
3)
vectơ vị trí (m)
R
nửa chiều của vật (m)
rg
hằng số khí phổ quát (8314,4 J kmol
t
thời gian
t
1)
(các) bước thời gian
T
nhiệt độ (K)
Ta
nhiệt độ môi trường (K)
Tf
nhiệt độ đóng băng ban đầu (K)
T
vectơ nhiệt độ nút (K)
bạn
1 K
T
kdQ (W m
Biến biến đổi Kirchhoff, μ =
TREF
1)
Machine Translated by Google
17:26
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
76 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
v
vectơ vận tốc chất lỏng (m s
vf
vận tốc của mặt trước đóng băng (m
s
1)
1) δV thể tích điều khiển (m3)
W tổng nồng độ nước (kg m
3) x vectơ vị trí
(m) α hệ số trọng số cho
bước thời gian δ độ dày của biến dạng lớp hút ẩm (m)
εij ϕ hệ số khuếch tán trong môi trường
xốp ρ mật độ (kg m
3)
ρs mật độ khối của phần tử rắn khô (kg
m
3) hoặc miền thể tích kiểm soát
Giá trị đăng ký
Một
trong không khí số lượng lớn
hiệu quả
i, số nút j sat giá
trị bão hòa cho nước tinh khiết w nước
Chỉ số trên
(e) thuộc về một phần tử (m) cơ khí
Giá trị mới ở cuối
bước thời gian (T) nhiệt.
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Avrami, M. (1939). Động học của sự thay đổi pha I. Tạp chí Vật lý Hóa học 7, 1103–1112.
Avrami, M. (1940). Động học của sự thay đổi pha II. Tạp chí Vật lý Hóa học 8, 212–224.
Avrami, M. (1941). Động học của sự thay đổi pha III. Tạp chí Vật lý Hóa học 9, 177–184.
Banaszek, J. (1989). So sánh thể tích điều khiển và phương pháp phần tử hữu hạn Galerkin cho các bài toán kiểu khuếch
tán. Truyền nhiệt số 16, 59–78.
Bennon, WD và Incropera, FP (1987). Một mô hình liên tục về động lượng, nhiệt và sự vận chuyển chất trong hệ nhị phân
chuyển pha rắn-lỏng – I. Xây dựng mô hình. Tạp chí Quốc tế về Truyền nhiệt và Khối lượng 30, 2161–2170.
Bevilacqua, A., Zaritsky, NE và Calvelo, A. (1979). Các phép đo mô học của nước đá trong thịt bò đông lạnh.
Tạp chí Công nghệ Thực phẩm 1, 237–251.
Brown, SGR (1998). Mô phỏng sự tăng trưởng hỗn hợp khuếch tán bằng phương pháp sai phân hữu hạn tự động hóa tế bào
(CAFD). Tạp chí Khoa học Vật liệu 33, 4769–4773.
Budhia, H. và Kreith, F. (1973). Truyền nhiệt bằng cách nóng chảy hoặc đóng băng trong một hình nêm. Tạp chí quốc tế của
Truyền nhiệt và truyền khối 16, 195–211.
Califano, AN và Zaritzky, NE (1997). Mô phỏng sự dẫn nhiệt đóng băng hoặc tan băng trong các miền hai chiều không đều
bằng phương pháp lưới được trang bị ranh giới. Lebensmittel-Wissenschaft và-Technologie 30, 70–76.
Campa ˜none, LA, Salvadori, VO và Mascheroni, RH (2001). Sự giảm khối lượng trong quá trình đông lạnh và bảo quản
thực phẩm không đóng gói. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 47, 69–79.
Carslaw, HS và Jaeger, JC (1959). Dẫn nhiệt trong chất rắn, tái bản lần thứ 2. Oxford: Nhà xuất bản Clarendon.
Chourot, JM, Boilereaux, L., Havet, M. và Le Bail, A. (1997). Mô hình số của quá trình tan băng ở áp suất cao: ứng dụng
vào việc tan băng trong nước. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 34, 63–75.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 77
Cleland, AC (1990). Phân tích, thiết kế và mô phỏng quy trình làm lạnh thực phẩm. Luân Đôn: Elsevier.
Cleland, DJ, Cleland, AC và Earle, RL (1987a). Dự đoán thời gian đóng băng và tan băng của các hình dạng đa chiều bằng các
công thức đơn giản. Phần 1: Hình dạng thông thường. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 10, 157–164.
Cleland, DJ, Cleland, AC và Earle, RL (1987b). Dự đoán thời gian đóng băng và tan băng của các hình dạng đa chiều bằng các
công thức đơn giản. Phần 2: Hình dạng bất thường. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 10, 234–240.
Cleland, DJ, Cleland, AC, Earle, RW và Byrne, SJ (1984). Dự đoán tốc độ đóng băng, tan băng và làm mát của chất rắn có hình
dạng tùy ý bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 7, 6–13.
Cleland, AC và Earle, RL (1977). So sánh các phương pháp phân tích và phương pháp số để dự đoán
thời gian đông lạnh của thực phẩm. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 42, 1390–1395.
Cleland, AC và Earle, RL (1979a). So sánh các phương pháp dự đoán thời gian đóng băng của hình trụ
và thực phẩm hình cầu. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 44, 958–963.
Cleland, AC và Earle, RL (1979b). Dự đoán thời gian cấp đông của thực phẩm đóng gói hình chữ nhật. tạp chí
của Khoa học Thực phẩm 44, 964–970.
Cleland, AC và Earle, RL (1982). Một phương pháp đơn giản hóa để dự đoán tốc độ gia nhiệt và làm nguội của chất rắn có hình
dạng khác nhau. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 5, 98–106.
Cleland, AC và Earle, RL (1984). Đánh giá các phương pháp dự đoán thời gian đóng băng. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 49, 1034–
1042.
Comini, G. và Del Giudice, S. (1976). Các khía cạnh nhiệt của phẫu thuật lạnh. Tạp chí truyền nhiệt 98, 543–
549.
Comini, G., Del Giudice, S. và Saro, O. (1989). Phương pháp nhiệt dung tương đương bảo toàn để dẫn nhiệt phi tuyến tính.
Trong: RW Lewis và K. Morgan, biên tập. Phương pháp số trong các bài toán nhiệt, Tập. 6, Phần 1. Swansea: Nhà xuất bản
Pineridge, trang 5–15.
Crank, J. và Nicolson, P. (1947). Một phương pháp thực tế để tích phân số các nghiệm của phương trình vi phân từng phần thuộc
loại dẫn nhiệt. Kỷ yếu của Hội Triết học Cambridge 43, 50–67.
Davey, LM và Phạm, QT (1997). Dự đoán tải nhiệt động của sản phẩm và sự giảm trọng lượng trong quá trình làm lạnh thịt bò bằng
cách sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn đa vùng. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 20, 470–482.
de Michelis, A. và Calvelo, A. (1982). Các mô hình toán học cho đông lạnh thịt bò không đối xứng. Tạp chí Khoa học Thực phẩm
47, 1211–1217.
De Vries, DA (1952). Độ dẫn nhiệt của vật liệu dạng hạt. Phụ lục 1952-1 Bản tin của Viện Điện lạnh Quốc tế trang 115–131.
De Vries, DA (1958). Truyền đồng thời nhiệt và độ ẩm trong môi trường xốp. Giao dịch của
Hiệp hội Địa vật lý Hoa Kỳ 39, 909–916.
De Vries, DA (1987). Xem xét lại lý thuyết truyền nhiệt và ẩm trong môi trường xốp. Tạp chí Quốc tế về Truyền nhiệt và Khối
lượng 30, 1343–1350.
Denys, S., Van Loey, AM và Hendrickx, ME (1997). Mô hình hóa quá trình truyền nhiệt trong quá trình đóng băng và tan băng ở
áp suất cao. Tiến bộ công nghệ sinh học 13, 416–423.
Denys, S., Van Loey, AM và Hendrickx, ME (2000). Mô hình hóa sự truyền nhiệt dẫn điện trong quá trình rã đông ở áp suất cao:
xác định nhiệt ẩn là hàm của áp suất. Tiến bộ công nghệ sinh học 16, 447–455.
Devireddy, RV, Smith, DJ và Bischof, JC (2002). Ảnh hưởng của sự vận chuyển khối lượng vi mô và sự thay đổi pha đến dự đoán
số lượng về sự đóng băng trong các mô sinh học. Tạp chí truyền nhiệt 124, 365–374.
Eyres, NR, Hartree, DR, Ingham, J., Jackson, R., Sarjant, RJ và Wagstaff, JB (1946). Việc tính toán
dòng nhiệt thay đổi trong chất rắn. Giao dịch của Hiệp hội Hoàng gia A240, 1.
Fikiin, KA (1996). Mô hình số tổng quát về sự truyền nhiệt không ổn định trong quá trình làm lạnh và đóng băng bằng phương
pháp entanpy cải tiến và công thức gần như một chiều. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 19, 132–140.
Fikiin, KA và Fikiin, AG (1998). Làm lạnh nhanh từng loại thực phẩm bằng cách thủy hóa và bơm đá. Trong: Những tiến bộ trong
hệ thống lạnh, công nghệ thực phẩm và dây chuyền lạnh, Kỷ yếu của Hội nghị IIR, Sofia (Bulgaria), Khoa học và Công nghệ
Điện lạnh, Viện Điện lạnh Quốc tế, trang 319–326. Cũng được xuất bản trên Tạp chí AIRAH (2001), 55(11), 15–18.
Fikiin, K., Tsvetkov, O., Laptev, Yu., Fikiin, A. và Kolodyaznaya, V. (2003). Các vấn đề vật lý nhiệt và kỹ thuật của quá
trình đông lạnh ngâm trái cây trong nước đá dựa trên dung dịch nước đường-etanol. Ecolibrium tháng 8, 10–14.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
78 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Hamdami, N., Monteau, JY và Le Bail, A. (2004a). Mô phỏng truyền nhiệt và truyền khối trong quá trình đông lạnh bánh mì.
Trong: Kỷ yếu ICEF9 Đại hội quốc tế lần thứ 9 về Kỹ thuật và Thực phẩm, Montpellier (CDROM).
Hamdami, N., Monteau, JY và Le Bail, A. (2004b). Mô phỏng sự truyền nhiệt và truyền khối trong quá trình
sự đóng băng của một nền ẩm xốp. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 27, 595–603.
Hossain, Md.M., Cleland, DJ và Cleland, AC (1992a). Dự đoán thời gian đông lạnh và rã đông của thực phẩm có hình dạng đa
chiều thông thường bằng cách sử dụng hệ số hình học có nguồn gốc từ phân tích. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 15, 227–234.
Hossain, Md.M., Cleland, DJ và Cleland, AC (1992b). Dự đoán thời gian đông lạnh và tan băng của thực phẩm có hình dạng
không đều hai chiều bằng cách sử dụng hệ số hình học bán phân tích. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 15, 235–240.
Hossain, Md.M., Cleland, DJ và Cleland, AC (1992c). Dự đoán thời gian đông lạnh và tan băng của thực phẩm có hình dạng
không đều ba chiều bằng cách sử dụng hệ số hình học bán phân tích. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 15, 241–246.
Illicali, C. và Holacar, M. (1990). Một cách tiếp cận đơn giản để dự đoán thời gian đông lạnh của thực phẩm có hình dạng
dị thường. Trong: WEL Spiess và H. Schubert, biên tập. Kỹ thuật và Thực phẩm, Tập. 2. Luân Đôn: Elsevier, trang 418–
425.
Jarvis, DJ, Brown, SGR và Spittle, JA (2000). Mô hình hóa quá trình hóa rắn không cân bằng trong hợp kim bậc ba: so sánh
mô phỏng sai phân tự động hữu hạn tế bào 1D, 2D và 3D. Khoa học và Công nghệ Vật liệu 16, 1420–1424.
Carslaw, HS và Jaeger, JC, biên tập. (1959). Dẫn nhiệt trong chất rắn, tái bản lần thứ 2. Oxford: Nhà xuất bản Clarendon,
P. 11 (Kirchhoff, G. (1894). Vorlesungen uber die Theorie der Warme).
Le Bail, A., Chevalier, D., Mussa, DM và Ghoul, M. (2002). Làm đông và rã đông thực phẩm ở áp suất cao:
đánh giá. Tạp chí quốc tế về điện lạnh. 25, 504–513.
Lees, M. (1976). Một sơ đồ sai phân tuyến tính ba cấp cho các phương trình parabol gần như tuyến tính. Toán học của
Tính toán 20, 516–522.
Quả chanh, EC (1979). Kỹ thuật đổi pha cho mã dẫn phần tử hữu hạn. Trong: RW Lewis và K. Morgan, biên tập. Phương pháp
số trong các bài toán nhiệt. Swansea: Nhà xuất bản Pineridge, trang 149–158.
Lovatt, SJ, Pham, QT, Loeffen, MPF và Cleland, AC (1993a). Phương pháp mới dự đoán sự thay đổi theo thời gian của tải
nhiệt sản phẩm trong quá trình làm mát thực phẩm, Phần 1: Những cân nhắc về mặt lý thuyết. Tạp chí hoặc Kỹ thuật Thực
phẩm 18, 13–36.
Lovatt, SJ, Pham, QT, Loeffen, MPF và Cleland, AC (1993b). Phương pháp mới dự đoán sự thay đổi theo thời gian của tải
nhiệt sản phẩm trong quá trình làm lạnh thực phẩm, Phần 2: Thử nghiệm thực nghiệm. Tạp chí hoặc Kỹ thuật Thực phẩm
18, 37–62.
Lucas, T., Flick, D. và Raoult-Wack, AL (1999). Hành vi khối lượng và nhiệt của bề mặt thực phẩm trong quá trình
ngâm đóng băng. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 41, 23–32.
Lucas, T., Chourot, JM, Bohuon, Ph. và Flick, D. (2001). Làm đông lạnh môi trường xốp khi tiếp xúc với chất làm đông đặc
dạng nước: mô hình số của nhiệt kết hợp và vận chuyển khối lượng. Tạp chí Quốc tế về Truyền nhiệt và Khối lượng 44,
2093–2106.
Mazur, P. (1963). Động học của sự mất nước từ tế bào ở nhiệt độ dưới 0 và khả năng đóng băng nội bào. Tạp chí Sinh lý
học Đại cương 47, 347–69.
McNabb, A., Wake, GC, Hossain, Md.M. và Lambourne, RD (1990a). Thời gian chuyển tiếp giữa các trạng thái ổn định dẫn
nhiệt, Phần I: Lý thuyết tổng quát và một số kết quả chính xác. Quán rượu không thường xuyên về Toán & Thống kê số
20, Đại học Massey.
McNabb, A., Wake, GC, Hossain, Md.M. và Lambourne, RD (1990b). Thời gian chuyển tiếp giữa các trạng thái ổn định để dẫn
nhiệt, Phần II: Lời giải gần đúng và ví dụ. Quán rượu không thường xuyên về Toán & Thống kê số 21, Đại học Massey.
Menegalli, FC và Calvelo, A. (1978). Sự phát triển đuôi gai của tinh thể băng trong quá trình đông lạnh thịt bò. Khoa học về thịt
3, 179–199.
Michelmore, RW và Franks, F. (1982). Tốc độ tạo mầm của nước đá trong nước chưa được làm lạnh và dung dịch nước của
polyethylene glycol. Sinh học lạnh 19, 163–171.
Miyawaki, O., Abe, T. và Yano, T. (1989). Một mô hình số để mô tả quá trình đông lạnh thực phẩm khi quá trình làm lạnh
quá mức xảy ra. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 9, 143–151.
Morgan, K., Lewis, RW và Zienkiewicz, OC (1978). Một thuật toán cải tiến cho các vấn đề dẫn nhiệt khi thay đổi pha. Tạp
chí quốc tế về phương pháp số trong kỹ thuật 12, 1191–1195.
M¨uller, G., M'etois, J. và Rudolph, P. (2004). Tăng trưởng tinh thể từ cơ bản đến công nghệ. Amsterdam:
Khác.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
Mô hình hóa quá trình cấp đông 79
Nahid, A., Bronlund, JE, Cleland, DJ, Oldfield, DJ, Philpott, B. (2004). Dự đoán về sự tan băng và đông lạnh của bơ được
xếp chồng lên nhau với số lượng lớn. Trong: Kỷ yếu của Đại hội Quốc tế về Kỹ thuật và Thực phẩm lần thứ 9 (ICEF 9).
CDROM Montpellier; giấy in 668 tr.
Nahid, A., Bronlund, JE, Cleland, DJ và Philpott, BA (2006). Mô hình đông lạnh từng hộp bơ. Trong: Kỷ yếu Đại hội lần thứ
11 của Liên đoàn Kỹ thuật Hóa học Châu Á Thái Bình Dương (APCChe).
Kuala Lumpur, Mã Lai, 27–30/8/2006.
Otero, L. và Sanz, P. (2000). Sự đóng băng thay đổi áp suất cao, Phần 1: Lượng băng hình thành ngay lập tức trong quá
trình này. Tiến bộ công nghệ sinh học 16, 1030–1036.
Peaceman, DW và Rachford, HH (1955). Giải pháp số của vi phân parabol và elip
phương trình. Tạp chí của Hiệp hội Toán học Công nghiệp và Ứng dụng 3, 28–41.
Phạm, QT (1984). Phần mở rộng của phương trình Plank để dự đoán thời gian đông lạnh của thực phẩm đơn giản
hình dạng. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 7, 377–383.
Phạm, QT (1985). Một phương pháp sai phân hữu hạn nhanh, ổn định vô điều kiện để dẫn nhiệt theo pha
thay đổi. Tạp chí Quốc tế về Truyền nhiệt và Khối lượng 28, 2079–2084.
Phạm, QT (1986a). Phương trình đơn giản hóa để dự đoán thời gian đông lạnh của thực phẩm. Tạp chí Công nghệ Thực phẩm 21,
209–221.
Phạm, QT (1986b). Đông lạnh thực phẩm khi có sự thay đổi về điều kiện môi trường. Tạp chí quốc tế
của Điện lạnh 9, 290–295.
Phạm, QT (1986c). Việc sử dụng điện dung tập trung trong dung dịch dẫn nhiệt phần tử hữu hạn có sự thay đổi pha. Tạp chí
Quốc tế về Truyền nhiệt và Khối lượng 29, 285–292.
Phạm, QT (1987a). Một mô hình mặt trước hội tụ để đông lạnh không đối xứng các thực phẩm dạng tấm. tạp chí
của Khoa học Thực phẩm 52, 795–800.
Phạm, QT (1987b). So sánh một số phương pháp sai phân hữu hạn cho bài toán chuyển pha.
Đại hội quốc tế về điện lạnh lần thứ 17. Viên. Tập. B, trang 267–271.
Phạm, QT (1989). Ảnh hưởng của quá trình làm lạnh quá mức đến thời gian đóng băng do sự phát triển đuôi gai của tinh thể băng. quốc tế-
Tạp chí Điện lạnh tional 12, 295–300.
Phạm, QT (1995). So sánh các phương pháp phần tử hữu hạn có mục đích chung cho bài toán Stefan. Truyền nhiệt số Phần B –
Nguyên tắc cơ bản 27, 417–435.
Phạm, QT (2001). Dự đoán thời gian làm lạnh/đóng băng/rã đông và tải nhiệt. Trong: D.-W. Mặt trời, biên tập. Những tiến bộ
trong Điện lạnh thực phẩm. Cá da trơn: Leatherhead Food RA, trang 110–152.
Pham, QT, Le Bail, A., Hayert, M. và Tremeac, B. (2005). Ứng suất và vết nứt khi đông lạnh thực phẩm hình cầu: mô hình
số. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 71, 408–418.
Pham, QT, Le Bail, A. và Tremeac, B. (2006). Phân tích ứng suất trong quá trình đông lạnh thực phẩm hình cầu.
Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 29, 125–133.
Phạm, QT và Karuri, N. (1999). Một kỹ thuật tính toán hiệu quả để tính toán đồng thời nhiệt và truyền khối trong quá trình
làm lạnh thực phẩm. Đại hội quốc tế về điện lạnh lần thứ 20 Sydney, 19–24 tháng 9 năm 1999.
Phạm, QT và Mawson, R. (1997). Di chuyển độ ẩm và kết tinh lại băng trong thực phẩm đông lạnh. Trong: MC
Erickson và YC Hung, biên tập. Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman và Hall, trang 67–91.
Phạm, QT và Willix, J. (1984). Mô hình hút ẩm thực phẩm trong kho đông lạnh. Tạp chí khoa học thực phẩm
49, 1275–1281, 1294.
Phạm, QT và Willix, J. (1990). Ảnh hưởng của số Biot và tốc độ cấp đông đến độ chính xác của một số thực phẩm
phương pháp dự đoán thời gian đóng băng Tạp chí Khoa học Thực phẩm 55, 1429–1434.
Plank, R. (1913a). Beitrage zur Berechnung und Bewertung der Gefriergeschwindigkeit von Lebensmitteln.
Zeitschrift fur die gesamte Kalte Industrie, Reihe 3 Heft 10, 1–16.
Plank, R. (1913b). Die Gefrierdauer von Eisblocken. Zeitschrift fur die gesamte Kalte Industrie 20(6), 109–
114.
Raabe, D. (2002). Máy tự động tế bào trong khoa học vật liệu có liên quan cụ thể đến mô phỏng tái kết tinh
quan hệ. Đánh giá hàng năm về nghiên cứu vật liệu 32, 53–76.
Rabin, Y. và Steif, PS (1998). Ứng suất nhiệt trong quả cầu đóng băng và ứng dụng của nó trong sinh học lạnh.
Giao dịch của ASME 65, 328–333.
Rabin, Y., Taylor, MJ và Wolmark, N. (1998). Đo giãn nở nhiệt của các mô sinh học đông lạnh
ở nhiệt độ đông lạnh. Tạp chí Kỹ thuật Cơ sinh học ASME 120, 259–266.
Riley, DS, Smith, FT và Poots, G. (1974). Sự đông đặc bên trong của các hình cầu và hình trụ tròn.
Tạp chí Quốc tế về Truyền nhiệt và Khối lượng 17, 1507–1516.
Rubinsky, B., Cravalho, EG và Mikic, B. (1980). Căng thẳng nhiệt trong các cơ quan đông lạnh. Sinh học lạnh 17,
66–73.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:26
80 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Scheerlinck, N. (2000). Phân tích sự lan truyền không chắc chắn của các mô hình truyền nhiệt và truyền khối ghép nối và
phi tuyến tính. Luận án tiến sĩ, Katholieke Universteit Leuven, trang 180–181.
Scheerlinck, N., Verboven, P., Fikiin, KA, de Baerdemaeker, J. và Nicolai, BM (2001). Tính toán phần tử hữu hạn của quá
trình truyền nhiệt thay đổi pha không ổn định trong quá trình đóng băng hoặc rã đông thực phẩm bằng phương pháp kết
hợp entanpy và biến đổi Kirchhoff. Giao dịch của Hiệp hội Kỹ sư Nông nghiệp Hoa Kỳ 44, 429–438.
Segerlind, L. (1984). Phân tích phần tử hữu hạn ứng dụng, tái bản lần thứ 2. New York: John Wiley.
Shi, X., Datta, AK và Mukherjee, Y. (1998). Ứng suất nhiệt do sự giãn nở thể tích lớn trong quá trình
đông lạnh vật liệu sinh học. Giao dịch của ASME 120, 720–726.
Shi, X., Datta, AK và Mukherjee, Y. (1999). Vết nứt do nhiệt ở vật liệu sinh học trong quá trình đóng băng nhanh.
Tạp chí ứng suất nhiệt 22, 275–292.
Thompson, JF, Warsi, ZUA và Mastin, CW (1982). Hệ tọa độ gắn biên cho phép giải số của phương trình vi phân từng phần Đánh giá. Tạp chí Vật lý tính toán 47, 1–108.
Mực, M. (1993). Sự tạo mầm của tinh thể băng bên trong tế bào sinh học. Trong: P. Steponkus, ed. Những tiến bộ trong sinh
học nhiệt độ thấp. Luân Đôn: Nhà xuất bản JAI, trang 1–52.
Trujillo, FJ (2004). Mô hình động lực học tính toán của chất lỏng về truyền nhiệt và độ ẩm trong quá trình làm lạnh thịt
bò. Luận án tiến sĩ, Trường Kỹ thuật Hóa học và Hóa học Công nghiệp, Đại học New South Wales, Sydney, Úc.
Udaykumar, HS, Mao, L. và Mittal, R. (2002). Sơ đồ giao diện sắc nét có thể tích hữu hạn cho mô phỏng tăng trưởng đuôi
gai: so sánh với lý thuyết khả năng giải quyết vi mô. Truyền nhiệt số, Phần B 42, 389–409.
Van der Sluis, SM (1993). Mô phỏng làm mát và đông lạnh các sản phẩm bánh. Kỷ yếu Hội nghị Viện Điện lạnh Quốc tế B1, B2,
D1, D2/3. Palmerston Bắc, New Zealand, 1993.
Voller, VR (1996). Tổng quan về các phương pháp số để giải bài toán chuyển pha. Trong: WJ
Minkowycz và EM Sparrow, biên tập. Những tiến bộ trong truyền nhiệt số, Tập. 1. Luân Đôn: Taylor & Francis, trang 341–
375.
Voller, VR và Prakash, C. (1987). Một phương pháp mô hình số lưới cố định cho các vấn đề chuyển pha vùng khuếch tán đối
lưu-khuếch tán. Tạp chí Quốc tế về Truyền nhiệt và Khối lượng 30, 1709–1720.
Voller, VR và Swaminathan, CR (1991). Phương pháp dựa trên nguồn tổng quát để thay đổi pha hóa rắn.
Truyền nhiệt số Phần B 19, 175–189.
Voller, VR, Swaminathan, CR và Thomas, BG (1990). Đã sửa lỗi kỹ thuật lưới cho các vấn đề thay đổi pha:
đánh giá. Tạp chí quốc tế về phương pháp số trong kỹ thuật 30, 875–898.
Woinet, B., Andrieu, J. và Laurent, M. (1998a). Nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết về mô hình cấp đông thực phẩm,
Phần 1: Mô hình truyền nhiệt. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 35, 381–393.
Woinet, B., Andrieu, J., Laurent, M. và Min, SG (1998b). Nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết về mô hình đông lạnh thực
phẩm, Phần 2: Đặc tính và mô hình hóa kích thước tinh thể băng. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 35, 394–407.
Zienkiewicz, OC và Taylor, RL (1991). Phương pháp phần tử hữu hạn. Luân Đôn: McGraw-Hill.
Zorrilla, SE và Rubiolo, AC (2005). Mô hình toán học cho quá trình làm lạnh ngâm và đông lạnh thực phẩm.
Phần I: Phát triển mô hình. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 66, 329–338.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
4 Xác định và lựa chọn nhà máy điện
lạnh, tủ đông
Andy Pearson
4.1 GIỚI THIỆU
Hệ thống làm lạnh có thể là một trong những thiết bị sử dụng điện nhiều nhất trong nhà máy thực phẩm
và chắc chắn sẽ nằm trong cơ sở lưu trữ và phân phối, nơi nó có thể chiếm tới 70% mức tiêu thụ điện
của địa điểm, vì vậy điều quan trọng là phải xác định chính xác các yêu cầu và rõ ràng để đảm bảo hoạt
động hiệu quả của nhà máy được lắp đặt. Khi thực phẩm được đông lạnh, dù là sống hay sau khi nấu, cách
đông lạnh, bao gồm nhiệt độ và tốc độ đông lạnh, có thể có ảnh hưởng đáng kể đến hình thức, chất lượng
và thời hạn sử dụng của sản phẩm. Việc đông lạnh chậm, có lẽ do thiết bị không đáp ứng các yêu cầu
thiết kế, có thể gây tổn hại đặc biệt vì nó gây ra sự phát triển của các tinh thể băng lớn bên trong
sản phẩm và có thể làm hỏng cấu trúc tế bào. Trong một số trường hợp, quá trình đông lạnh có thể làm
giảm đáng kể sự hao hụt trọng lượng, tăng giá trị sản phẩm bán ra theo trọng lượng và trong các quy
trình đặc biệt, chẳng hạn như làm kem, phương pháp đông lạnh là một phần không thể thiếu trong quy
trình sản xuất. Vì tất cả những lý do này, cần phải hết sức cẩn thận khi mua một nhà máy điện lạnh,
không chỉ để tránh những sai lầm tốn kém mà còn để tối đa hóa lợi nhuận thu được từ sản phẩm.
Các từ 'tủ đông', 'máy làm lạnh', 'kho lạnh' và 'kho lạnh' có xu hướng được sử dụng một cách lỏng
lẻo trong thị trường sản xuất thực phẩm. Đối với văn bản này, một quy ước chặt chẽ hơn, phổ biến giữa
các kỹ sư điện lạnh, sẽ được tuân theo. 'Tủ đông' không chỉ là nơi lưu trữ các sản phẩm lạnh, như thuật
ngữ này được sử dụng trong gia đình. Nó biểu thị một thiết bị được thiết kế đặc biệt để biến sản phẩm
tươi thành sản phẩm đông lạnh bằng cách dẫn nó qua quy trình đông lạnh được xác định rõ ràng. 'Máy làm
lạnh' là một loại máy tương tự, nhưng được sử dụng để làm mát sản phẩm mà không cần đông lạnh. Lưu ý
rằng 'máy làm lạnh' cũng được sử dụng để biểu thị một đơn vị làm mát chất lỏng, thường là nước, nước
muối hoặc glycol, nhưng thông thường ngữ cảnh đủ rõ ràng để chỉ ra loại máy làm lạnh nào đang được thảo luận.
'Kho lạnh' là phòng lưu trữ hoặc nhà kho được vận hành dưới 0
C để chứa các sản phẩm đông lạnh và
'phòng lạnh' cũng tương tự đối với các sản phẩm ướp lạnh. Kho lạnh thường có nhiệt độ từ
30
C tùy thuộc vào sản phẩm: thường ở khoảng
29
C đối với kem. Nhiệt độ kho lạnh phụ thuộc vào sản phẩm được bảo quản, với 0
với thịt tươi, 2
23
10
C đến
C đối với hầu hết các loại thực phẩm và xuống
C đối với sản phẩm làm lạnh thông thường và sữa và 10
C thông thường đối
C đối với các sản phẩm bánh
mì. Một số loại trái cây và rau quả yêu cầu kiểm soát nhiệt độ cụ thể, ví dụ, để điều chỉnh quá trình
chín của chuối và thường trong những trường hợp này cần có hệ thống thông gió được kiểm soát chặt chẽ
để điều chỉnh lượng khí thải trong không khí cửa hàng. Trong một số trường hợp, lượng carbon dioxide
trong khí quyển cần phải được kiểm soát. Ở những nơi khác, việc sản xuất ethylene làm tăng tốc quá
trình chín là điều đáng lo ngại.
Có thể cần một lượng đáng kể thông gió trong lành để kiểm soát lượng khí vết này trong khí quyển. Tải
làm mát cần thiết để duy trì nhiệt độ chính xác
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
82 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Thông gió không khí bổ sung vào mùa hè thường có thể chiếm một phần đáng kể trong tổng nhu cầu làm
mát, và vào mùa đông có thể cần sưởi ấm không khí bổ sung.
Trong các khu vực sản xuất, nơi mọi người làm việc trong thời gian dài, việc kiểm soát nhiệt độ
phải tính đến yêu cầu về sự thoải mái của họ. Có thể sử dụng hệ thống sưởi hồng ngoại để làm ấm con
người chứ không phải sản phẩm, và ở một mức độ nhất định, việc tránh gió lùa và sự phân tầng không
khí trong phòng có thể làm cho môi trường làm việc dễ chấp nhận hơn, nhưng các nhà thiết kế và vận
hành nên lưu ý rằng chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào việc kiểm soát nhiệt độ, vì vậy những yêu cầu
này phải được ưu tiên hơn sự thoải mái của nhân viên. Nếu có thể, thiết bị kiểm soát nhiệt độ ở
những khu vực này phải có khả năng chống giả mạo. Nếu thiết bị tạo ra luồng gió đáng chú ý khắp khu
vực làm việc thì có nhiều khả năng gây ra khiếu nại về nhiệt độ.
Có thể đạt được tốc độ không khí thấp bằng cách sử dụng các ống dẫn hoặc hệ thống tất vải để phân
phối không khí lạnh đều hơn hoặc có thể sử dụng hệ thống thông gió dịch chuyển để đưa không khí
lạnh ở mức thấp. Tuy nhiên, khu vực làm việc phải sạch sẽ nên không sử dụng ống dẫn dưới sàn và tất
vải, được thiết kế để dễ dàng tháo ra để giặt thường xuyên, được ưu tiên sử dụng hơn ống dẫn cố
định trong hầu hết các ứng dụng. Các ống dẫn ít phù hợp hơn với môi trường nhiều dầu mỡ, trong đó
việc vệ sinh ống dẫn cố định bằng hơi nước thường xuyên có thể là cách duy nhất được chấp nhận để
duy trì các tiêu chuẩn vệ sinh cho hệ thống ống dẫn.
Loại thiết bị được người thiết kế hệ thống lựa chọn sẽ có ảnh hưởng đáng kể đến lợi nhuận của
doanh nghiệp. Các hệ thống cung cấp khả năng kiểm soát nhiệt độ tốt sẽ giảm thiểu hư hỏng sản phẩm
và có thể tăng thời hạn sử dụng cũng như giá trị của sản phẩm, nhưng nếu chúng sử dụng nhiều năng
lượng hơn để chạy hoặc nếu chúng yêu cầu bảo trì và điều chỉnh thường xuyên, chúng sẽ tăng thêm chi
phí không cần thiết cho quá trình sản xuất. . Thường có sự đánh đổi giữa chi phí năng lượng và bảo
trì trong tổng chi phí vận hành của nhà máy. Ví dụ, máy nén pittông có thể mang lại hiệu suất cao
hơn máy nén trục vít, nhưng nó cũng sẽ cần phải đại tu thường xuyên hơn và tốn kém hơn để giữ cho
nó luôn ở tình trạng tốt. Nếu việc bảo trì thiết yếu này bị bỏ qua thì sự cố tốn kém có thể xảy ra
và sản lượng của toàn bộ nhà máy sẽ gặp rủi ro. Một lựa chọn quan trọng khác là giữa bình ngưng bay
hơi và làm mát bằng không khí.
Bình ngưng làm mát bằng không khí cần rất ít bảo trì nhưng thường làm tăng mức tiêu thụ điện của
nhà máy lên tới 30%. Bình ngưng bay hơi cho phép hoạt động hiệu quả hơn, nhưng theo yêu cầu của
pháp luật, chúng phải được bảo trì đúng cách bằng cách xử lý nước thích hợp để đảm bảo rằng hệ
thống không có vi khuẩn Legionella. Tệ hơn nữa, nếu việc xử lý nước bị bỏ qua, nó có thể dẫn đến hư
hỏng tốn kém cho bình ngưng do sử dụng nước quá cứng hoặc quá mềm. Chương này giải thích các yêu
cầu cơ bản của hệ thống làm lạnh cho một nhà máy thực phẩm và sau đó trình bày chi tiết một số
quyết định quan trọng cần đưa ra khi xác định nhà máy. Nó tiếp tục xem xét các vấn đề có thể phát
sinh trong quá trình đấu thầu và giải thích những lợi ích và bất lợi của các phương pháp đấu thầu
khác nhau. Ảnh hưởng của một số quyết định quan trọng đến tuổi thọ lâu dài của cây cũng được giải
thích.
4.2 CHU KỲ LÀM LẠNH
4.2.1 Chất lỏng đông lạnh
Một số quy trình đông lạnh sử dụng chất lỏng đông lạnh, thường là nitơ lỏng, để đạt được nhiệt độ
đông lạnh rất nhanh. Điều này đặc biệt thích hợp cho sản xuất quy mô nhỏ trong giai đoạn đầu phát
triển sản phẩm và quy trình vì chi phí vốn cho máy cấp đông nitơ rất thấp so với máy làm lạnh cơ
học và hệ thống dễ lắp ráp,
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, tủ đông 83
sửa đổi, mở rộng và di dời khi quá trình phát triển diễn ra. Tủ đông nitơ có thể yêu cầu ít không
gian sàn hơn hệ thống làm lạnh cơ học, giúp chúng dễ dàng lắp đặt hơn trên cơ sở thử nghiệm. Tuy
nhiên, chi phí nitơ lỏng cao do quá trình sản xuất nitơ tiêu tốn nhiều năng lượng. Khi chi phí
năng lượng tăng lên, việc sử dụng nitơ lỏng trở nên kém hấp dẫn hơn và thời gian hoàn vốn đầu tư
vào nhà máy điện lạnh trở nên ngắn hơn. Nếu nhà máy không có đủ không gian cho tủ đông cơ học,
người dùng có thể phải thực hiện một quy trình sản xuất rất tốn kém sau khi sản phẩm được thiết
lập. Cần cân nhắc một số vấn đề về phát triển quy trình khi các thử nghiệm ban đầu đang được
thiết lập. Phần lớn thiết bị cần thiết cho máy cấp đông nitơ được công ty cung cấp nitơ cung cấp
theo hợp đồng cho thuê và có thể cần phải cam kết với hợp đồng cung cấp, với số lượng nitơ tối
thiểu hoặc một khoảng thời gian tối thiểu, để thu hồi lại số lượng thiết bị cần thiết cho tủ đông
nitơ. chi phí thành lập công ty cung cấp. Carbon dioxide cũng được sử dụng cho một số sản phẩm,
mặc dù nó tạo thành bột khô khi chất lỏng được phun vào khí quyển, điều này hạn chế ứng dụng của
nó. Cũng có thể sử dụng không khí hóa lỏng tổng hợp (SLA), có ưu điểm là duy trì bầu không khí an
toàn không có nguy cơ thiếu oxy. Tuy nhiên, SLA đắt hơn nitơ lỏng, khiến nó ngày càng kém hấp dẫn
khi giá năng lượng tăng.
Hệ thốngHệmáy
thống
nén máy nén 4.2.2
Hầu hết các hệ thống lạnh công nghiệp đều sử dụng máy nén để bơm chất lỏng làm mát đến áp suất
thích hợp, thường thải nhiệt ra môi trường xung quanh. Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc vào
áp suất, với điểm sôi thấp hơn ở áp suất thấp, do đó bằng cách nén khí bay hơi từ phía lạnh của
hệ thống lạnh, có thể ngưng tụ lại ở nhiệt độ cao hơn. Trong quá trình sôi, năng lượng nhiệt được
chất làm lạnh hấp thụ ở nhiệt độ không đổi và khi khí ngưng tụ lại, năng lượng này sẽ bị loại bỏ.
Do đó, một chu trình làm lạnh cơ học có bốn bộ phận chính: thiết bị bay hơi, máy nén, thiết bị
ngưng tụ và thiết bị giãn nở, như trong Hình 4.1.
Thiết bị bay hơi làm mát sản phẩm hoặc quy trình bằng cách chạy chất làm lạnh ở áp suất đủ
thấp để đun sôi ở nhiệt độ lạnh hơn sản phẩm. Máy nén lấy khí thoát ra từ thiết bị bay hơi và
tăng áp suất để nhiệt độ sôi của chất làm lạnh tăng lên. Điều này đòi hỏi một số nguồn điện đầu
vào và công thực hiện khi nén khí được chuyển thành nhiệt bổ sung trong chất làm lạnh. Bình ngưng
đưa khí làm lạnh áp suất cao tiếp xúc với một bộ phận tản nhiệt tương đối mát và khi nhiệt được
loại bỏ khỏi khí, nó sẽ chuyển trở lại thành chất lỏng (ngưng tụ). Nhiệt lượng thoát ra khỏi khí
khi nó ngưng tụ là tổng nhiệt lượng được chiết ra từ sản phẩm hoặc quy trình và nhiệt lượng được
tạo ra trong quá trình nén. Thiết bị giãn nở là cần thiết để giảm áp suất chất lỏng xuống áp suất
bay hơi. Thông thường, thiết bị giãn nở chỉ là một van điều chỉnh dòng chảy, được gọi là van giãn
nở, nhưng trong các hệ thống phức tạp hơn, thiết bị phục hồi công việc, hoạt động giống như một
máy nén ngược, có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất của hệ thống. Thiết bị giãn nở cũng
được sử dụng để điều chỉnh dòng chất lỏng đến thiết bị bay hơi để nó không bị đầy. Trong các hệ
thống nhỏ, có thể sử dụng van điều nhiệt đơn giản, trong đó cảm biến ở đầu ra của thiết bị bay
hơi sẽ so sánh nhiệt độ ở đó với nhiệt độ đầu vào chất lỏng. Loại hệ thống này được gọi là 'mở
rộng trực tiếp' hay gọi tắt là 'DX' vì dòng chất làm lạnh đi trực tiếp từ van giãn nở đến thiết
bị bay hơi.
Dòng chảy được kiểm soát để đảm bảo đầu ra luôn ấm hơn đầu vào vài độ, cho thấy toàn bộ chất lỏng
đang bay hơi và đầu ra khô, vì vậy sự sắp xếp này đôi khi còn được gọi là 'giãn nở khô'. Ống
thoát của thiết bị bay hơi này thường cấp trực tiếp cho máy nén, vì vậy điều quan trọng là phải
ngăn chặn bất kỳ chất lỏng nào chảy vào máy nén, nơi nó có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng do làm
ngập không gian nén hoặc rửa trôi chất bôi trơn khỏi máy nén.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
84 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Ngoài
Bình ngưng làm mát bằng không khí
Van giảm
Máy thu áp suất cao
Van vua
Phòng máy
máy
nén công thức
Lọc khô hơn
Van giãn
nở
Kính ngắm
thiết bị bay hơi
Tủ đông/Phòng lạnh
Hình 4.1 Một chu trình làm lạnh đơn giản (mở rộng trực tiếp).
các bề mặt chịu lực. Các hệ thống lớn hơn có thể sử dụng hệ thống tuần hoàn được bơm, như trong
Hình 4.2; trong trường hợp này, dòng chất làm lạnh được cấp vào bình chịu áp ở phần áp suất
thấp của hệ thống và dòng này được điều chỉnh để đảm bảo rằng bình không bị quá đầy. Khi chất
lỏng được bơm, đầu ra của thiết bị bay hơi thường bị ướt, vì chất lỏng bổ sung được đưa trở
lại bình áp suất cung cấp máy bơm, hoạt động như một bộ tách chất lỏng và đảm bảo rằng đầu vào
của máy nén vẫn khô. Các hệ thống này được mô tả chi tiết hơn ở phần sau của chương. Cần lưu ý
rằng cả hai hệ thống này đều được gọi là 'hệ thống trực tiếp' vì chất làm lạnh tiếp xúc trực
tiếp với quy trình hoặc bộ trao đổi nhiệt làm mát sản phẩm. Điều này trái ngược với 'hệ thống
gián tiếp' trong đó nhà máy làm lạnh làm mát chất lỏng truyền nhiệt, thường là dung dịch glycol
hoặc muối, và chất lỏng truyền nhiệt được bơm vào bộ trao đổi nhiệt làm mát quy trình hoặc sản
phẩm. Cần phải thận trọng khi phân biệt giữa 'hệ thống trực tiếp' và 'hệ thống mở rộng trực tiếp'.
4.2.3 Hệ thống hấp thụ
Cũng có thể thay đổi điểm sôi của chất làm lạnh bằng cách kết hợp nó với chất lỏng thứ hai và
thay đổi tỷ lệ tương đối của hai thành phần khi chúng lưu thông quanh hệ thống. Chúng được gọi
là hệ thống hấp thụ và thường được sử dụng cho các thiết bị làm lạnh nước lớn.
Quá trình hấp thụ cũng có khả năng thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn đối với các nhà máy cấp đông,
nhưng những hệ thống như vậy rất hiếm gặp. Hai cặp chất lỏng phổ biến nhất là amoniac/nước và
nước/lithium bromide. Ở cặp đầu tiên, amoniac là chất làm lạnh và nhà máy có khả năng hoạt động
ở nhiệt độ thấp. Nước là chất hấp thụ Trong nước/lithium bromide
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, tủ đông 85
Ngoài
bình ngưng bay hơi
Van giảm
Máy thu áp suất cao
Van vua
Phòng máy
Van giãn nở
Máy
nén khí trục vít
Trống tăng áp/Bộ thu
LT
thiết bị bay hơi
Tủ đông/Phòng lạnh
Bơm chất lỏng
Hình 4.2 Một hệ thống bơm tuần hoàn đơn giản.
hệ thống, nước là chất làm lạnh và nhiệt độ vận hành bị giới hạn bởi điểm ba của nước,
là 0
C. Do đó, các nhà máy lithium bromide chỉ được sử dụng để làm lạnh nước và không
có khả năng vận hành ở nhiệt độ thấp. Hệ thống hấp thụ có thiết bị ngưng tụ, thiết bị
giãn nở và thiết bị bay hơi giống như hệ thống nén hơi, nhưng máy nén được thay thế bằng
thiết bị hấp thụ và tái sinh có tỷ lệ tương đối khác nhau và cho phép chất làm lạnh áp
suất thấp trong thiết bị bay hơi hấp thụ nhiệt và sau đó bị loại bỏ khỏi chất làm lạnh
áp suất cao trong thiết bị ngưng tụ. Khí từ thiết bị bay hơi được hấp thụ trong chất lỏng
mang và một máy bơm được sử dụng để nâng áp suất của dung dịch yếu này lên áp suất ngưng
tụ. Ở áp suất ngưng tụ, dung dịch được làm nóng, làm tắt khí làm lạnh, tăng cường hoặc
'tái tạo' dung dịch. Quá trình tái sinh cần khá nhiều nhiệt nên hiệu suất nhiệt của hệ
thống hấp thụ tương đối kém; tuy nhiên, nếu nhiệt có sẵn dưới dạng sản phẩm phụ từ một
quy trình khác thì hệ thống có thể vận hành rất tiết kiệm. Hệ thống ngưng tụ phải loại
bỏ nhiệt thu được từ quá trình và nhiệt được sử dụng bởi thiết bị tái sinh, do đó sẽ lớn
hơn yêu cầu đối với hệ thống nén hơi có cùng công suất. Trong các tủ lạnh hấp thụ nhỏ
trong gia đình (thiết kế cũ, hiện không được sử dụng phổ biến), sự chênh lệch áp suất
giữa bình ngưng và thiết bị bay hơi đạt được bằng cách thêm chất lỏng thứ ba, thường là
hydro, vào phần bay hơi của mạch. Do đó, áp suất riêng phần của chất làm lạnh trong thiết
bị bay hơi thấp hơn trong thiết bị ngưng tụ, tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ cần thiết để
hệ thống hoạt động mà không cần sử dụng máy bơm để chuyển dung dịch từ thiết bị hấp thụ
sang thiết bị tái sinh. Một hệ thống hấp thụ công nghiệp điển hình được thể hiện trên
hình 4.3.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
86 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Ngoài
Tháp giải
bình ngưng bay hơi
Bộ giải hấp
nhiệt
bay hơi
Giải pháp trao đổi nhiệt
Van giãn nở
Van giảm
Máy thu áp suất cao
hấp thụ
Van vua
Phòng máy
Nhiệt độ
theo tầng
Van giãn nở
trao đổi
Trống tăng áp/Bộ thu
thiết bị bay hơi
Tủ đông/Phòng lạnh
Bơm chất lỏng
Hình 4.3 Tủ đông lạnh hấp thụ.
4.3 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA
CHU KỲ LÀM LẠNH
Hiệu suất hệ thống được đánh giá bằng cách so sánh tỷ lệ nhiệt loại bỏ khỏi quy trình
với công cần thiết để đạt được lượng nhiệt loại bỏ đó. Mặc dù chúng có vẻ rất khác nhau
nhưng công vào và nhiệt ra đều là dạng năng lượng. Tỷ lệ này thường được biểu thị bằng
tốc độ loại bỏ nhiệt, được đo bằng kW, chia cho công suất đầu vào (tốc độ công việc đầu
vào), cũng được đo bằng kW. Trong một số ứng dụng, tổng năng lượng đầu vào và đầu ra,
được đo bằng kJ hoặc MJ, là phương pháp tính toán thích hợp hơn. Ví dụ, trong máy cấp
đông theo đợt, nhiệt độ vận hành sẽ cao khi bắt đầu quá trình và sẽ giảm khi quá trình
cấp đông tiến tới hoàn tất. Trong trường hợp này, thước đo tổng năng lượng (MJ/MJ) cần
thiết để hoàn thành lô sẽ hữu ích hơn tỷ lệ tức thời (kW/kW). Tỷ lệ này được gọi là hệ số
hiệu suất (CoP). Khái niệm này thường được mở rộng để bao gồm các thiết bị phụ trợ cần
thiết để hoàn thành chức năng làm lạnh, chẳng hạn như quạt và máy bơm của tháp giải
nhiệt, bơm dầu cho máy nén, quạt bay hơi và thậm chí cả đường thoát nước và máy sưởi rã
đông. Tỷ lệ mở rộng này được gọi là hệ số hiệu suất hệ thống (CoSP) và thường là một con
số nhỏ hơn CoP, thường chỉ bao gồm công suất động cơ máy nén. Ở một số thị trường, hiệu
suất được gọi là 'tỷ lệ hiệu quả năng lượng' (EER) và có thể được biểu thị bằng tấn làm
lạnh (TR) trên mỗi công suất động cơ (mã lực). Lưu ý rằng tỷ lệ này cũng có thể được đảo
ngược – thường là mã lực trên mỗi TR – sao cho giá trị lớn hơn thể hiện hiệu năng hệ
thống kém hơn. Ở Hoa Kỳ, quy ước là hiệu suất bơm nhiệt (nhiệt/công) được gọi là CoP, nhưng
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, tủ đông 87
hiệu suất làm lạnh (cũng như nhiệt/công) được gọi là EER. Bất kỳ thước đo hiệu suất cụ thể
nào cũng phải nêu rõ đó là công/nhiệt hay nhiệt/công, đặc biệt nếu đơn vị SI kW được sử dụng
cho cả hai giá trị. Trong phần còn lại của chương này, quy ước Châu Âu đã được tuân theo: CoP
được sử dụng cho hệ thống làm lạnh và bơm nhiệt, biểu thị tỷ lệ nhiệt được lấy ra so với đầu
vào công việc và nếu có bất kỳ sự mơ hồ nào, chúng được ký hiệu lần lượt là CoPr và CoPh .
Ảnh hưởng chính đến hiệu suất của hệ thống là mức độ mà nhiệt độ vận hành của chất làm
lạnh phải được nâng lên từ thiết bị bay hơi đến thiết bị ngưng tụ. Ví dụ: trong phòng lạnh,
thiết bị bay hơi có thể hoạt động ở
5
C và điều kiện thiết kế bình ngưng có thể là 35
C.
Trong máy cấp đông nhanh có cùng điều kiện bình ngưng, thiết bị bay hơi có thể hoạt động ở
45
C. Trong trường hợp sau, máy nén phải cung cấp nhiều công hơn để tăng nhiệt độ vận hành
khi mức tăng nhiệt độ tăng gấp đôi: 80 K thay vì 40 K. Vì cần có một số công đầu vào để hệ
thống hoạt động, nên cần xem xét hiệu suất 'lý tưởng', đôi khi được gọi là hiệu suất Carnot,
và so sánh hiệu suất này với hiệu suất hệ thống đang được xem xét. Hiệu suất Carnot biểu thị
hiệu suất sẽ đạt được bởi một hệ thống sử dụng chu trình lý tưởng mà không có tổn thất nhiệt
động, chẳng hạn như ma sát. Nó là một biểu hiện đơn giản của nhiệt độ bay hơi và ngưng tụ.
Được biểu thị dưới dạng hệ số hiệu suất, đó là tỷ lệ giữa nhiệt độ bay hơi tuyệt đối và mức
tăng nhiệt độ (chênh lệch giữa nhiệt độ ngưng tụ và bay hơi). Trong các ví dụ về phòng lạnh
và tủ cấp đông ở trên, Carnot CoP lần lượt là 6,7 và 2,85.
Các hệ số đạt được trong thực tế thường nhỏ hơn nhiều so với những hệ số này và sự khác biệt
giữa mức tiêu thụ năng lượng lý tưởng và thực tế đôi khi được gọi là 'exergy'.
Theo đó, hiệu quả của hệ thống làm lạnh có thể được cải thiện bằng cách đảm bảo giảm thiểu
mức tăng nhiệt độ. Tại thời điểm thiết kế, điều này đạt được bằng cách đảm bảo rằng các bộ
trao đổi nhiệt hoạt động với chênh lệch nhiệt độ càng nhỏ càng tốt; trong thực tế cũng cần
phải đảm bảo rằng mức tăng nhiệt độ được giữ ở mức thực tế tối thiểu trong các điều kiện vận
hành hiện hành. Ví dụ, nhiệt độ bình ngưng có thể giảm khi thời tiết lạnh như một biện pháp
để giảm lực nâng trung bình. Cũng có thể tăng áp suất bay hơi, ví dụ như khi tải trên hệ
thống làm lạnh glycol thấp, để cải thiện hiệu quả vận hành tổng thể. Nếu tải nhiệt có thể
giảm hoặc thậm chí loại bỏ khỏi hệ thống thì hiệu suất tổng thể có thể được cải thiện hơn nữa.
Hiệu quả của chu trình làm lạnh cơ bản được mô tả ở trên có thể được nâng cao theo nhiều
cách, thường bằng cách tăng độ phức tạp của mạch. Nếu mức tăng nhiệt độ lớn hơn 60 K thì cần
xem xét máy nén hai cấp hoặc hệ thống hai cấp (trong đó hai giai đoạn đạt được bằng máy nén
riêng biệt). Điều này là thuận lợi vì hiệu suất của máy nén là hàm của tỷ lệ áp suất và chênh
lệch áp suất, do đó bằng cách giảm từng yếu tố này thì hiệu suất của máy nén sẽ được cải
thiện. Áp suất trung gian tối ưu gần bằng giá trị trung bình hình học của áp suất hút và áp
suất xả, sao cho tỷ số áp suất ở giai đoạn thấp và giai đoạn cao là như nhau, nhưng giá trị
chính xác của áp suất tối ưu phụ thuộc vào đặc tính của máy nén và phải là tính toán cho
từng hệ thống.
Có sự khác biệt đáng kể giữa đặc tính hiệu suất của máy nén pittông và trục vít. Trong hiệu
suất đẳng entropy, hiệu suất cao nhất của máy nén trục vít có liên quan đến tỷ lệ giữa thể
tích hút và thể tích xả, được biểu thị bằng tỷ lệ thể tích, hoặc Vi .
Nếu
máy nén có tỷ lệ thể tích cao thì nó phù hợp để vận hành ở tỷ lệ áp suất cao hơn, nhưng hiệu
suất cao nhất sẽ thấp hơn so với máy có tỷ lệ thể tích thấp. Một số máy nén trục vít có thể
thay đổi tỷ số trong quá trình vận hành bằng cách thay đổi hình dạng của cổng xả nhưng điều
này có giá trị hạn chế trong các hệ thống nhiệt độ thấp vì tỷ số áp suất vận hành quá cao nên
tỷ số thể tích ở các điều kiện này luôn luôn bằng. nhỏ hơn nhiều thì giá trị tối ưu vì máy
nén trục vít thông thường không thể đạt được tỷ lệ thể tích trên 5,8.
Hậu quả của việc vận hành ở tỷ lệ áp suất cao hơn giá trị do máy nén quy định
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
88 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
hình học là áp suất trong buồng xả sẽ thấp hơn áp suất ngưng tụ nên khi cổng xả mở ra sẽ có
một dòng khí từ hệ thống vào máy nén, dẫn đến sự nén lại và do đó lãng phí một phần năng lượng.
Nếu tỷ lệ thể tích quá cao thì áp suất đạt được trong buồng xả sẽ cao hơn mức cần thiết. Sẽ có
một luồng khí đột ngột thoát ra từ máy nén khi cổng mở và trong trường hợp này năng lượng bị
lãng phí do mức tăng áp suất bên trong máy nén cao hơn mức cần thiết. Đối với máy nén lạnh nơi
áp suất xả thay đổi để phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường, tỷ lệ thể tích thay đổi có
thể cải thiện hiệu suất vài phần trăm trong mức tiêu thụ năng lượng hàng năm, nhưng nếu áp suất
xả không thay đổi nhiều, ví dụ như trong hệ thống thu hồi nhiệt, hoặc nếu hệ thống chỉ hoạt
động khi thời tiết ấm hơn thì sẽ không có nhiều lợi ích. Trong máy nén pittông, hiệu suất được
xác định bởi tỷ số áp suất vì xi lanh không được hút chân không hoàn toàn ở cuối hành trình
nén. Khi van xả đóng lại và piston trở về đáy hành trình của nó, khí dư trong thể tích khe hở
sẽ giãn nở trở lại. Điều này hạn chế lượng khí có thể đưa vào qua van hút, làm giảm hiệu suất
thể tích và cũng cần phải được nén lại, làm giảm hiệu suất đẳng entropic. Do đó, những máy nén
này cực kỳ kém hiệu quả ở tỷ lệ áp suất cao, vì thể tích quét thực tương đối nhỏ.
Trong nhà máy hai giai đoạn, có thể thích hợp sử dụng máy nén pittông ở giai đoạn áp suất
cao, nơi thể tích quét tương đối nhỏ và máy nén trục vít ở giai đoạn áp suất thấp. Trong trường
hợp này, giai đoạn thấp có thể sử dụng tỷ lệ thể tích thay đổi và giai đoạn cao có thể được
vận hành với tỷ lệ áp suất cố định để duy trì hiệu suất tốt trong nhiều điều kiện xung quanh
bằng cách thay đổi áp suất trung gian. Tuy nhiên, thường không thể sử dụng chiến lược này vì
nhà máy có 'tải phụ', ví dụ như kho lạnh hoặc nhà máy làm lạnh glycol, đòi hỏi áp suất trung
gian phải được cố định để cung cấp nhiệt độ bay hơi trung gian thích hợp. Trong trường hợp này,
có thể phù hợp nếu cung cấp một máy làm lạnh độc lập cho phụ tải để không ảnh hưởng đến chiến
lược tiết kiệm năng lượng cho nhà máy chính. Các yếu tố liên quan cần được xem xét trong trường
hợp này bao gồm kích thước tương đối của tải nhiệt, đặc tính thời gian tải cho từng bộ phận
của hệ thống và hiệu suất của máy làm lạnh độc lập có thể có.
4.4 LỰA CHỌN ĐIỆN LẠNH
Rõ ràng là hiệu suất lý tưởng của hệ thống lạnh không phụ thuộc vào chất lỏng được sử dụng làm
chất làm lạnh, bởi vì nó đơn giản là hàm số của nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ. Tuy
nhiên, một số yếu tố khiến hiệu suất hệ thống không đạt mức lý tưởng, phụ thuộc vào đặc tính
chất lỏng và do đó hiệu quả vận hành hệ thống bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi việc lựa chọn chất làm
lạnh. Lựa chọn chất làm lạnh cũng ảnh hưởng đến chi phí vốn của thiết bị cần thiết và cũng có
thể ảnh hưởng đến không gian cần thiết để đặt nhà máy. Mức chi phí vốn cần thiết cho bề mặt
trao đổi nhiệt để đạt được hiệu suất tương đương hoặc cho các bộ phận phụ trợ như bộ tiết kiệm
nhiên liệu hoặc bộ làm mát dầu cũng có thể khác nhau.
Ngoài chi phí vốn, yêu cầu về không gian và hiệu quả vận hành, mức độ bảo trì cần thiết và
chi phí cân nhắc về sức khỏe và an toàn bao gồm đào tạo phù hợp và thiết bị bảo vệ cá nhân bổ
sung cần thiết cho một số hệ thống cũng có thể bị ảnh hưởng bởi việc lựa chọn chất làm lạnh.
Đối với hầu hết các hệ thống công nghiệp, sự lựa chọn nằm giữa amoniac và halocarbon và
được xác định bằng cách xem xét quy mô hệ thống, các yêu cầu về sức khỏe và an toàn, chi phí vốn và
Machine Translated by Google
16:20
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, tủ đông 89
hiệu quả hoạt động. Nhìn chung, amoniac được ưu tiên sử dụng cho các hệ thống lớn vì chi
phí thiết bị tương đối thấp, hiệu suất sử dụng năng lượng cao và chi phí cho các thiết bị
an toàn bổ sung cần thiết chiếm một tỷ lệ nhỏ trong tổng chi phí thiết bị. Trong các hệ
thống lắp đặt nhỏ hơn, sự tiện lợi của halocacbon không cháy, không độc hại có thể lớn hơn
các yếu tố chi phí vốn và vận hành. Amoniac rất độc hại và cần tiến hành phân tích mối
nguy hiểm cụ thể khi lắp đặt, bao gồm cả ảnh hưởng của việc giải phóng lượng lớn amoniac
lên khu vực địa phương. Cần đặc biệt chú ý trong phân tích này về khoảng cách gần của văn
phòng, cửa hàng và nhà ở. Tuy nhiên, những rủi ro liên quan đến việc giải phóng amoniac
phải được xem xét cẩn thận để đảm bảo rằng thông số kỹ thuật của hệ thống được xác định
chính xác. Tử vong và thương tích nghiêm trọng là cực kỳ hiếm và không có ngoại lệ, chúng
xảy ra ngay gần nơi giải phóng amoniac, thường là do hậu quả của một số biện pháp can
thiệp bảo trì hoặc tai nạn khác. Tiêu chuẩn an toàn châu Âu về làm lạnh, EN-378, yêu cầu
lắp đặt tính năng phát hiện khí tự động trong các phòng sản xuất amoniac và nó được liên
kết với một trạm có người trực hoặc cách ly điện tự động của nguồn điện cung cấp cho phòng
nhà máy. Nó cũng được sử dụng để bắt đầu thông gió khẩn cấp cho phòng máy, thường ở tốc độ
thông gió tương đối cao. Điều này không phải để cân nhắc về độc tính mà vì amoniac dễ cháy
trong phạm vi nồng độ xác định. Người thiết kế hệ thống phải quyết định xem thông số kỹ
thuật của nhà máy có vượt quá các yêu cầu tối thiểu của tiêu chuẩn an toàn hay không. Ví
dụ, có thể thích hợp để lắp đặt các cảm biến và cảnh báo amoniac trong khu vực sản xuất
rộng lớn hoặc để cách ly nguồn điện ở các khu vực khác của tòa nhà cũng như phòng máy.
Thông thường, không cần phải báo động ở nồng độ thấp vì amoniac có mùi rất đặc biệt và gây
khó chịu ở mức không gây thương tích. Tính năng 'tự cảnh báo' này của amoniac cung cấp đầy
đủ cảnh báo về sự rò rỉ cho người dân địa phương, nhưng có thể thích hợp để đặt các cảm
biến ở những khu vực thường không có người ở để cảnh báo nguy cơ tích tụ khí độc. Phải
thực hiện các quy trình vận hành cho tất cả các hoạt động bảo trì, bao gồm cả việc sơ tán
thích hợp các khu vực lân cận trong trường hợp xảy ra sự cố rò rỉ lớn. Thiết kế các phòng
trồng amoniac cũng nên bao gồm việc cung cấp hệ thống thoát nước có đủ công suất để ngăn
dung dịch amoniac thấm vào nước ngầm tại địa phương, vì dung dịch amoniac yếu có thể gây
độc cao cho cá và các sinh vật biển khác.
Các halocacbon được sử dụng phổ biến nhất cho điện lạnh công nghiệp là R-404A và R-410A.
Chúng không được ưa chuộng đối với các hệ thống lớn vì khó giữ cho nhà máy 'bị rò rỉ' và
chất làm lạnh vốn rất đắt tiền. Chúng đặc biệt phù hợp với các hệ thống nhỏ cũng như tủ
đông và kho lưu trữ ở nhiệt độ thấp vì chúng hoạt động trên áp suất khí quyển cho đến
nhiệt độ khoảng
50
C, trong khi amoniac ở áp suất khí quyển khi sôi ở
33
C. Nếu có
thể đạt được công suất làm mát cần thiết bằng máy nén bán kín thì halocacbon đáng được xem
xét. Cần lưu ý rằng, đối với chất làm lạnh halocarbon, nếu lượng chất làm lạnh nạp vào lớn
hơn giới hạn thực tế đối với bất kỳ phòng hoặc buồng nào được phục vụ bởi hệ thống làm
lạnh thì phòng hoặc buồng đó phải được trang bị hệ thống báo động và phát hiện khí thích
hợp. Những máy dò này sẽ kích hoạt báo động nếu mức chất làm lạnh trong không gian liên
quan tăng đến giới hạn thực tế. Điều này có thể có nghĩa là yêu cầu về hệ thống phát hiện
và báo động đối với hệ thống halocarbon lớn phục vụ một số phòng nhỏ sẽ khó khăn và tốn
kém hơn đáng kể so với yêu cầu đối với hệ thống amoniac vốn chỉ yêu cầu phát hiện và thông
gió trong phòng máy.
Trong trường hợp lượng halocarbon giải phóng lớn, mối nguy hiểm chính gặp phải là ngạt
thở và ảnh hưởng của các sản phẩm độc hại của quá trình đốt cháy. Khí thải từ việc đốt
chất làm lạnh HCFC và HFC độc hại hơn đáng kể so với amoniac và phải hết sức thận trọng
khi chữa cháy trong các hệ thống này hoặc khi đang thực hiện 'các công việc nóng' như hàn
hoặc hàn đồng.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
90 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Thông thường sẽ có rất ít sự khác biệt về chi phí vốn giữa các nhà máy cỡ trung bình
với amoniac hoặc halocarbon – đối với các hệ thống rất nhỏ, halocarbon có thể sẽ rẻ hơn,
nhưng đối với các nhà máy lớn, amoniac sẽ tiết kiệm chi phí hơn.
Một rủi ro bổ sung cần được xem xét trong trường hợp lượng amoniac thải ra lớn, cùng với
tính dễ cháy và độc tính đối với con người, là nguy cơ hư hỏng sản phẩm đáng kể trong trường hợp
tiếp xúc với amoniac. Việc giảm hoặc loại bỏ lượng amoniac cần được xem xét,
ví dụ bằng cách sử dụng dung dịch glycol làm hệ thống thứ cấp. Một số nhà máy gần đây đã sử dụng
carbon dioxide trong ứng dụng này vì nó có khả năng sinh nhiệt cao hơn nhiều so với glycol,
nên các tải phụ trợ cho nhà máy như máy bơm tuần hoàn được giảm đi rất nhiều. Carbon
dioxide hoạt động ở áp suất cao, nhưng điều này sẽ không gây ra bất kỳ rủi ro nào về sức khỏe và an toàn nếu
hệ thống được thiết kế chính xác. Sẽ có yêu cầu phát hiện và báo động khí trong
các không gian được sử dụng bởi hệ thống carbon dioxide trên cơ sở giống như đối với fluorocarbons.
4.5 LỰA CHỌN HỆ THỐNG LẠNH TỐT NHẤT
CHO MỘT QUY TRÌNH
Hệ thống thích hợp nhất cho quá trình làm lạnh thường sẽ là sự dung hòa giữa
vốn và chi phí vận hành vì trong nhiều trường hợp, hệ thống đơn giản nhất sẽ không phải là hệ thống tốt nhất.
hiệu quả để hoạt động. Một số yếu tố chính phải được xem xét khi đặt ra các yêu cầu
cho một nhà máy:
Hệ thống sẽ xử lý những loại sản phẩm nào?
Hệ thống sẽ xử lý số lượng sản phẩm nào?
Điều kiện sản phẩm nào được yêu cầu ở đầu vào hệ thống?
Những hạn chế về thời gian nào sẽ được đặt ra trong quá trình này?
Điều kiện nào được yêu cầu ở lối ra?
Hiệu suất năng lượng được mong đợi của thiết bị là gì?
Không gian nào có sẵn cho thiết bị làm mát sản phẩm?
Vị trí nào có sẵn cho nhà máy cung cấp thiết bị làm mát?
Ngân sách nào được thiết lập cho việc mua lại thiết bị?
Ngân sách nào được thiết lập cho việc vận hành và bảo trì thiết bị?
4.5.1 Hệ thống sẽ xử lý những loại sản phẩm nào
Trong các cửa hàng lạnh và lạnh, nơi yêu cầu duy nhất của quy trình là bảo quản sản phẩm
ở nhiệt độ quy định thì loại sản phẩm không có ý nghĩa quan trọng, miễn là nó không thêm
độ ẩm cho không khí bảo quản. Những sản phẩm ướt như cá hoặc thịt nên được bọc lại
trước khi bảo quản lâu dài, nếu không việc mất độ ẩm sẽ làm giảm trọng lượng sản phẩm và
giảm chất lượng, mất giá trị gấp đôi. Trong tủ đông và máy làm lạnh, loại sản phẩm có nhiều
quan trọng hơn vì nó quyết định hiệu suất truyền nhiệt của sản phẩm và do đó
khả năng đông lạnh của nhà máy. Điều này sẽ được đề cập chi tiết hơn trong các chương tiếp theo;
tuy nhiên, cần lưu ý ở đây rằng hiệu suất đóng băng được xác định không chỉ bởi
tính chất nhiệt vật lý của sản phẩm, chẳng hạn như mật độ, nhiệt dung riêng, nhiệt ẩn,
dẫn nhiệt, hàm lượng nước và hàm lượng chất béo. Kích thước, hình dáng của sản phẩm
hướng mà nó được đưa vào luồng không khí và vật liệu mà nó được bao bọc
đều có thể gây ra sự gia tăng đáng kể về thời gian đóng băng. Cũng có thể có những hạn chế đối với
vận tốc không khí có thể được áp dụng cho sản phẩm, ví dụ như bánh kẹo tinh tế và điều này
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, tủ đông 91
cũng có thể dẫn đến thời gian đóng băng hoặc làm lạnh kéo dài. Nếu có thể, người thiết kế nên lưu
ý đến toàn bộ phạm vi sản phẩm có thể được xử lý bằng máy làm lạnh hoặc tủ đông và nên bao gồm
các phương tiện điều chỉnh hệ thống cơ bản để đảm bảo rằng sự mất hiệu suất là tối thiểu khi
thông số kỹ thuật của sản phẩm thay đổi. Điều này có thể bao gồm quạt có tốc độ thay đổi để thay
đổi tốc độ không khí trên sản phẩm, vách ngăn không khí có thể điều chỉnh, tốc độ đai thay đổi
hoặc kiểm soát tốc độ giảm nhiệt độ để đảm bảo rằng sản phẩm mỏng không bị đông lạnh một cách kém
hiệu quả trong máy được thiết kế cho các phần dày hơn.
4.5.2 Hệ thống sẽ xử lý số lượng sản phẩm bao nhiêu
Trong trường hợp khối lượng sản phẩm không đổi nhưng mật độ thay đổi thì thời gian cần thiết để
đông lạnh các loại sản phẩm khác nhau có thể khác nhau rất nhiều. Thông số kỹ thuật phải rõ ràng
về trọng lượng của sản phẩm cần xử lý, hình dạng vật lý của sản phẩm cũng như trọng lượng cũng
như loại thiết bị đóng gói và vận chuyển đi kèm. Tải làm lạnh trên hệ thống được tính từ trọng
lượng của sản phẩm được hệ thống xử lý trong thời gian nhất định chứ không phải thể tích của sản
phẩm.
4.5.3 Yêu cầu điều kiện sản phẩm nào ở đầu vào hệ thống
Có hai loại máy làm lạnh và đông lạnh: liên tục và theo mẻ. Tủ đông xoắn ốc và đường hầm là loại
liên tục. Sản phẩm được đưa qua chúng trên băng tải, thường đến trực tiếp từ quá trình chuẩn bị
hoặc nấu nướng. Tủ cấp đông dạng tấm và dạng thổi là loại theo mẻ, trong đó sản phẩm được nạp vào
một vị trí cố định nơi sản phẩm tồn tại trong suốt quá trình cấp đông và sau đó được lấy ra. Do
phương thức vận hành này, thời gian xếp và dỡ hàng phải được tính vào tổng thời gian của lô hàng.
Một số loại tủ đông dạng tấm có thể được tự động hóa để cung cấp một hình thức hoạt động 'bán
liên tục', nhưng chúng vẫn được xử lý theo lô vì cần phải rã đông, dỡ hàng và nạp lại trong mỗi
chu kỳ cấp đông.
Tủ đông liên tục thường phù hợp hơn với các sản phẩm nhỏ hơn với thời gian đông lạnh ngắn và
với sản phẩm ở dạng thành phẩm trong đó việc trình bày thực phẩm đông lạnh là quan trọng.
Lượng thời gian mà sản phẩm dành trong tủ đông được gọi là thời gian lưu và được điều chỉnh cho
các sản phẩm khác nhau bằng cách thay đổi tốc độ băng tải. Các sản phẩm nhỏ có hàm lượng nước
cao, chẳng hạn như rau, sẽ đông lạnh nhanh chóng và khó giữ được đặc tính của từng sản phẩm.
Trong trường hợp này, các tia không khí có thể được sử dụng để tạo ra tầng sôi để đảm bảo rằng
từng vật phẩm được đông lạnh riêng lẻ. Các sản phẩm lớn hơn và những sản phẩm chứa nhiều không
khí hơn, chẳng hạn như các sản phẩm bánh mì, sẽ cần thời gian lưu trú lâu hơn và cũng có thể cần
được xử lý nhẹ nhàng hơn để tránh hư hỏng. Như đã đề cập ở trên, việc đóng gói thực phẩm có thể
ảnh hưởng đáng kể đến thời gian đông lạnh. Ví dụ, thời gian cấp đông của thịt đã nấu chín trên
khay trong tủ đông xoắn ốc sẽ bị ảnh hưởng bởi độ sâu và chất liệu của khay. Thực phẩm chế biến
sẵn đóng gói đặc biệt khó đông lạnh vì thường có khe hở không khí giữa mặt trên của thực phẩm và
mặt dưới của nắp. Nếu có thể, nên để mở các khay cho đến khi quá trình cấp đông kết thúc, nhưng
điều này có thể không thực hiện được vì lý do vệ sinh hoặc đơn giản vì không thể dán kín gói hàng
khi trời lạnh. Nếu sản phẩm được cấp trực tiếp từ hệ thống nấu đến máy làm lạnh hoặc tủ đông thì
sẽ có lợi thế đáng kể trong việc làm lạnh trước bằng không khí xung quanh trước khi đặt vào tủ
đông. Điều này có thể đạt được bằng cách bố trí một băng tải có chiều dài hợp lý từ lò nướng đến
tủ đông, có thể có quạt làm mát thổi không khí xung quanh lên sản phẩm, thay vì đặt chúng ngay
cạnh nhau.
Tủ đông theo mẻ thích hợp cho các sản phẩm lớn hơn, đặc biệt khi chúng được bọc hoặc xếp thành
pallet. Tủ đông dạng tấm thường được sử dụng cho thịt bò đóng hộp và cả pallet được sử dụng cho
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
92 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
tải các tủ cấp đông lớn hơn, chủ yếu là để tiết kiệm thời gian xử lý sản phẩm. Chu kỳ cấp
đông của quy trình theo mẻ dài hơn so với máy cấp đông liên tục vì sẽ tiết kiệm hơn khi nhóm
sản phẩm thành các bó lớn hơn (hộp hoặc pallet) để giảm tỷ lệ giữa thời gian xử lý và thời
gian cấp đông và tối đa hóa việc sử dụng máy cấp đông. Có một lợi thế là đạt được toàn bộ
quá trình tải-đóng băng-dỡ hàng-làm sạch trong khoảng thời gian 24 giờ vì điều này phù hợp
với mô hình ca làm việc điển hình của nhà máy. Thông thường, cần phải xếp sản phẩm lên pallet
bằng các miếng đệm để tạo ra một số luồng không khí xuyên qua khối nhằm giảm thời gian cấp
đông để phù hợp với khung thời gian yêu cầu, nhưng đối với hầu hết các sản phẩm, do kích
thước của pallet, độ dẫn nhiệt của sản phẩm và Do tác dụng cách nhiệt của vật liệu đóng gói
thông thường, không thể giảm thời gian xử lý mẻ xuống dưới 12 giờ, do đó, một tủ đông thông
thường không thể xử lý nhiều hơn một mẻ mỗi ngày. Một chu kỳ cấp đông nhanh điển hình có thể
nạp vào tủ đông vào cuối buổi chiều và bắt đầu cấp đông vào giữa buổi tối. Giả sử đã đạt
được thời gian đóng băng 18 giờ, tủ đông sẽ hoạt động qua đêm và suốt sáng hôm sau cho đến
đầu giờ chiều. Điều này cho phép nó được dỡ xuống và làm sạch, sẵn sàng cho mẻ tiếp theo vào
khoảng giữa buổi chiều. Ưu điểm của chu trình này là nó phù hợp với biểu giá điện điển hình
theo thời gian trong ngày, nơi có điện rẻ nhất qua đêm, khi nhà máy đông lạnh được tải nhiều
nhất và tủ đông tắt trong khoảng thời gian đắt nhất, điển hình là 16:00 đến 19:00 giờ. Thời
gian chu kỳ của tủ đông dạng tấm thường ngắn hơn so với máy cấp đông nhanh vì sản phẩm được
đưa vào máy cấp đông ở dạng tấm để phù hợp với hình dạng của tấm và do sự tiếp xúc trực tiếp
giữa tấm và sản phẩm giúp truyền nhiệt tốt hơn so với máy cấp đông thổi khí. Đối với các sản
phẩm thịt chưa được đóng gói ở dạng khối 75 mm, thời gian cấp đông có thể dưới 1 giờ. Đối
với sản phẩm được đóng hộp ở dạng khối 150 mm, quá trình cấp đông có thể mất tới 12 giờ.
4.5.4 Những hạn chế về thời gian sẽ được đặt ra cho quy trình
Có giới hạn về khoảng thời gian tối thiểu cần thiết để đạt được sự đông đặc ở lõi sản phẩm
và được xác định bởi kích thước, hình dạng và đặc tính vật lý của sản phẩm cũng như loại bao
bì được sử dụng, nếu có. Những hạt đậu riêng lẻ trong tầng sôi có đường kính khoảng 4 mm và
sẽ đông lạnh trong vòng vài giây, trong khi đối với những miếng thịt bò được đóng gói trong
hộp các tông sóng và xếp chồng lên nhau trên các pallet thì việc truyền nhiệt từ tâm của hạt
sẽ khó khăn hơn nhiều. cản trở không khí xung quanh. Trong trường hợp sau, việc giảm đáng kể
nhiệt độ của không khí không phải là một lựa chọn khả thi; thứ duy nhất cho phép nhiệt truyền
ra khỏi khối là thời gian. Nếu cần một thông lượng sản phẩm nhất định trong quy trình, cho
dù đó là quy trình theo mẻ như máy cấp đông nhanh hay quy trình liên tục như máy cấp đông
xoắn ốc, thì cách duy nhất để đáp ứng các sản phẩm lớn, đông lạnh chậm là cung cấp sản phẩm
quan trọng. thời gian lưu lại trong tủ đông. Điều này có ý nghĩa đối với kích thước và chi
phí của tủ đông, nhưng cũng có ảnh hưởng đến kích thước của nhà máy làm lạnh. Công suất nhà
máy cần thiết để đông lạnh một tấn đậu Hà Lan sẽ rất lớn vì nhiệt lượng được loại bỏ chỉ
trong vài giây. Nếu sản phẩm là một tấn thịt bò đóng hộp được đóng gói trên pallet thì quá
trình loại bỏ nhiệt có thể mất 24 giờ hoặc hơn. Tuy nhiên, do cùng một lượng nhiệt được loại
bỏ nhưng trong thời gian dài hơn nhiều nên tải trọng mà nhà máy làm lạnh cần xử lý sẽ nhỏ
hơn rất nhiều trong trường hợp cấp đông thịt bò. Nhà máy làm lạnh cần loại bỏ cùng một lượng
nhiệt trong 24 giờ trong tủ đông thịt cũng như lượng nhiệt được loại bỏ trong 40 giây trong
tủ đông hạt đậu sẽ chỉ bằng 0,1% kích thước của tủ đông hạt đậu. Điều này có nghĩa là nhà
máy làm lạnh sẽ chỉ có kích thước bằng 0,1% kích thước của tủ đông hạt đậu. Trong thực tế,
các tải phụ như quạt chiếm một phần đáng kể trong tổng số, do đó, sự khác biệt về kích thước
của nhà máy ít lớn hơn ví dụ này, nhưng cần phải rõ ràng rằng việc đông lạnh 1 tấn đậu Hà
Lan và 1 tấn thịt bò đóng hộp cần có nhà máy làm lạnh. có kích thước rất khác nhau.
Machine Translated by Google
16:20
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, cấp đông 93
4.5.5 Lối ra cần có điều kiện gì
Thông số kỹ thuật của tủ đông, máy làm lạnh phải nêu rõ tình trạng đầu ra dự kiến của sản
phẩm. Trong tủ đông, người ta thường nói rằng nhiệt độ lõi sản phẩm phải đạt đến nhiệt độ
nhất định trong một khoảng thời gian xác định. Nhiệt độ bề mặt sẽ giảm xuống trong khoảng
vài kelvin so với nhiệt độ không khí hoặc tấm trong vòng vài phút kể từ khi bắt đầu quá
trình đóng băng, và đó là dấu hiệu rất kém về tiến trình của quá trình đóng băng.
Đối với nhiều sản phẩm, nhiệt độ lõi chỉ có thể được đo bằng thử nghiệm phá hủy bằng đầu
dò nhiệt độ, do đó không thể điều khiển thiết bị dựa trên nhiệt độ này và chu trình đóng
băng dựa trên thời gian trôi qua cố định, với một số thử nghiệm phá hủy đối với một số
mẫu. vào cuối chu kỳ để cung cấp xác minh. Nhiệt độ lõi
18
C thường được sử dụng làm
tiêu chí chấp nhận cho tủ đông. Đây không phải là một giá trị bất hợp lý, mặc dù nó bắt
nguồn từ điểm đóng băng của hỗn hợp dung dịch muối và tuyết (được xác định bằng 0 trên
thang Fahrenheit) và do đó không liên quan trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Điều cần
thiết là toàn bộ khối lượng của sản phẩm đã trải qua quá trình thay đổi pha điểm đóng
băng và mục tiêu
18
C thường được chứng minh trên cơ sở nó cho phép có một số khoảng
thời gian để thay đổi tốc độ đóng băng tùy thuộc vào vị trí sản phẩm trong tủ đông và các
biến thể trong dòng không khí, nhiệt độ không khí và truyền nhiệt bề mặt. Với điều kiện
là không có tác động bất lợi nào, người xác định hệ thống nên xem xét liệu nhiệt độ lõi
cao hơn một chút có được chấp nhận hay không, vì có thể tiết kiệm năng lượng đáng kể khi
chấp nhận lõi ở
15
C, hoặc thậm chí cao tới
10
C và hoặc giảm thời gian đóng băng
hoặc tăng nhiệt độ không khí. Việc đông lạnh một phần sản phẩm rồi đặt vào kho lạnh để
'hoàn thiện' là không tốt cho chất lượng cũng như hiệu quả của sản phẩm và không được
chấp nhận. Sản phẩm cũng phải được đông lạnh đủ tốt để có thể xử lý mà không làm hỏng bề
mặt hoặc bao bì của sản phẩm. Bao bì cũng có thể bị hư hỏng do ngưng tụ hơi nước đóng
băng trên bề mặt sản phẩm nếu nó được để ở khu vực lạnh bất kỳ lúc nào trước khi đưa vào
kho lạnh. Nếu điều này là không thể tránh khỏi thì nên xem xét việc hút ẩm khu vực làm
lạnh gần cửa ra của tủ đông.
4.5.6 Hiệu suất năng lượng dự kiến của thiết bị
Rất khó để đưa ra các yêu cầu cụ thể, chính xác về hiệu suất năng lượng của thiết bị làm
lạnh vì có rất nhiều loại hiệu suất có thể tùy thuộc vào các yếu tố như kích thước và
loại thiết bị bay hơi, cách sử dụng thiết bị và cách thức sử dụng. nó được duy trì. Tuy
nhiên, điều quan trọng là phải chú ý đến số liệu tiêu thụ điện năng do các nhà thiết kế
và nhà thầu hệ thống đề xuất vì các quyết định được đưa ra ở giai đoạn mua hàng rất khó
và tốn kém khi sửa đổi sau này. Mỗi nhà thầu cho một dự án phải cung cấp thông tin chi
tiết về kích thước của thiết bị bay hơi và bình ngưng cũng như mức tiêu thụ năng lượng dự
kiến của máy nén và các thiết bị phụ trợ. Những điều này nên được so sánh giữa các nhà
cung cấp tiềm năng và nên đưa ra các lựa chọn chi phí phù hợp để có các thiết kế thay thế
hiệu quả hơn. Thông số kỹ thuật của hệ thống phải bao gồm phương pháp đo mức tiêu thụ
điện năng của nhà máy. Tối thiểu đây phải là máy đo năng lượng kWh cho từng bộ phận chính
của thiết bị và nếu có thể, thông tin này phải được tích hợp vào bất kỳ hệ thống giám sát
đồ họa nào để việc phân tích hiệu suất được thực hiện dễ dàng nhất có thể. Những tính
năng này không tốn kém khi thêm vào hệ thống ở giai đoạn trước khi ký hợp đồng, nhưng
chúng có thể rất tốn kém khi trang bị thêm. Nếu có thể, nhà máy phải được cấu hình để ghi
lại mức tiêu thụ năng lượng liên quan đến sản lượng sản phẩm và hiển thị kết quả dưới
dạng bảng hoặc đồ họa để tạo thuận lợi cho việc so sánh hiệu suất.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
94 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
4.5.7 Không gian dành cho thiết bị làm mát sản phẩm là bao nhiêu
Máy làm lạnh và làm lạnh chia làm 2 loại cơ bản như đã mô tả ở trên: theo mẻ và liên tục.
Trong cả hai trường hợp, tổng không gian cần thiết cho một đơn vị chức năng lớn hơn nhiều so với
kích thước vật lý của sản phẩm được đông lạnh. Đối với tủ đông nổ, bộ làm mát không khí có thể
lớn; chiếm tới 25% diện tích của tủ đông và cũng phải cung cấp không gian cho luồng không khí đi
qua sản phẩm và quay trở lại bộ làm mát không khí. Lối vào bộ làm mát phải phù hợp với loại thiết
bị xử lý vật liệu được sử dụng: đối với các sản phẩm nhỏ hơn, khay gắn trên xe đẩy có giá đỡ
thường được sử dụng, nhưng tải trọng lớn hơn thường cần xe nâng pallet hoặc xe nâng để di chuyển
chúng. Việc bố trí sản phẩm trong tủ đông phải có không gian để xe tải di chuyển nhưng cũng phải
đảm bảo luồng không khí đều khắp tất cả các sản phẩm.
Tủ đông xoắn ốc thường yêu cầu diện tích nhỏ hơn nhưng cao hơn tủ đông dạng đường hầm.
Trong cả hai trường hợp, phải có đủ không gian xung quanh tủ đông để bảo trì, kể cả trong trường
hợp thiết bị amoniac, yêu cầu xả dầu từ thiết bị bay hơi.
Tủ đông dạng đường hầm dài và hẹp, nhưng có thể bố trí nhiều đường chuyền để giảm chiều dài tổng
thể. Luồng không khí thường xuyên qua đường dẫn sản phẩm và nếu có thể chia đường hầm thành các
vùng nhiệt độ thì một số thiết bị có thể chạy ở nhiệt độ bay hơi cao hơn. Ngoài ra, nếu luồng
không khí được thiết kế để di chuyển dọc theo chiều dài của đường hầm thì có thể đạt được nhiệt
độ không khí tăng cao hơn, do đó thể tích không khí có thể giảm, dẫn đến giảm đáng kể công suất
quạt. Tuy nhiên, trong trường hợp này, điều kiện bay hơi được xác định bởi nhiệt độ không khí cần
thiết ở phần lạnh nhất của mạch không khí.
4.5.8 Vị trí nào có sẵn cho nhà máy cung cấp thiết bị làm mát
Đối với các tủ đông nhỏ, thường có công suất từ 10 kW trở xuống, thiết bị làm lạnh có thể được
tích hợp sẵn trong tủ đông. Nếu thiết bị được làm mát bằng không khí thì tải nhiệt gần gấp đôi
công suất làm mát sẽ được áp dụng cho hệ thống làm mát phòng. Ngoài ra, có thể sử dụng thiết bị
làm mát bằng nước kết nối với tòa nhà, hệ thống nước lạnh hoặc glycol. Tải nhiệt lên tới khoảng
20 kW có thể được xử lý bằng thiết bị ngưng tụ; một gói chứa máy nén và bình ngưng có thể được
đặt ngoài trời hoặc trong khoảng trống trên mái nhà. Đối với các tủ đông lớn hơn, hệ thống làm
lạnh sẽ ở xa và có thể được đặt trong phòng thực vật chuyên dụng. Chi phí vốn và chi phí năng
lượng cho việc lắp đặt sẽ giảm bằng cách đặt phòng máy càng gần tủ đông càng tốt, giữ cho đường
ống chạy càng ngắn càng tốt. Phải luôn cân nhắc khi bố trí sàn nhà xưởng ở giai đoạn thiết kế tòa
nhà đến vị trí nhà máy làm lạnh. Các hệ thống lớn có thể sử dụng bơm tuần hoàn, vì vậy nó phải
được cung cấp trong thiết kế đường ống để chất lỏng chảy ngược trở lại bình bơm trong phòng máy.
Nếu điều này là không thể thì có thể bố trí bình bơm gần tủ đông và chạy ống hút khô trở lại
phòng máy nơi đặt máy nén, bình ngưng và thiết bị phụ trợ. Vị trí ống hút phải được phối hợp với
các dịch vụ khác để đảm bảo hệ thống làm lạnh hoạt động đáng tin cậy và hiệu quả. Các dịch vụ
khác cũng có thể có các yêu cầu chức năng cụ thể, chẳng hạn như bẫy trong đường dẫn hơi nước hoặc
khả năng làm sạch đường ống, do đó cần có cách tiếp cận tích hợp để thiết kế dịch vụ để đảm bảo
vận hành chính xác. Điều này khó có thể xảy ra nếu mỗi nhà thầu được phép lắp đặt thiết bị của
mình ở nơi họ chọn trên cơ sở 'ai đến trước được phục vụ trước'.
4.5.9 Ngân sách dành cho việc mua thiết bị là bao nhiêu
Trước khi tiến hành đấu thầu, nhóm dự án có thể đặt ra kỳ vọng về giá thiết bị bằng cách chia nhỏ
yêu cầu của họ thành các hạng mục chức năng riêng biệt và
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, tủ đông 95
ước tính chi phí để xây dựng và lắp đặt từng cái. Ước tính này, ngay cả khi được tính toán cẩn thận
với lời khuyên của chuyên gia, vẫn phải luôn được coi là hướng dẫn chứ không phải là một khoản cố định.
Các tình huống có thể thay đổi trong quá trình đấu thầu hoặc có thể đưa ra thông tin bổ sung mang lại
khả năng nâng cao đáng kể năng lực hoặc hiệu quả của hệ thống. Nhóm dự án cũng phải lưu ý rằng chi
phí vốn có thể tăng cao nếu có những thay đổi về đặc điểm kỹ thuật bất kỳ lúc nào trong vòng đời dự
án.
Ngân sách nên xem xét giá mua thiết bị làm lạnh, các chi phí liên quan như cơ sở hạ tầng điện và
xử lý vật liệu cũng như công việc kết cấu liên quan, bao gồm cả vỏ cách nhiệt nếu cần.
4.5.10 Ngân sách dành cho việc vận hành và bảo trì thiết bị là bao
nhiêu
Như đã đề cập trước đây, rất khó để đánh giá mức tiêu thụ năng lượng cụ thể của tủ đông vì nó phụ
thuộc vào sản lượng cũng như nhiệt độ môi trường. Tương tự, chi phí bảo trì cũng khó dự đoán chính
xác; tuy nhiên, điều này không có nghĩa là không thể so sánh hợp lệ giữa các báo giá cạnh tranh. Mỗi
đề xuất cần được đánh giá và xếp hạng theo chi phí năng lượng, số giờ bảo trì cần thiết, mức tiêu thụ
vật liệu và các chi phí vận hành khác như hóa chất xử lý nước. Sau khi được xếp hạng, có thể áp dụng
các hệ số chi phí cho từng thành phần của ngân sách hoạt động để tính được chi phí hoạt động hàng năm
gần đúng. Cách tiếp cận này cũng mang lại lợi ích kép là cho phép so sánh giữa các hồ sơ dự thầu và
cung cấp một số phương tiện đánh giá khả năng hoàn vốn đối với chi phí bổ sung cho thiết bị hiệu quả
hơn hoặc dễ bảo trì hơn.
4.6 XÂY DỰNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Thông số kỹ thuật phải nêu rõ những gì được mong đợi ở thiết bị. Sản lượng sản phẩm và phạm vi các
loại sản phẩm phải được đưa ra và nếu có thể, phải xác định mức độ mà nhà máy dự kiến sẽ đối phó với
sự thay đổi so với các giá trị này. Mặc dù điều này có thể làm cho thiết kế cơ bản đắt hơn một chút
nhưng nó có thể tránh được những thay đổi thiết kế tốn kém trong giai đoạn xây dựng dự án và nó sẽ
cho phép sự linh hoạt hơn trong việc sử dụng nhà máy khi nó đi vào hoạt động. Điều này có thể tránh
được nhu cầu nâng cấp tốn kém sau thời gian hoạt động ngắn. Thông số kỹ thuật cần xác định môi trường
vận hành, bao gồm nhiệt độ và độ ẩm tối đa và tối thiểu xung quanh; tuy nhiên, nếu không biết những
điều này thì người thiết kế có thể đưa ra ước tính dựa trên vị trí địa điểm. Trong những trường hợp
này, tất cả các nhà thầu phải được yêu cầu chào giá theo các yêu cầu giống nhau để việc so sánh giá
thầu không bị sai lệch. Cần xác định mức độ mà thiết bị sẽ hoạt động khi tải một phần vì nó có thể
cần phải cung cấp các phương tiện bổ sung và những điều này có thể có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của
hệ thống. Ví dụ, một hệ thống cung cấp khả năng làm lạnh cho tủ đông xoắn ốc chạy liên tục từ sáng
thứ Hai đến tối thứ Sáu cũng có thể cung cấp cho kho lạnh liền kề. Hệ thống phải có khả năng cung cấp
khả năng làm mát cho kho lạnh khi tủ đông không hoạt động hoặc phải có sẵn phương tiện làm mát thay
thế cho kho lạnh khi tủ đông không hoạt động.
Ngoài yêu cầu về nhà máy ban đầu, cần cân nhắc đến việc mở rộng trong tương lai, nhưng trong
trường hợp này trừ khi các kế hoạch trong tương lai được xác định rõ ràng và khó có thể thay đổi thì
việc chi quá nhiều tiền cho dự phòng sẽ mang lại rất ít lợi ích. Nói chung, cần xác định kích thước
các bình chứa, chẳng hạn như bình chứa áp suất cao, để mở rộng trong tương lai, nhưng có lẽ không
đáng để mua thêm máy nén hoặc công suất thiết bị bay hơi trong giai đoạn đầu của dự án. Công suất
ngưng tụ cần được xem xét thêm. Nếu lắp đặt toàn bộ công suất bình ngưng ở giai đoạn đầu
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
96 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
của một dự án sẽ mang lại lợi ích ngắn hạn về chi phí vận hành nếu có thể vận hành nhà máy ở
áp suất ngưng tụ thấp hơn. Ngoài ra còn có nguy cơ là hiệu suất của nhà máy bị suy giảm khi
các bình ngưng hoặc bình thu được bổ sung sau này. Có thể đảm bảo hoạt động chính xác của nhiều
bình ngưng và bình thu, nhưng hệ thống đường ống kết nối rất phức tạp và có nhiều nguy cơ dẫn
đến hoạt động kém hiệu quả và không ổn định. Có thể có cơ sở để xác định kích thước của kết
cấu thép ban đầu cho phù hợp với việc thay thế bình ngưng và bình thu bằng các bộ phận lớn hơn
tại thời điểm mở rộng, nhưng nếu điều này được thực hiện thì hệ thống sẽ ngừng hoạt động trong
khi thực hiện thay đổi.
Các hạn chế về không gian cho việc lắp đặt phải được xác định rõ ràng trong thông số kỹ
thuật và vị trí của phòng máy so với tủ đông phải được thiết lập và cố định càng sớm càng tốt.
Việc lắp đặt sẽ thành công nhất nếu các yêu cầu về hệ thống làm lạnh được đội thiết kế quy
trình sản xuất và xây dựng đánh giá đầy đủ để có thể đạt được thiết kế tích hợp đầy đủ.
Bản đặc tả cũng phải cụ thể về các yêu cầu pháp lý bắt buộc đối với dự án và khách hàng
phải hiểu rõ về ý nghĩa của những yêu cầu này. Tại Vương quốc Anh, hầu hết các dự án lắp đặt
điện lạnh công nghiệp đều được điều chỉnh bởi Quy định quản lý và thiết kế xây dựng (CDM) và
nếu việc lắp đặt tại địa điểm mất hơn 30 ngày hoặc liên quan đến hơn 500 ngày công thì phải
thông báo cho Cơ quan quản lý an toàn và sức khỏe. CDM đặt ra các yêu cầu pháp lý đối với chủ
sở hữu quy trình, được gọi là 'người sử dụng' trong các quy định, ngay cả trước khi dự án bắt
đầu. Việc lắp đặt công nghiệp có lẽ cũng phải tuân theo Quy định an toàn hệ thống áp suất
(PSSR) và Quy định về thiết bị áp lực (PER). PSSR yêu cầu lập kế hoạch kiểm tra cho thiết bị
thuộc trách nhiệm của 'người dùng' và thiết bị phải được kiểm tra theo kế hoạch bằng văn bản
trước khi đưa vào sử dụng và hàng năm sau đó.
4.7 QUY TRÌNH ĐẤU THẦU
Cách truyền thống để mua sắm một nhà máy điện lạnh là chỉ định một nhóm cố vấn chuyên môn, lập
bản tóm tắt cho các nhà cung cấp tiềm năng, mời thầu kín cho thiết bị được mô tả trong bản tóm
tắt, đánh giá các hồ sơ dự thầu đã nhận và chọn một nhà thầu thành công để cung cấp thiết bị
cần thiết. Quá trình này tưởng chừng đơn giản nhưng lại ẩn chứa nhiều cạm bẫy và trong một số
trường hợp còn phản tác dụng. Ví dụ, hiện nay người ta nhận thấy rằng đấu thầu theo cách này
sẽ khuyến khích xung đột hơn là hợp tác giữa các thành viên trong nhóm dự án và thường có thể
dẫn đến sự chậm trễ, tranh chấp hoặc vượt ngân sách. Mỗi bên được hệ thống nhắc nhở phải quan
tâm đến lợi ích của chính họ chứ không phải của khách hàng hoặc nhóm dự án và thường cách duy
nhất để nhà thầu phụ cải thiện hiệu quả tài chính của dự án là cắt giảm hoặc tiết kiệm theo
cách khác . Quá trình đấu thầu này diễn ra chậm, cần từ 2 đến 6 tháng để chuẩn bị tóm tắt,
thêm 2 tháng để các nhà thầu tiềm năng chuẩn bị đấu thầu và thêm một tháng để phân tích hồ sơ
dự thầu và lựa chọn nhà thầu. Trong quá trình 9 tháng này, dự án sẽ được tiến hành và thường
thiết kế được yêu cầu vào thời điểm ký hợp đồng phụ sẽ khác biệt đáng kể so với kế hoạch mà
nhà thầu phụ đã tính toán chi phí. Quá trình này cũng có xu hướng tạo ra chuỗi mệnh lệnh dài
từ khách hàng thông qua các cố vấn chuyên môn đến nhà thầu chính và nhà thầu phụ. Với gói thầu
chuyên môn như điện lạnh, khách hàng thường cảm thấy thất vọng vì thiếu ảnh hưởng đối với công
việc do nhà thầu điện lạnh hợp đồng phụ thay mặt họ thực hiện, nhưng nếu khách hàng trực tiếp
hướng dẫn nhà thầu phụ, hoặc thậm chí gợi ý rằng anh ta có thể làm như vậy, anh ta sẵn sàng
yêu cầu bồi thường về sự chậm trễ và các chi phí bổ sung có thể phát sinh ở bất kỳ đâu trong
chuỗi hợp đồng. Sự thất vọng này là
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, cấp đông 97
được giải quyết một phần bằng cách sử dụng Hợp đồng quản lý thay vì Hợp đồng xây dựng truyền thống.
Trong Hợp đồng Quản lý, một nhà thầu quản lý duy nhất được chỉ định và anh ta đặt các gói hợp đồng
xây dựng với tất cả các ngành nghề tham gia vào dự án. Điều này mang lại cho khách hàng cơ hội gặp
gỡ với tất cả các nhà thầu thi công và khuyến khích trao đổi thông tin tự do hơn, giúp dễ dàng đối
phó hơn với những thay đổi muộn trong kế hoạch dự án.
Một Nhà thầu quản lý tốt nhận ra rằng vai trò của mình khác biệt đáng kể so với Nhà thầu chính
truyền thống và sẽ đảm bảo đạt được đầy đủ lợi ích của loại hợp đồng này, nhưng thông thường, việc
quản lý hợp đồng được xử lý theo cách giống hệt như hợp đồng xây dựng, và những lợi ích tiềm năng
không được hiện thực hóa. Trong những trường hợp này, khách hàng có thể được miễn thắc mắc tại sao
mình lại trả tiền cho một mắt xích bổ sung trong chuỗi mệnh lệnh.
Ở mức độ tổng quát hơn, phương thức đấu thầu truyền thống cũng có vấn đề. Đầu tiên, đặc tả được
chuẩn bị bởi một nhóm thiết kế, những người này không chịu trách nhiệm cuối cùng hoặc thậm chí
không tham gia vào hoạt động của hệ thống. Họ có xu hướng gắn bó với các ý tưởng thiết kế đã được
thử nghiệm và thử nghiệm, đồng thời sẽ cản trở sự đổi mới bất cứ khi nào nó có xu hướng đưa họ từ
vùng an toàn của họ đến nơi chưa biết. Sau đó, thiết kế của họ sẽ được mỗi nhà thầu làm lại, có khả
năng đưa ra nhiều lựa chọn và sự khác biệt giữa các giá thầu, trước khi chọn được người thực hiện
lại thiết kế cuối cùng cho phù hợp với các yêu cầu hiện đã được thiết lập trong quá trình đấu thầu kéo dài.
Tệ hơn nữa, cứ mỗi người đấu giá thành công sẽ có ít nhất hai hoặc ba người không thành công.
Chi phí đấu thầu của họ phải được thu hồi từ các dự án mà họ giành được – vì vậy tổng chi phí cho
ngành còn bị đẩy lên cao hơn nữa. Tổng cộng, mỗi dự án được đấu thầu theo cách này được thiết kế ít
nhất ba lần và thường có tới sáu lần, bao gồm cả nỗ lực của các nhà thầu không thành công.
Trong những năm gần đây đã có nhiều bài viết về một cách tiếp cận khác đối với hợp đồng xây
dựng, thường được gọi là 'hợp tác'. Trong tình huống hợp tác, nhóm được chỉ định trước khi bắt đầu
dự án, ở cấp độ nhà thầu phụ chuyên môn. Nhóm này đăng ký một phương pháp, sau đó thống nhất một bộ
thông số vận hành và đặt ngân sách cho dự án. Khi điều này đã được thực hiện, thiết kế chi tiết sẽ
được hoàn thành bởi các chuyên gia khác nhau trao đổi thông tin cùng với khách hàng. Khi thiết kế
chi tiết hoàn tất, ngân sách sẽ được đánh giá lại và sau khi nó được chấp nhận, công việc dự án sẽ
bắt đầu. Từ thời điểm này, dự án có thể đi theo mô hình hợp đồng truyền thống – thường là Hợp đồng
quản lý – hoặc có thể tiếp tục theo một lộ trình ít thông thường hơn. Trong một hợp đồng sổ sách mở
có hai giai đoạn. Đối với đấu thầu mở, nhà thầu phụ sẽ trình bày bảng phân tích chi tiết về chi
phí, bao gồm báo giá thiết bị và hợp đồng phụ. Chúng được đánh dấu bằng tỷ lệ phần trăm đã thỏa
thuận để đưa ra tổng giá cho dự án. Đây trở thành giá cố định, trọn gói trong hợp đồng.
Đối với hợp đồng mở, khả năng hiển thị chi phí sẽ được áp dụng cho đến khi hoàn thành hợp đồng,
thường có phương pháp đã được thống nhất để xử lý chi phí vượt mức và chi tiêu dưới mức cho từng
chi tiết đơn hàng riêng lẻ. Một cách tiếp cận phổ biến là thỏa thuận về một 'mức giá tối đa được
đảm bảo', trong đó, ngoại trừ những thay đổi về thiết kế, chi phí dự án được giới hạn. Nếu kết quả
cao hơn mức trần thì nhà thầu sẽ trả phần chênh lệch: nếu nó thấp hơn mức trần thì kết quả sẽ được
chia giữa khách hàng và nhà thầu phụ. Điều này sẽ có hiệu quả nếu cả hai bên đều có tinh thần tích
cực và miễn là ngân sách ban đầu được tất cả mọi người chấp nhận như một ước tính hợp lý. Một lợi
thế nữa của việc hợp tác là nó thúc đẩy mối quan hệ lâu dài và nếu dự án là dự án mới nhất trong
một chuỗi dài các dự án lắp đặt thành công thì giai đoạn lựa chọn nhà thầu chỉ là một trường hợp
xác nhận nhóm trước đó. Khách hàng nên kiểm tra xem các thành viên chủ chốt của các nhóm dự án
trước đó có tham gia lần nữa hay không và có thể yêu cầu tài liệu tham khảo về bất kỳ thành viên
mới nào trong nhóm, nhưng nếu có lịch sử các dự án thành công trước đó giữa hai bên thì cũng chẳng
ích gì khi lãng phí năng lượng vào việc này. điều tra những gì đã được biết đến. Một trong những
lợi ích chính của việc bắt đầu một dự án trên cơ sở thỏa thuận hợp tác là nó tạo ra mức độ tin cậy
cao giữa tất cả những người tham gia vào quá trình phát triển.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
98 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Ở đầu đối diện của thang đo tin cậy-nghi ngờ là đấu thầu điện tử. Đây là một phương thức đấu
thầu được thiết kế để mang lại chi phí ban đầu thấp nhất có thể cho khách hàng, bằng cách yêu cầu
tất cả các nhà thầu đăng giá thầu của họ lên một trang web. Các nhà thầu được cho biết mức giá thấp
nhất là bao nhiêu và giá thầu hiện tại của họ nằm ở vị trí nào trong bảng xếp hạng. Nếu họ chọn làm
như vậy họ có thể giảm giá và tăng cơ hội thành công. Trong một số hồ sơ dự thầu điện tử, khách
hàng có nghĩa vụ phải chấp nhận giá thầu thấp nhất, trừ khi có vấn đề với việc nộp hồ sơ kỹ thuật;
ở những nơi khác có tuyên bố rõ ràng rằng không có nghĩa vụ đó và khách hàng có thể chọn bất kỳ giá
thầu nào mình muốn. Lỗ hổng lớn nhất của đấu thầu điện tử là nó được hình thành dựa trên hai tiền
đề sai lầm: thứ nhất, tất cả các nhà cung cấp đều có năng lực và năng lực như nhau để đáp ứng các
yêu cầu của khách hàng, và thứ hai, họ đều khao khát công việc như nhau. Quá trình này yêu cầu
thông số kỹ thuật rất chi tiết trước khi chuẩn bị giá và tất cả các nhà thầu phải xác nhận rằng họ
đang đấu thầu theo thông số kỹ thuật. Trong quy trình đấu thầu điện tử, không có cách nào để một
trong các nhà thầu tăng thêm giá trị cho đề xuất của họ, chẳng hạn như bằng cách cung cấp thiết bị
ngưng tụ lớn hơn. Bất cứ điều gì làm tăng giá cơ bản đều bất lợi cho họ. Khối lượng công việc hiện
tại của nhà thầu là một vấn đề phức tạp hơn: nếu một nhà thầu rất im lặng, anh ta có thể chấp nhận
mức lãi thấp hơn cho dự án so với một công ty vốn đã bận rộn. Thật là ngây thơ khi cho rằng các nhà
thầu đều có năng lực như nhau và thành công như nhau, do đó, nhìn chung hoạt động kinh doanh của
người trả giá thấp khá im ắng vì anh ta kém thành công hơn đối thủ cạnh tranh. Nếu một khách hàng
được hỏi liệu anh ta có muốn giá thấp hay không, anh ta có thể sẽ nói có. Tuy nhiên, nếu được hỏi
liệu anh ta có muốn mua từ nhà thầu kém thành công nhất và do đó là nhà thầu tuyệt vọng nhất trong
danh sách hay không thì câu trả lời có thể sẽ khác. Câu trả lời cho vấn đề nan giải này là phải có
quy trình kỹ thuật và kiểm tra kỹ lưỡng trước khi phát hành hồ sơ mời thầu; tuy nhiên, quá trình
này tốn thời gian và tốn kém, đồng thời vẫn để lại cho khách hàng một nhà thầu đang tìm mọi cơ hội
để tiết kiệm tiền cho chi phí dự án của mình nhằm thu lại một số lợi nhuận. Kết luận rõ ràng là đấu
thầu điện tử là một cách phù hợp để mua hàng hóa trên một thị trường rộng lớn, nhưng không phù hợp
với việc xây dựng hợp đồng phụ chuyên biệt với một số lượng hạn chế các nhà cung cấp. Nếu lý do duy
nhất mà khách hàng áp dụng đấu thầu điện tử là để đảm bảo nhà thầu phụ của họ trung thực thì tốt
hơn họ nên cố gắng thúc đẩy mối quan hệ tích cực và tin cậy hơn.
Cho dù sử dụng quy trình đấu thầu nào thì quyết định phải được đưa ra trước khi bắt đầu dự án và
không thể thay đổi giữa chừng trong quá trình này. Phân tích các hồ sơ dự thầu nhận được cho dù là
kết quả của một cuộc đấu thầu kín, do các đệ trình kỹ thuật hỗ trợ đấu thầu điện tử hoặc là một
phần của giai đoạn phát triển thiết kế hợp tác phải luôn bao gồm việc xem xét mức tiêu thụ năng
lượng và chi phí vận hành, đồng thời phải kết hợp các mối nguy hiểm và nghiên cứu khả năng hoạt
động để đảm bảo rằng khái niệm này không mắc phải những sai lầm đắt giá. Thông thường, hazop (nghiên
cứu về mối nguy hiểm và khả năng vận hành) không được tiến hành cho đến khi hợp đồng được ký kết,
khi đó việc thay đổi thiết kế sẽ trở nên tốn kém và gây ra sự chậm trễ. Một nhược điểm của đấu thầu
truyền thống và đấu thầu điện tử là thiết kế trước hợp đồng thường không đủ chi tiết để có thể thực
hiện phân tích chi tiết. Với hazop được tích hợp vào quá trình phát triển thiết kế trước hợp đồng,
nhiều yêu cầu có thể được đưa vào với chi phí thấp hoặc không mất thêm chi phí.
4.8 CÁCH THIẾT KẾ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG
Bước đầu tiên trong việc thiết kế một hệ thống lạnh hiệu quả là loại bỏ mọi tải nhiệt không cần
thiết. Những điều này có thể rõ ràng như máy sưởi điện hoặc các nguồn năng lượng đầu vào khác,
nhưng cũng có thể bao gồm việc mở cửa và sự xâm nhập của hơi ẩm khác. Ví dụ, độ ẩm quá cao gây ra
sự ngưng tụ hoặc đóng băng trên thiết bị bay hơi thể hiện tải nhiệt đáng kể. Nếu điều này có thể
được loại bỏ bằng cách chạy ở nhiệt độ cao hơn, bằng cách hút ẩm hoặc kiểm soát tốt hơn các máy tạo
ẩm thì có thể tiết kiệm đáng kể hiệu suất hệ thống. Các
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
Xác định và lựa chọn nhà máy điện lạnh, cấp đông 99
Bước tiếp theo là đảm bảo rằng mức tăng nhiệt độ càng nhỏ càng tốt bằng cách định cỡ chính xác bộ
trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi và bình ngưng. Điều này phải tính đến hoạt động tải một phần
và với thiết kế cẩn thận, nó không cần thêm nhiều vào chi phí vốn của dự án. Mỗi bộ phận tiêu thụ
năng lượng, chẳng hạn như máy nén, quạt và máy bơm cần được xem xét theo cách riêng của nó và
được lựa chọn sao cho hiệu quả nhất có thể, bao gồm cả việc sử dụng các động cơ hiệu quả, nếu có thể.
Yếu tố cuối cùng trong thiết kế hiệu quả là bao gồm các điều khoản cần thiết để đảm bảo rằng hiệu
suất ban đầu có thể được duy trì trong suốt vòng đời của nhà máy. Điều này sẽ bao gồm việc cung
cấp đủ các điểm giám sát về nhiệt độ, áp suất và công suất để cho phép vận hành lại hệ thống như
một phần của chương trình bảo trì định kỳ, cung cấp quyền truy cập để kiểm tra, bảo trì và bố trí
thiết bị để thúc đẩy hoạt động hiệu quả. Nếu có thể, nhà máy máy nén nên được đặt càng gần tải
càng tốt để giảm thiểu sự sụt giảm áp suất đường hút. Cũng phải cẩn thận với vị trí của các bình
ngưng, đặc biệt là các loại làm mát bằng không khí, để đảm bảo giảm thiểu sự tuần hoàn của không
khí ấm.
4.9 CÁCH THIẾT KẾ ĐỂ BỀN VỮNG MÔI TRƯỜNG LÂU DÀI
Ngoài những cân nhắc về hiệu quả năng lượng được nêu ở trên, còn có một số khía cạnh khác về tính
bền vững cần được xem xét trong thiết kế hệ thống lạnh. Vì phần lớn thất thoát chất làm lạnh được
báo cáo là có liên quan đến các hỏng hóc lớn của thiết bị nên hệ thống phải được thiết kế để có
lượng chất làm lạnh nạp vào càng nhỏ càng tốt, đồng thời lưu ý đến nhu cầu vận hành hiệu quả,
đáng tin cậy. Phải có khả năng gạn và thu hồi chất làm lạnh một cách an toàn và thuận tiện. Cần
xem xét hậu quả của việc vô tình giải phóng chất làm lạnh qua đường ống thoát nước, rò rỉ hoặc
van xả, đặc biệt khi có ảnh hưởng đáng kể đến môi trường địa phương và cần lưu ý rằng chất làm
lạnh được giải phóng cũng sẽ chứa dầu và do đó có thể gây ra các tác động cục bộ. ô nhiễm ngay cả
sau khi nó đã bốc hơi.
Chất làm lạnh và dầu xả ra khỏi hệ thống phải được xử lý như chất thải được kiểm soát và xử lý
phù hợp.
4.10 CÁCH THIẾT KẾ LINH HOẠT TRONG SỬ DỤNG
Người thiết kế nên xem xét hậu quả của những thay đổi trong hoạt động của hệ thống khi nó được bố
trí lần đầu tiên và nếu có thể nên đưa ra những dự phòng cho những sửa đổi trong tương lai.
Điều này không chỉ bao gồm việc bổ sung thêm tải nhiệt mà còn có thể bao gồm những thay đổi về
mức nhiệt độ vận hành hoặc di dời thiết bị của nhà máy. Nếu có thể và khi ngân sách cho phép,
kích thước đường ống phải được giữ ở mức lớn nhất có thể để có thể di chuyển tải. Độ dày cách
nhiệt trên ống làm lạnh phải phù hợp khi vận hành ở nhiệt độ thấp.
Cần cân nhắc việc cung cấp thảm sưởi chống đóng băng ở các khu vực lạnh nếu có bất kỳ khả năng
nào chúng sẽ được chuyển đổi thành tủ đông hoặc kho lạnh trong tương lai. Giải pháp thay thế là
sàn sẽ phải được nâng lên để có thể đặt tấm sưởi, việc này có thể tốn thời gian, rắc rối và tốn
kém. Khi máy nén nhiệt độ thấp có thể được sử dụng ở điều kiện lạnh thì kích thước động cơ phải
được tăng lên tương ứng, vì mức tiêu thụ điện của một cỡ máy nén nhất định sẽ cao hơn nhiều khi
vận hành ở điều kiện lạnh. Cũng cần có đủ nguồn cung cấp điện để vận hành ở điều kiện lạnh, nếu
điều này có thể xảy ra. Tất cả các điều khoản này đều tốn kém, vì vậy cần phải sử dụng phán đoán
để xác định liệu cơ hội thay đổi có biện minh cho chi phí tăng thêm hay không.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 5 tháng 3 năm 2008
16:20
100 khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
4.11 BẢO DƯỠNG VÀ VẬN HÀNH THIẾT BỊ LẠNH
Thiết bị làm lạnh phải có khả năng hoạt động hiệu quả trong nhiều năm mà không gặp sự cố, nhưng
cũng cần phải bảo trì cẩn thận. Tác động của băng, độ ẩm và sự tiếp xúc với thời tiết có thể có
tác động bất lợi đến tính toàn vẹn cơ học của nhà máy, có thể dẫn đến hoạt động không đáng tin
cậy. Sự hao mòn trên các bộ phận nhỏ như van điện từ và bộ điều chỉnh áp suất có thể dẫn đến những
trục trặc tốn kém, ví dụ như ở các trạm van xả băng bằng khí nóng, vì vậy các bộ phận đó phải được
kiểm tra và thay thế thường xuyên khi cần thiết. Trong nhiều trường hợp, việc giám sát tình trạng,
chẳng hạn như tình trạng chất bôi trơn hoặc độ rung, có thể được sử dụng để kéo dài thời gian giữa
các lần đại tu tốn kém, nhưng phải cẩn thận với một số thiết bị khi hỏng hóc đột ngột, không có
bất kỳ cảnh báo trước nào và gây ra hậu quả tốn kém. Ví dụ, việc đại tu máy nén pittông được yêu
cầu thường xuyên. Nếu những điều này không được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất máy nén
thì có nguy cơ các lò xo nhỏ trong thiết bị tải có thể bị gãy và rơi vào xi lanh máy nén. Điều này
có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng vượt xa giá trị của việc đại tu và không có biện pháp giám
sát tình trạng nào có thể dự đoán được loại hư hỏng này. Máy nén trục vít phù hợp hơn với việc
theo dõi tình trạng, vì độ mòn của ổ trục có thể được theo dõi và lập kế hoạch bảo trì để phù hợp
với các biến đổi về sản xuất và tải trọng.
Đối với chất làm lạnh fluorocarbon (khí f) cần có chế độ kiểm tra rò rỉ thường xuyên trên hệ
thống lạnh có lượng nạp lớn hơn 3 kg. Chỉ thị f-gas của Châu Âu, được đưa ra vào năm 2007, yêu cầu
kiểm tra rò rỉ hàng năm nếu hàm lượng chất làm lạnh trong hệ thống trên 3 kg, 6 tháng một lần nếu
trên 30 kg và 3 tháng một lần nếu trên 300 kg. Nên kiểm tra rò rỉ thường xuyên hơn nếu muốn tránh
tổn thất tốn kém và vận hành không hiệu quả. Việc cung cấp hệ thống phát hiện khí trong phòng máy
không thể thay thế cho việc kiểm tra rò rỉ kỹ lưỡng, vì có thể thất thoát một lượng đáng kể chất
làm lạnh mà không ghi nhận bất cứ điều gì trên máy phát hiện khí. Đối với các hệ thống khí f phân
bố rất lớn, có thể chia hệ thống thành các phần nhỏ và kiểm tra kỹ lưỡng từng phần nhỏ bằng cách
luân phiên trong một tháng. Khuyến cáo rằng một số loại thử nghiệm rò rỉ trên các hệ thống lớn nên
trở thành một phần của thói quen hàng tuần.
Các thiết bị bay hơi và bình ngưng phụ thuộc vào luồng không khí tốt để tiếp tục hoạt động nên
được kiểm tra thường xuyên và làm sạch nếu cần thiết. Luật pháp yêu cầu phải xử lý nước ngưng tụ
bay hơi để kiểm soát vi khuẩn có hại, nhưng cũng cần xem xét ảnh hưởng của cặn hoặc ăn mòn để đảm
bảo thiết bị hoạt động lâu dài và đáng tin cậy. Thông thường, cặn xảy ra ở các khu vực nước cứng
và hiện tượng ăn mòn phổ biến hơn ở các khu vực nước mềm, nhưng nếu sử dụng chất làm mềm nước thì
nguy cơ ăn mòn sẽ tăng lên mặc dù nguồn nước chính là cứng.
Việc kiểm tra chức năng của các thiết bị an toàn được yêu cầu hàng năm theo quy định về an toàn
của hệ thống áp suất. Sẽ là hợp lý nếu mở rộng phạm vi kiểm tra ngoài quy định của pháp luật đối
với các hoạt động kiểm tra này và bao gồm kiểm tra chức năng kiểm soát hệ thống và báo cáo về hoạt
động của nhà máy. Nếu cần thiết, do hiệu quả hoạt động kém, nên tiến hành vận hành lại để đưa nhà
máy trở lại hiệu quả ban đầu.
Mặc dù nhà máy làm lạnh có những mối nguy hiểm cụ thể khi làm việc với chất lỏng dễ bay hơi,
nhiệt độ thấp, ngạt thở hoặc ngộ độc và làm việc với chất lỏng áp suất cao nhưng vẫn có nhiều mối
nguy hiểm khác cần được xem xét, bao gồm làm việc trên cao, nâng vật nặng, làm việc với điện và
làm việc trong điều kiện khắc nghiệt. một môi trường ồn ào. Những mối nguy hiểm này phải được đưa
vào bất kỳ đánh giá rủi ro nào đối với việc vận hành hoặc bảo trì nhà máy làm lạnh.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
5 quy trình đóng băng mới nổi và mới lạ
Kostadin Fikiin
5.1 CẦN ĐỔI MỚI QUY TRÌNH TRONG NGÀNH ĐÔNG LẠNH THỰC PHẨM ĐỂ NÂNG CAO SỨC KHỎE
VÀ CHẤT LƯỢNG CUỘC SỐNG CỦA CON NGƯỜI
Như đã biết, nóng và lạnh đều có bản chất vật lý giống nhau. Mặc dù vậy, họ đã đóng những vai trò khác
nhau trong sự phát triển của nền văn minh nhân loại. Prometheus, vị anh hùng thần thoại đã ban ngọn lửa
thần thánh Olympus cho nhân loại, được tôn vinh trong những tác phẩm thi ca và âm nhạc bất hủ. Tuy nhiên,
những người tiên phong tạo ra máy làm lạnh nhân tạo và trao nó cho nhân loại vẫn chưa được ca ngợi trong
một tác phẩm nghệ thuật như một lời tri ân. Trong nhiều thiên niên kỷ, cái lạnh chủ yếu gắn liền với mùa
đông, bệnh tật và sự khốn khổ của con người hơn là với khả năng bảo tồn vật liệu sinh học đã được chứng
minh. Gần đây hơn, trong thế giới công nghiệp hóa, tủ lạnh thực phẩm đã trở thành một công cụ đắc lực để
cải thiện chất lượng cuộc sống.
Điện lạnh không có giải pháp thay thế cạnh tranh để duy trì nguồn dinh dưỡng của nhân loại. Sản lượng
thực phẩm trên toàn thế giới đạt gần 5 tỷ tấn mỗi năm, trong đó khoảng 2 tỷ tấn cần chế biến trong tủ
lạnh, nhưng chỉ có 400 triệu tấn được làm lạnh lại một cách hiệu quả. Làm lạnh là một yếu tố không thể
thiếu của hầu hết các kỹ thuật sau thu hoạch hoặc sau khi giết mổ để xử lý các mặt hàng thực phẩm có nguồn
gốc thực vật hoặc động vật, trong khi đông lạnh đã được thiết lập và công nhận là phương pháp thương mại
tối ưu để bảo quản lâu dài các đặc tính chất lượng tự nhiên của thực phẩm dễ hư hỏng. thực phẩm, từ đó tạo
thành một phần quan trọng của nền kinh tế toàn cầu và phúc lợi của người dân. Về tiền bạc, mỗi năm toàn
cầu đầu tư vào thiết bị điện lạnh là hơn 170 tỷ USD, trong khi toàn bộ thực phẩm đông lạnh có giá 1200 tỷ
USD (vượt 3,5 lần ngân sách quân sự Hoa Kỳ). Hiện có khoảng 700–1000 triệu tủ lạnh gia dụng và 300.000.000
m3 kho lạnh trên khắp thế giới. Sản lượng toàn cầu hàng năm của các loại thực phẩm đông lạnh khác nhau là
khoảng 50 triệu tấn (cộng với 20 triệu tấn kem và 30 triệu tấn cá), với mức tăng trưởng đáng chú ý là 10%
mỗi năm. Do đó, điện lạnh chiếm khoảng 15% lượng điện tiêu thụ trên toàn thế giới, từ đó quyết định phần
lớn sự bền vững kinh tế toàn cầu (về hiệu quả sử dụng năng lượng và thân thiện với môi trường).
Các bên liên quan đến điện lạnh thực phẩm và các chuyên gia chuỗi lạnh là thành viên của Ủy ban Codex
Alimentarius của FAO/WHO và đóng vai trò quan trọng trong các hội nghị thượng đỉnh mang tính lịch sử của
các nhà lãnh đạo thế giới ở Montreal, Kyoto và Johannesburg (chuyên về vấn đề suy giảm tầng ozone, hiện
tượng nóng lên toàn cầu và phát triển bền vững). Điện lạnh và dây chuyền lạnh là một trong những ưu tiên
hàng đầu của Hội đồng An toàn Thực phẩm của Tổng thống Hoa Kỳ. Trong khi nền kinh tế của các quốc gia công
nghiệp hóa lãng phí 25–30% sản lượng thực phẩm dễ hư hỏng của họ do dây chuyền lạnh không hoàn hảo hoặc
thiếu, thì mức độ tai hại của những tổn thất nông nghiệp như vậy ở các nước đang phát triển là nguyên nhân
chính gây ra tình trạng suy dinh dưỡng.
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
102 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Thế kỷ 21 đặt ra những thách thức mới cho ngành thực phẩm đông lạnh toàn cầu.
có thể được tóm tắt như sau:
Mặc dù khả năng đầy hứa hẹn của một số công nghệ đông lạnh mới nổi (được trình bày chi tiết trong chương
này) thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu và nhà công nghiệp, nhiều cải tiến như vậy vẫn chưa được thực
hiện trong thực tiễn công nghiệp thông thường.
Cả kỹ thuật đóng băng thông thường và mới đều có tiềm năng đáng kể để tối ưu hóa hơn nữa bằng cách sử
dụng các công cụ thử nghiệm và mô hình hóa tiên tiến cũng như làm phong phú thêm hiểu biết lý thuyết về
các hiện tượng cơ bản (ví dụ: truyền nhiệt, dòng chất lỏng và các quá trình sinh hóa).
Việc sản xuất hàng đông lạnh và nghiên cứu khoa học liên quan vẫn còn nhiều hạn chế
có sức hấp dẫn khoa học đối với chuyên gia trình độ cao và chuyên gia trẻ so với các ngành công nghệ cao
(như công nghệ thông tin, điện tử, truyền thông, công nghệ sinh học…).
Các nước đang phát triển trên thế giới cần nhiều công suất làm lạnh hơn và thiết bị đông lạnh thực phẩm rẻ
tiền hơn để giúp nền kinh tế của họ cạnh tranh hơn trên thị trường toàn cầu.
Đồng thời, danh tiếng cao về đông lạnh là một trong những kỹ thuật bảo quản an toàn nhất và có giá trị dinh
dưỡng nhất không nên tạo ra cảm giác sai lầm về sự an toàn tuyệt đối và không nên làm mất đi sự cẩn thận và
siêng năng khi quản lý chuỗi cung ứng đông lạnh (IIR, 1986, 1999; Kennedy, 2000). Trong khi đông lạnh làm giảm
đáng kể các hiện tượng có hại trong thực phẩm, một số phản ứng vật lý và sinh hóa vẫn xảy ra và trầm trọng
hơn nếu các điều kiện chế biến và xử lý thích hợp không được duy trì trong toàn bộ dây chuyền sản xuất, bảo
quản, vận chuyển, phân phối, bán lẻ và hộ gia đình. xử lý các mặt hàng đông lạnh khác nhau có nguồn gốc thực
vật hoặc động vật bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận tích hợp từ trang trại đến bàn ăn .
Ngành công nghiệp thực phẩm hiện đại thúc đẩy nghiên cứu và đổi mới, chủ yếu giải quyết việc chế biến, bảo
quản và cung cấp bền vững các loại thực phẩm và đồ uống an toàn, chất lượng cao, tốt cho sức khỏe hơn cho
người tiêu dùng. Trong bối cảnh đó, công nghệ đông lạnh thực phẩm là một yếu tố quan trọng và chưa được khai
thác triệt để trong quá trình sản xuất và bảo quản thực phẩm bền vững cũng như quản lý chuỗi thực phẩm liên
quan. Tầm quan trọng này tăng lên rõ rệt do sự mở rộng liên tục của chuỗi thực phẩm truyền thống sang các thị
trường mới và các nền kinh tế mới nổi trên khắp thế giới. Do đó, các biện pháp thiết yếu cần được thực hiện
để nâng cao năng lực chuyên môn và khuyến khích sự cam kết mạnh mẽ hơn của công chúng đối với các cuộc điều
tra về đông lạnh thực phẩm. Điều quan trọng là làm cho các cơ quan công quyền và các nhà hoạch định chính sách
thực phẩm nhận thức rõ hơn về những nỗ lực chuyên môn mang tính thời sự của các nhà khoa học và nhà công
nghiệp điện lạnh trên toàn thế giới. Do đó, các cơ quan tài trợ có liên quan (chẳng hạn như Ủy ban Châu Âu)
đã hỗ trợ một số dự án nghiên cứu liên quan đến đông lạnh thành công mà sản phẩm và việc triển khai công
nghiệp của chúng giúp giảm tổn thất sau thu hoạch, kéo dài thời hạn sử dụng và chất lượng thực phẩm đông lạnh
tốt hơn, đầu tư thấp hơn và chi phí vận hành, tiết kiệm năng lượng cao hơn và nâng cao tính thân thiện với môi
trường (Fikiin, 2003).
5.2 TIẾNG ANH VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC LÀM ĐÔNG THÔNG THƯỜNG
Đầu thế kỷ XX, nhiều người đã thử nghiệm các phương pháp cơ học và hóa học để bảo quản thực phẩm. Là một quy
trình công nghiệp, đông lạnh nhanh bắt đầu có lịch sử gần 80 năm trước khi Clarence Birdseye tìm ra cách đông
lạnh nhanh thực phẩm và phân phối chúng.
Machine Translated by Google
17:27
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Các quá trình đóng băng mới và mới nổi 103
Tế bào bị thu nhỏ
và mô bị phá hủy
Màng tế bào
Tinh thể băng
dòng nước
Sau khi đông lạnh chậm
Mô ít bị hư hỏng hơn với
Tế bào
tính toàn vẹn được duy trì
Tế bào tự nhiên
Kết tinh và
Sự di chuyển của nước
trong quá trình đóng băng
Sau khi đông lạnh nhanh
Hình 5.1 Tác động quan trọng của tốc độ đông lạnh đến chất lượng sản phẩm cuối cùng (Fikiin, 2003).
tới công chúng – một trong những bước tiến quan trọng nhất từng được thực hiện trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Trong thời gian ở Bắc Cực, Birdseye quan sát thấy sự kết hợp giữa băng, gió và nhiệt độ thấp gần như đóng băng
ngay lập tức những con cá vừa đánh bắt. Quan trọng hơn, ông cũng phát hiện ra rằng khi nấu và ăn những con cá
đông lạnh nhanh như vậy, chúng hầu như không khác biệt về hương vị và kết cấu so với khi còn tươi. Sau nhiều năm
làm việc, Birdseye đã phát minh ra một hệ thống đóng gói cá, thịt hoặc rau đã được sơ chế vào các thùng các tông
phủ sáp, sau đó được đông lạnh nhanh dưới áp suất (Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 1.773.079, 1930). Sau đó, ông chuyển
sang tiếp thị và một số dự án kinh doanh đã được bắt đầu sản xuất, vận chuyển và bán thực phẩm đông lạnh (ví dụ:
xây dựng tủ đông hai tấm và tủ trưng bày hàng tạp hóa; cho thuê toa chở hàng đông lạnh để vận chuyển bằng đường
sắt; và bán lẻ sản phẩm đông lạnh ở Springfield Massachusetts, vào năm 1930). Những thành tựu công nghệ này đã
tạo nên dây chuyền lạnh đầu tiên trên thế giới dành cho thực phẩm đông lạnh (Fikiin, 2003).
Do đó, đông lạnh nhanh tiếp tục được áp dụng như một phương pháp thương mại rộng rãi để bảo quản lâu dài các
loại thực phẩm dễ hỏng, giúp cải thiện cả sức khỏe và sự tiện lợi của hầu hết mọi người ở các nước công nghiệp
hóa. Tốc độ đông lạnh ảnh hưởng mạnh mẽ đến chất lượng của thực phẩm đông lạnh, trong đó hàm lượng nước chiếm ưu
thế cần được đông lạnh nhanh chóng ở dạng tinh thể hạt mịn nhằm ngăn ngừa sự hình thành mô tế bào và ức chế
nhanh quá trình vi sinh và enzyme hư hỏng (Hình 5.1).
Những cân nhắc cơ bản về truyền nhiệt (Fikiin, 2003) gợi ý rõ ràng rằng có thể đạt được việc rút ngắn thời
gian đóng băng mong muốn và đạt được thông lượng cao của thiết bị làm lạnh bằng: (i) nhiệt độ môi chất làm lạnh
thấp hơn (thường đòi hỏi chi phí đầu tư và vận hành lớn hơn cho các máy làm lạnh được sử dụng); (ii) tăng cường
hệ số truyền nhiệt bề mặt (bằng cách tăng vận tốc môi chất làm lạnh và nhiễu loạn lớp biên, tham gia vào các
hiệu ứng thay đổi pha bề mặt và ít đóng gói hơn);
Machine Translated by Google
17:27
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
104 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Tấm bay hơi
(Một)
Sản phẩm cần đông lạnh
Van giãn nở
Máy nén
Bình ngưng
(b)
(c)
Tấm đông lạnh
Xi lanh
Liên kết mặt
bích hàn
thủy lực
Khung
Tấm áp
lực
Góc
Tấm
tấm
đông lạnh
Miếng đệm
Vòi nước
Bu lông
nâng
Đầu làm lạnh
Van xả dầu (cả
hai đầu)
(d)
(e)
Hình 5.2 Hệ thống đông lạnh nhiều tấm.
và (iii) giảm kích thước của các đồ vật được làm lạnh (bằng cách đông lạnh từng sản phẩm nhỏ hoặc cắt
những sản phẩm lớn thành từng miếng nhỏ một cách thích hợp).
Như được trình bày chi tiết trong Chương 4 và 6–8, tủ đông thổi khí và đông nhiều tấm được sử
dụng phổ biến nhất, trong khi hệ thống hóa lỏng không khí được sử dụng cho IQF của các sản phẩm nhỏ
(Hình 5.2, 5.3 và 5.5). Việc áp dụng IQF đông lạnh (Hình 5.4) vẫn còn rất hạn chế do giá khí hóa lỏng
được sử dụng cao.
5.2.1 Hệ thống đông lạnh tầng sôi
Quá trình hóa lỏng không khí (Hình 5.5) đã được nghiên cứu rộng rãi và sử dụng thương mại với mức
độ phổ biến ngày càng tăng trong suốt 50 năm qua (Fikiin và cộng sự, 1965, 1966, 1970; Fikiin, 1969,
1979, 1980 ) . Nguyên lý đóng băng này sở hữu nhiều tính năng hấp dẫn, bao gồm:
Tốc độ đông lạnh cao do kích thước nhỏ và khả năng chịu nhiệt của sản phẩm IQF, bề mặt truyền
nhiệt tổng thể lớn của thực phẩm ở dạng lỏng và hệ số truyền nhiệt bề mặt cao.
Machine Translated by Google
17:27
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Các quy trình cấp đông mới và mới nổi 105
(Một)
Đường hầm
(b)
Tủ đông
Tủ đông xoắn ốc
Hình 5.3 Hệ thống cấp đông bằng khí thổi.
Chất lượng tốt của các sản phẩm đông lạnh có hình thức hấp dẫn và không dính vào nhau.
Tính liên tục và khả năng tự động hóa hoàn toàn của quá trình cấp đông.
Mặc dù có những ưu điểm này nhưng phương pháp đóng băng tầng sôi bằng không khí vẫn có một số nhược điểm như:
Sự cần thiết của các nhà máy làm lạnh hai giai đoạn (sử dụng số lượng lớn chất làm lạnh gốc CFC-, HCFC- hoặc
HFC có khả năng làm suy giảm tầng ozone đáng kể hoặc tiềm năng nóng lên toàn cầu) để duy trì nhiệt độ bay
hơi khoảng
45
C, cần chi phí đầu tư và điện năng cao .
(b)
Phun nitơ lỏng
(Một)
Ngâm trong nitơ lỏng
Hình 5.4 Hệ thống đông lạnh.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
106 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
Giường tầng sôi
(Một)
(b)
Giường tầng sôi
Không khí lạnh
Sản phẩm
đông lạnh
hết
Máy thổi
Không khí
(c)
Hình 5.5 Hệ thống đông lạnh tầng sôi.
Hệ số truyền nhiệt bề mặt và tốc độ đóng băng thấp hơn so với phương pháp ngâm.
Cần luồng không khí có tốc độ và áp suất cao, dẫn đến mức tiêu thụ điện năng của quạt lớn.
Một số tổn thất độ ẩm trên bề mặt sản phẩm và sự đóng băng nhanh chóng của bộ làm mát không khí, gây
ra bởi sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa sản phẩm và chất làm lạnh bay hơi.
Độ nhạy quá mức của các thông số quy trình đối với hình dạng, khối lượng và kích thước của sản phẩm,
đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận, cụ thể cho từng mặt hàng thực phẩm riêng biệt.
5.2.2 Làm lạnh bằng cách ngâm
Việc đông lạnh ngâm trong môi trường làm lạnh chất lỏng không sôi là một phương pháp nổi tiếng có một số
ưu điểm quan trọng: tốc độ truyền nhiệt cao, hệ thống tinh thể đá mịn trong thực phẩm, thông lượng lớn,
chi phí đầu tư và vận hành thấp (Tressler, 1968; Fleshland và Magnussen, 1990; Lucas và Raoult-Wack,
1998; Fikiin và cộng sự, 2001). Các ứng dụng ngâm đã bị hạn chế do sự hấp thu chất tan không được kiểm
soát của các sản phẩm được làm lạnh và các vấn đề vận hành với chất lỏng ngâm (độ nhớt cao ở nhiệt độ
thấp, khó duy trì môi trường ở nồng độ không đổi xác định và không có chất gây ô nhiễm hữu cơ). Những
thành tựu gần đây về truyền nhiệt và truyền khối, hóa lý, động lực học chất lỏng và điều khiển quá trình
tự động giúp giải quyết những vấn đề này và phát triển các hệ thống IQF ngâm cải tiến tiên tiến (Fikiin
và Fikiin, 1998, 1999, 2002, 2003a, 2003b; Fikiin, 2003).
5.3 ĐÔNG LẠNH THỰC PHẨM NHANH CHÓNG BẰNG
HYDROFLUIDISATION VÀ BƠM ĐÁ
Phương pháp Hydrofluidisation (HFM) để đông lạnh nhanh thực phẩm đã được đề xuất và cấp bằng sáng chế
gần đây để khắc phục những hạn chế và kết hợp các ưu điểm của cả kỹ thuật đông lạnh thực phẩm bằng khí
và ngâm (Fikiin, 1985, 1992, 1994). HFM sử dụng một
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
Các quá trình đóng băng mới và mới nổi 107
Hydrofluidization
Hình 5.6 Khả năng bố trí hệ thống đông lạnh dựa trên HFM kết hợp các ưu điểm của cả kỹ thuật đông lạnh thực
phẩm dạng lỏng và dạng ngâm (Fikiin và Fikiin, 1998, 1999): (1) phễu nạp; (2) hệ thống ống rắc; (3) xi lanh
làm lạnh; (4) vít đục lỗ; (5) đáy đôi; (6) lưới đục lỗ để thoát nước; (8) thiết bị rắc kính; (7 và 9) băng
tải dạng lưới; (10 và 11) thùng thu gom; (12) máy bơm; (13 và 14) bộ lọc thô và mịn; (15) bộ làm mát môi chất
làm lạnh; (16) nhà máy điện lạnh. Được sao chép lại dưới sự cho phép của Viện Điện lạnh Quốc tế: www.iifiir.org.
Hệ thống tuần hoàn bơm chất lỏng làm lạnh lên trên, qua các lỗ hoặc vòi phun, trong bình
làm lạnh, từ đó tạo ra các tia khuấy trộn. Chúng tạo thành một tầng sôi chứa chất lỏng
có độ chuyển động cao và các sản phẩm chuyển động, do đó tạo ra hệ số truyền nhiệt bề
mặt cực cao. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp đông HFM được minh họa trên hình 5.6.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
108 Khoa học công nghệ thực phẩm đông lạnh
(b)
(Một)
30
30
25
25
Nhiệt độ môi trường =
15/
16°C
Vận tốc tia trung bình = 2 m s
Nhiệt độ môi trường =
20
1
15
15
10
10
5
5
t)
ệC
i°
h(
ộ
N
đ
t)
ệC
i°
h(
ộ
N
đ
20
Trung tâm
5
16°C
1
Cốt lõi
Ớt (30 g)
0
0
15/
Vận tốc tia trung bình = 2 m s
5
Cá nục (28 g)
10
10
Bề mặt
15
Bề mặt
15
Đậu xanh (11 g)
Xịt (7 g)
20
20
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 50 100 150 200 250 300 350
(các) thời gian
(các) thời gian
Hình 5.7 Lịch sử nhiệt độ thực nghiệm trong quá trình đông lạnh HFM của cá (a) và rau (b) khi sử dụng dung
dịch natri clorua (không có nước đá) làm chất hóa lỏng (Fikiin, 1992; Fikiin và Fikiin, 1998, 1999). Được sao
chép lại dưới sự cho phép của Viện Điện lạnh Quốc tế: www.iifiir.org.
5.3.1 Môi trường làm lạnh chất lỏng không đông lạnh được
dùng làm chất hóa lỏng
Mặc dù các kỹ thuật ngâm khác nhau đã được biết đến từ lâu nhưng cho đến nay các
nguyên tắc id hóa hydroflu vẫn chưa được sử dụng để làm lạnh và đông lạnh thực
phẩm. Các thí nghiệm đông lạnh HFM cá nhỏ và một số loại rau thông qua dung dịch
natri clo-ride cho thấy tốc độ đông lạnh cao hơn nhiều so với các kỹ thuật IQF khác
(Fikiin, 1992, 1994). Hệ số truyền nhiệt bề mặt tối đa đạt được vượt quá 900 W m
2
K
1, trong khi đó là 378 W m
2
K
1 đối với phun nước và 475 W m
2 K
1 khi ngâm trong chất lỏng đang chảy, 432 W m
2 K
1 cho việc ngâm với bọt khí (Fikiin và Pham, 1985).
Ngay cả ở mức khuấy nhẹ hoặc vừa phải và nhiệt độ môi trường làm lạnh tương đối cao khoảng
16
C, cá nục đã được đông lạnh từ 25
C xuống
10
C ở trung tâm trong 6–7 phút, cá nục và
đậu xanh trong vòng 3–4 phút và đậu xanh trong vòng 1–2 phút.
Như một minh họa, Hình 5.7 cho thấy lịch sử nhiệt độ được ghi lại trong quá trình cấp đông thủy
phân của cá nục, cá trích, đậu xanh và ớt.
5.3.2 Bùn đá hai pha làm chất hóa lỏng
Các loại bùn đá có thể bơm được (được biết đến dưới các tên thương mại khác nhau, chẳng hạn như
FLO-ICE, BINARY ICE, Slurry-ICE, Liquid ICE, Pumpable ICE hoặc Fluid ICE) đã được đề xuất gần
đây khi các chất làm mát thứ cấp lành tính với môi trường được lưu thông đến thiết bị truyền
nhiệt của điện lạnh thực vật, thay vì các chất làm lạnh có hại dựa trên CFC hoặc HCFC truyền
thống (Ure, 1998; Pearson và Brown, 1998). Những nỗ lực đầy hứa hẹn để làm lạnh thực phẩm bằng
cách ngâm trong các chất lỏng như vậy đã được thực hiện. Ví dụ, làm lạnh cá trong nước muối có
tiềm năng thay thế việc sử dụng đá bào truyền thống (Fikiin và cộng sự, 2001, 2002, 2005). Một
số loại thực phẩm được ngâm trong bùn có hàm lượng đá khác nhau được thể hiện trong Hình 5.8.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
Các quá trình đông lạnh mới và mới nổi 109
(Một)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Hình 5.8 Các loại thực phẩm khác nhau được ngâm trong bùn có nồng độ đá khác nhau: (a) trái cây; (b) rau; (c)
những con gà; (d), (e) và (f) cá (Fikiin và cộng sự, 2002). Được sao chép dưới sự cho phép của Viện Quốc tế về
Điện lạnh: www.iifiir.org.
Do đó, Fikiin và Fikiin (1998, 1999) đã đề xuất một phương pháp mới để nâng cao lợi ích của quá
trình thủy hóa (được mô tả sau đây) bằng cách sử dụng huyền phù băng hai pha
như phương tiện hóa lỏng. Bùn đá bộc lộ tiềm năng năng lượng to lớn khi hệ thống làm lạnh HFM
môi trường có các hạt băng nhỏ hấp thụ nhiệt ẩn khi tan băng trên bề mặt sản phẩm.
Do đó, mục tiêu của việc sử dụng bùn đá là cung cấp nhiệt bề mặt rất cao
hệ số truyền (khoảng 1000–2000 W m-2 K-1 hoặc lớn hơn), thời gian đóng băng quá ngắn và phân bố
nhiệt độ đồng đều trong toàn bộ thể tích của thiết bị đóng băng.
Sự kết hợp của HFM với hiệu suất truyền nhiệt cao của phương tiện làm lạnh lại dựa trên băng thể
hiện một lĩnh vực nghiên cứu liên ngành mới mà sự phát triển của nó sẽ
thúc đẩy cơ bản việc chế biến thực phẩm trong tủ lạnh. Quá trình đông lạnh HFM bằng bùn đá có thể
đạt được tốc độ xử lý gần bằng tốc độ của chế độ đông lạnh nhanh. Vì
Ví dụ, ở nhiệt độ bùn đá lạnh
1000 W m
2 K
25
C và hệ số truyền nhiệt
1, dâu tây, mơ và mận có thể được đông lạnh từ 25
nhiệt độ cuối cùng trung bình là
18
C xuống nhiệt độ
C trong vòng 8–9 phút, quả mâm xôi, anh đào và morellos
trong vòng 1,5–3 phút và đậu xanh, quả việt quất và quả nam việt quất trong khoảng 1 phút.
phút thôi. Sơ đồ chung của hệ thống dựa trên nước đá để đóng băng hydrofluidization
được thể hiện trong hình 5.9.
5.3.3 Ưu điểm của phương pháp đông lạnh hydrofluidization
Như đã mô tả ở trên, tính mới của phương pháp thủy hóa nằm ở sự tham gia của
chất lỏng không thể đóng băng hoặc bùn đá có thể bơm được làm chất hóa lỏng. Người ta biết rõ rằng
Lịch sử đông lạnh ngâm bắt đầu bằng việc sử dụng nước muối để đông lạnh cá, rau và thịt. nhị phân
hoặc dung dịch nước bậc ba có chứa cacbohydrat hòa tan (ví dụ sucrose, đường nghịch đảo,
glucose (dextrose), fructose và các mono- và disacarit khác) có bổ sung etanol,
muối, glycerol, v.v., đã được nghiên cứu làm môi trường ngâm. Thực tế có
khả năng không giới hạn để kết hợp các thành phần và xây dựng các thành phần đa thành phần thích hợp
Môi trường làm lạnh HFM dựa trên chất lỏng một pha hoặc hỗn hợp đá hai pha, có
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
110 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Sản phẩm trong
Tủ đông thủy hóa
Đơn vị làm lạnh
gnc
ốọ
ệl
h
H
t
mơB
Sản phẩm ra
ná
ùđ
B
tệ
n
yi
á
áđ
h
m
p
nệi
ụđ
T
Máy nén
Bùn đá
Van giãn nở
xe tăng
Hình 5.9 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thủy hóa dựa trên nước đá HyFloFreeze® (Fikiin và
Fikiin, 1998, 1999). Được sao chép lại dưới sự cho phép của Viện Điện lạnh Quốc tế: www.iifiir.org.
vừa thân thiện với sản phẩm vừa thân thiện với môi trường và có độ nhớt đủ thấp về mặt
khả năng bơm và khả năng hydro hóa tốt.
Những ưu điểm chính của quá trình thủy hóa so với các chế độ đóng băng thông thường có thể
được tóm tắt như sau:
HFM mang lại tốc độ truyền nhiệt rất cao với nhiệt độ trung bình của sản phẩm nhỏ
sự khác biệt. Nhiệt độ bay hơi có thể được duy trì cao hơn nhiều (ở mức
25/
30
C)
bằng máy làm lạnh một giai đoạn có COP cao hơn nhiều và gần gấp đôi
đầu tư và chi phí điện năng thấp hơn so với việc hóa lỏng không khí thông thường. Lạnh lẽo
sự tiêu tán qua vách tủ đông cũng thấp hơn. Tốc độ dòng nước hoặc công suất quạt
mức tiêu thụ để làm mát bình ngưng cũng giảm do hiệu suất cơ học giảm
công việc của đơn vị một giai đoạn.
Vùng kết tinh quan trọng của nước (từ
1
C đến
8
C) nhanh chóng được đi qua,
đảm bảo cấu trúc tinh thể băng mịn trong thực phẩm ngăn chặn các mô tế bào khỏi bị tổn thương có thể cảm
nhận được.
Bề mặt sản phẩm đóng băng ngay lập tức tạo thành lớp vỏ rắn cản trở quá trình vận chuyển thẩm thấu
và mang lại vẻ ngoài tuyệt vời. Tổn thất khối lượng có xu hướng bằng 0 khi đóng băng trong không khí
trong đường hầm, độ ẩm thất thoát thường là 2–3%.
Các sản phẩm thơm ngon mới có thể dễ dàng được tạo ra bằng cách sử dụng một số sản phẩm thân thiện với sản phẩm đã chọn.
Phương tiện HFM (ví dụ, trái cây đông lạnh trong dung dịch đường dạng xi-rô biến thành món tráng miệng
sản phẩm có tác dụng có lợi về màu sắc, hương vị và kết cấu). Phương tiện truyền thông như vậy cũng có thể bao gồm
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
Các quy trình đóng băng mới và mới nổi 111
Hình 5.10 Nguyên mẫu HyFloFreeze®: tầng thủy hóa của bùn băng rất hỗn loạn (Fikiin, 2003). Được tái sản xuất
dưới sự cho phép của Viện Điện lạnh Quốc tế: www.iifiir.org.
chất chống oxy hóa, hương liệu và vi chất dinh dưỡng thích hợp để kéo dài thời hạn sử dụng của
sản phẩm và cải thiện giá trị dinh dưỡng cũng như đặc tính cảm quan của chúng.
Máy làm lạnh HFM sử dụng chất làm mát thứ cấp thân thiện với môi trường (ví dụ: dung dịch nước
dạng xi-rô và bùn đá) và chất làm lạnh được đóng trong một hệ thống nhỏ cách ly, trái ngược với
các máy làm đông tầng sôi thông thường chứa một lượng lớn HCFC có hại hoặc HFC đắt tiền. lưu
thông đến các thiết bị bay hơi ở xa có nguy cơ phát thải ra môi trường cao hơn nhiều.
Trạng thái hóa lỏng đạt được với vận tốc và áp suất thấp của các tia chất lỏng do lực Archimedes
và độ nổi của sản phẩm, dẫn đến tiết kiệm năng lượng và tác động cơ học tối thiểu lên thực phẩm.
Hoạt động liên tục, dễ bảo trì, thuận tiện cho việc tự động hóa và chi phí nhân công thấp đáng
kể. Quá trình xử lý hoặc đóng gói tiếp theo các sản phẩm đông lạnh HFM dễ dàng hơn đáng kể vì
chúng được đưa ra khỏi tủ đông ở trạng thái 'chảy tự do'.
Các tác nhân HFM dựa trên nước đá có thể dễ dàng được tích hợp vào các hệ thống lưu trữ năng
lượng nhiệt, tích tụ nước đá trong đêm với chi phí điện rẻ.
Các bức ảnh nhìn từ trên xuống trong Hình 5.10 cho thấy một lớp bùn nước chảy rất hỗn loạn được
hình thành như thế nào bên trong ngăn đông của nguyên mẫu HyFloFreeze .
5.3.4 Hợp tác nghiên cứu quốc tế
Hai khía cạnh cải tiến chính của kỹ thuật đóng băng HFM được đề xuất có thể được phân biệt rõ
ràng: (i) sử dụng chất lỏng không thể đông lạnh làm chất hóa lỏng và (ii) sử dụng bùn đá có thể bơm
được làm môi trường hóa lỏng. Nguyên lý cấp đông này mang lại tốc độ truyền nhiệt cực cao, thời
gian cấp đông ngắn, công suất lớn và chất lượng sản phẩm tốt hơn ở nhiệt độ làm lạnh được duy trì
bằng máy làm lạnh một cấp. Do đó, cần giảm chi phí đầu tư và điện năng gần gấp hai lần so với các
phương pháp cấp đông nhanh riêng lẻ phổ biến. Hơn nữa, các hệ thống đóng băng hydrofluidization như
vậy ít nguy hiểm hơn về mặt môi trường, vì chất làm lạnh chỉ được đóng trong một mạch cách ly nhỏ.
Công nghệ HFM mới nổi đã thu hút sự chú ý của một số học giả và nhà công nghiệp. Việc xác định
các thông số kỹ thuật thiết kế tối ưu cho hệ thống cấp đông HFM đòi hỏi cách tiếp cận liên ngành
của các nhà nghiên cứu có kỹ năng bổ sung. Do đó, dự án HyFloFreeze được Ủy ban Châu Âu tài trợ và
được thực hiện bởi một tập đoàn nghiên cứu quốc tế gồm sáu tổ chức tham gia (bốn trường đại học và
hai doanh nghiệp vừa và nhỏ) từ Bỉ, Bulgaria, Nga và Vương quốc Anh (Fikiin, 2003).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
112 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
5.4 LÀM ĐÓNG ÁP LỰC CAO
Các kỹ thuật chế biến thực phẩm không sử dụng nhiệt (ví dụ thanh trùng xung điện trường, đèn xung
cường độ cao, xung từ trường cường độ cao, xử lý bằng ozone) hiện đang được ngành công nghiệp thực
phẩm đặc biệt quan tâm. Trong số đó, xử lý bằng áp suất cao đang ngày càng được các nhà chế biến
thực phẩm ưa chuộng vì khả năng bảo quản thực phẩm và tiềm năng đạt được các hiệu ứng chức năng
thú vị. Dưới áp suất cao, các vi sinh vật gây bệnh có thể bị bất hoạt bằng cách xử lý nhiệt ở mức
tối thiểu, giúp giữ lại gần như hoàn toàn các đặc tính dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm tươi
sống mà không làm giảm thời hạn sử dụng của chúng. Các ưu điểm khác so với xử lý nhiệt truyền
thống bao gồm giảm thời gian xử lý; vấn đề thiệt hại nhiệt tối thiểu; duy trì độ tươi, hương vị,
kết cấu và màu sắc; thiếu vitamin C bị mất đi và những thay đổi rõ rệt trong thực phẩm trong quá
trình đông lạnh thay đổi áp suất (do kích thước tinh thể giảm và nhiều dạng pha đá); và những thay
đổi chức năng không mong muốn ở mức tối thiểu. Tuy nhiên, việc bất hoạt bào tử là một thách thức
lớn vì các phương pháp làm bất hoạt hoàn toàn bào tử dưới áp lực vẫn chưa được phát triển. Do đó,
một nhóm hoạt động nghiên cứu khác trên toàn thế giới tập trung vào các kỹ thuật khác nhau để xử
lý thực phẩm bằng áp suất thủy tĩnh cao, bao gồm cả việc đông lạnh và rã đông bằng áp suất cao.
Một số sản phẩm (như mứt, nước ép trái cây) đã được chế biến dưới áp suất cao ở Nhật Bản. Đã
có 10–15 loại thực phẩm chịu áp lực trên thị trường Nhật Bản nhưng một số loại gần đây đã biến
mất, trong khi những loại còn lại quá đặc biệt để thu hút lợi ích thương mại đáng kể. Ví dụ về các
sản phẩm chịu áp lực ở Châu Âu và Mỹ là: (i) nước cam (Công ty Pernod Ricard, Pháp); (ii) bơ
nghiền đã được axit hóa (Công ty Avomex, Mỹ và Mexico); và (iii) giăm bông thái lát (Công ty
Espuna, Tây Ban Nha). Khối lượng sản xuất vẫn còn rất nhỏ và một số quy định thực phẩm hiện hành
của Châu Âu đã làm chậm việc tung ra các sản phẩm chịu áp lực mới do các vấn đề pháp lý.
Cái gọi là cố định lạnh là một phương pháp vật lý để cố định vật liệu sinh học bằng cách đông
lạnh cực nhanh. Không giống như cố định hóa học, nó bảo tồn triệt để hình thái siêu cấu trúc, gần
với trạng thái tự nhiên của mô tế bào hơn. Điều này dẫn đến việc bảo quản nhanh chóng các chi tiết
hình thái mà không bị hư hại nhân tạo, ít liên kết ngang hơn với protein bằng cách cố định aldehyd
và giảm sự che lấp các vị trí kháng nguyên. Sơ đồ pha nước (Hình 5.11) cho thấy rằng ở áp suất khí
quyển, băng kết tinh sẽ hình thành ở khoảng 0
C và sự kết tinh nước này dẫn đến một số đứt gãy
của các cấu trúc sinh học (Hình 5.1).
Do đó, quá trình cố định lạnh nhằm mục đích tránh những thiệt hại do quá trình kết tinh gây ra. Ở
tốc độ đóng băng rất cao, các hạt và phân tử lớn trong nước đóng vai trò là lõi cho quá trình tạo
mầm không đồng nhất, tức là nước trở nên rắn ở trạng thái thủy tinh và không có cấu trúc tinh thể.
Tốc độ đóng băng cần thiết chỉ có thể đạt được đối với các lớp rất mỏng 5–25 μm trong quá trình
đóng băng ở áp suất khí quyển. Hạn chế này có thể được khắc phục thông qua việc giảm điểm đóng
băng ban đầu (kính soi) của nước bằng cách thêm chất bảo vệ lạnh hóa học hoặc bằng cách tăng áp
suất xung quanh. Ở áp suất 200 MPa, điểm đóng băng giảm xuống khoảng
22
C (xem Hình 5.11), cho
phép độ sâu thủy tinh hóa khoảng 200 μm, do đó các vật thể có độ dày lên tới 0,4–0,6 mm có thể
hoạt động tốt. Đông cứng.
Do đó, các tính năng hứa hẹn chính của đóng băng áp suất cao như sau:
Suy giảm điểm đóng băng và giảm nhiệt ẩn khi chuyển pha; Thời gian đông
lạnh ngắn và những lợi ích mang lại (ví dụ như đá vi tinh thể hoặc đá thủy tinh); Vô
hiệu hóa các vi sinh vật và enzyme, thay đổi cấu trúc mà không làm thay đổi đáng kể chất lượng
dinh dưỡng và cảm quan.
Machine Translated by Google
17:27
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Các quá trình đóng băng mới và mới nổi 113
10
MỘT
BCK
0
t)
ệC
i°
h(
ộ
N
đ
TÔI
Chất lỏng
H
10
D
E
20
băng tôi
băng V
Băng III
F
G
Băng II
30
0
100
200
300
400
500
Áp suất (MPa)
Hình 5.11 Minh họa các cách khác nhau để thay đổi trạng thái vật lý của thực phẩm bằng các thao tác bên ngoài của
nhiệt độ hoặc áp suất, trong khi Figs. 5.12 và 5.13 thể hiện nhiệt độ phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất
tính chất của khoai tây trong quá trình đông lạnh có hỗ trợ áp suất (Schl¨uter et al., 2000).
Sơ đồ pha nước và ảnh hưởng của áp suất cao lên quá trình chuyển pha:
A–B–C–D–C–B–A Lưu trữ dưới 0 mà không bị đóng băng
A–B–H–I Rã
Đóng băng hỗ trợ áp suất1
I–H–B–A Đóng
đông1 bằng áp suất
A–B–C–D–E Sự tan
băng áp suất-shift2
E–D–C–B–AA–B–C–D–G–
băng do áp suất3
F Đóng băng thành băng III
F–G–D–C–B–A Băng tan III
A – B – C – K – băng VI Đóng băng trên 0
C
Hỗ trợ 1 : chuyển pha ở áp suất không đổi
Ca 2 : chuyển pha do thay đổi áp suất
3 cảm ứng: quá trình chuyển pha bắt đầu bằng sự thay đổi áp suất và tiếp tục ở áp suất không đổi
Được sao chép lại dưới sự cho phép của Viện Điện lạnh Quốc tế: www.iifiir.org
Tương lai sẽ sớm tiết lộ liệu những thành tựu hiện tại trong lĩnh vực này có nhiều khả năng
ở lại phòng thí nghiệm hoặc chúng có thể được thực hiện như một hoạt động công nghiệp thông thường.
5.5 Đóng băng cộng hưởng từ
Như đã thảo luận, thiết bị làm lạnh thông thường cung cấp tốc độ đóng băng,
như một quy luật, không đủ để loại bỏ hoàn toàn sự di chuyển và khối lượng nước không mong muốn
chuyển trong sản phẩm thực phẩm đang được đông lạnh. Nhận thấy thực tế này, các nhà nghiên cứu
quyết định rằng nếu bằng cách nào đó nước có thể được giữ lại bên trong tế bào khi đóng băng thì
tế bào sẽ không bị mất nước và thực phẩm có thể giữ được các thuộc tính và độ tươi ban đầu. Một hệ thống
đóng băng cộng hưởng từ (MRF) ngăn chặn tình trạng mất nước của tế bào như vậy
có thể được coi là bao gồm một tủ đông thông thường và một thiết bị cộng hưởng từ đặc biệt. Sau đó, quy
trình MRF (Hình 5.14) được áp dụng theo hai bước sau (Mohanty,
2001).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
114 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
1E+05
0,1 MPa
9E+04
Cp
8E+04
7E+04
130 MPa
200 MPa
6E+04
11 g
)
pK
J
c
(
k
5E+04
4E+04
3E+04
2E+04
1E+04
30
25
20
15
10
0
5
5
10
Nhiệt độ (°C)
Hình 5.12 Nhiệt dung riêng biểu kiến của mô khoai tây ở các áp suất khác nhau. Được sao chép lại dưới sự cho
phép của Viện Điện lạnh Quốc tế: www.iifiir.org.
1.8
130 MPa
200 MPa
λ
0,1 MPa
1.6
)1 WK
(
λ
m
1.4
1.2
1.0
0,8
0,6
35
30
25
20
15
10
5
0
5
Nhiệt độ (°C)
Hình 5.13 Độ dẫn nhiệt của mô khoai tây ở các áp suất khác nhau. Được sao chép dưới sự cho phép của
Viện Điện lạnh Quốc tế: www.iifiir.org.
10
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
Các quy trình cấp đông mới và mới nổi 115
10
0
Vụ nổ thông thường
10
tủ đông
t)
ệC
i°
h(
ộ
N
đ
20
30
40
50
Hệ thống MRF
60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Thời gian (phút)
Hình 5.14 Đường cong đông lạnh sản phẩm cho thiết bị thông thường và MRF (Mohanty, 2001).
Bước 1: Thực phẩm trải qua các rung động sóng từ liên tục, tạo ra: • Cản trở quá trình
kết tinh; • Quá lạnh dưới điểm
đóng băng ban đầu.
Bước 2: Sau một khoảng thời gian phù hợp dành cho sản phẩm cụ thể, từ trường bị loại bỏ đột ngột
mang lại nhiều lợi ích về chất lượng cho sản phẩm cuối cấp đông, ví dụ: • Cấp đông
nhanh đồng đều cho toàn bộ khối lượng thực phẩm; • Nhanh
chóng đi qua vùng nhiệt độ tới hạn của tinh thể nước mạnhtion (giữa
1
C và
6
C);
• Cấu trúc đá mịn trong thực
phẩm; • Không có sự di chuyển của nước và hiện tượng chuyển khối không
mong muốn; • Không bị mất
nước tế bào; • Tránh nứt vỡ và hư hỏng liên
quan; • Bảo vệ tính toàn vẹn của mô thực phẩm.
Hiện tại, dữ liệu MRF vẫn được lưu giữ như một bí quyết bí mật của một số công ty, trong khi thiết
bị MRF vẫn cần chứng minh những lợi thế và khả năng đã được khẳng định của mình thông qua các thử
nghiệm rộng rãi trong môi trường công nghiệp đủ đại diện.
5.6 HỆ THỐNG LÀM LẠNH DỰA TRÊN CHU KỲ KHÔNG KHÍ
Phần lớn các thiết bị làm lạnh thực phẩm hiện có được thiết kế để sử dụng hydrocarbon halogen hóa
(CFC và HCFC) mà khí thải ra môi trường đang làm hỏng tầng ozone và góp phần đáng kể vào sự nóng
lên toàn cầu. Việc sản xuất và nhập khẩu CFC bị cấm ở hầu hết các nơi trên thế giới và nhiều chất
làm lạnh HCFC chỉ được thay thế trong thời gian ngắn, thường đắt hơn và kém hiệu quả hơn. Hệ thống
nén hơi có tỷ lệ rò rỉ môi chất lạnh ra môi trường là 15% tổng lượng nạp mỗi năm, dẫn đến suy giảm
tầng ozone tầng bình lưu và biến đổi khí hậu. Một số chất thay thế không chứa CFC khác được gọi là
chất làm lạnh tự nhiên (ví dụ như amoniac, propan, butan, isobutane, carbon dioxide và nước) cũng
đang được sử dụng hoặc kiểm tra. Amoniac là chất làm lạnh thay thế phổ biến nhất nhưng độc hại và
không phải lúc nào cũng phù hợp cho mọi ứng dụng làm lạnh.
Chất làm lạnh dựa trên khí tự nhiên có mối nguy hiểm về an toàn vì tính dễ cháy cao.
Machine Translated by Google
17:27
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
116 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Q
T
P2
2
P1
2
3
Công việc
3
1
4
4
S
1
Q
Hình 5.15 Chu trình không khí trên sơ đồ T–S (Nhiệt độ–Entropy) và được thể hiện dưới dạng sơ đồ.
Chu trình CO2 xuyên tới hạn cần áp suất cao và thiết bị phức tạp. Theo quy định, cần phải
có những sửa đổi quan trọng đối với các nhà máy làm lạnh hiện có để áp dụng các công nghệ
xanh trong lĩnh vực làm lạnh thực phẩm.
Nguyên lý của chu trình không khí là khi không khí bị nén, nhiệt độ và áp suất của nó
tăng lên (1–2) như trong Hình 5.15. Nhiệt được loại bỏ khỏi khí nén ở áp suất không đổi
và nhiệt độ của nó giảm (2–3). Sau đó không khí giãn nở và nhiệt độ của nó giảm (3–4).
Không khí tiếp tục hấp thụ nhiệt (tăng nhiệt độ) từ quá trình ở áp suất không đổi (4–1),
tại đó nó bắt đầu lại chu kỳ (Evans và cộng sự, 2005).
Làm lạnh chu trình không khí là một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho
các hệ thống nén hơi thông thường. Được sử dụng lần đầu tiên vào thế kỷ 19, công nghệ này
sử dụng máy nén chuyển động tịnh tiến tốc độ chậm và máy giãn nở hiệu suất thấp. Hiệu
suất sử dụng năng lượng kém và chi phí tương đối cao của những máy móc như vậy là yếu tố
chính dẫn đến việc thay thế các hệ thống này bằng thiết bị nén hơi. Tuy nhiên, tiến bộ
vượt bậc trong công nghệ tuabin kể từ thời điểm đó (Horlock, 2003), cùng với sự phát triển
của ổ trục không khí và các bộ phận bằng gốm, đã mang lại những cải tiến đáng kể về hiệu
suất. Việc sử dụng chu trình không khí cho điều hòa không khí cho máy bay và toa xe lửa
(mang lại sự đơn giản, nhỏ gọn và chắc chắn cho thiết bị) và sự phát triển của máy nén
và máy giãn nở quay tốc độ cao đã cải thiện đáng kể hiệu suất và độ tin cậy của chu trình (Hình 5.16).
Tua bin mở
Bộ trao đổi
nhiệt không khí nóng
Động cơ
Khởi động
rộng
Trao đổi nhiệt
không khí lạnh
Hỗ trợ
máy nén
Hình 5.16 Một thiết bị chu trình không khí dành cho các ứng dụng ô tô (Normalair-Garrett Ltd.)
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
Các quá trình đóng băng mới và mới nổi 117
Việc kết hợp điều này với các bộ trao đổi nhiệt nhỏ gọn mới có sẵn với các đặc tính truyền nhiệt
được nâng cao khiến cho việc cạnh tranh với các hệ thống nén hơi hiện tại trở nên khá hấp dẫn.
Hệ thống chu trình không khí có thể khả thi cho nhiều ứng dụng công nghiệp (Gigiel và cộng sự,
1996; Van Gerwen và Verschoor; 1996; Verschoor, 2001). Hệ thống chu trình không khí có thể đồng
thời tạo ra cả nhiệt và lạnh, ưu điểm là hệ thống sưởi được cung cấp ở nhiệt độ cao hơn so với hệ
thống bơm nhiệt chu trình hơi thông thường. Kiểm soát tần số tốc độ động cơ cho phép thay đổi công
suất vận hành một cách trơn tru tùy thuộc vào tải nhiệt. Mặt khác, kỹ thuật sản xuất hàng loạt làm
cho hệ thống không khí rẻ hơn nhiều so với trước đây. Làm lạnh chu trình không khí là một trong
những cách hấp dẫn nhất để giải quyết các vấn đề môi trường vì chất lỏng làm việc (không khí) hoàn
toàn tự nhiên, miễn phí và hoàn toàn lành tính với môi trường. Tính thân thiện với môi trường, độ
tin cậy, bảo trì tối thiểu và hiệu quả này có thể được áp dụng thành công vào ngành công nghiệp
làm lạnh thực phẩm (Gigiel và cộng sự, 1992; Fikiin và cộng sự, 1998; Russell và cộng sự, 2001,
2001). Ngoài ra, hiệu quả sử dụng năng lượng có thể được nâng cao bằng cách kết hợp chu trình
không khí với các hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt.
Các nghiên cứu khả thi đã chỉ ra rằng loại thiết bị này có thể cạnh tranh (về mặt năng lượng và
chi phí đầu tư) với hệ thống nén hơi, kết hợp với các thiết bị làm nóng nước thông thường (Gigiel
và cộng sự, 1996; Van Gerwen và Verschoor , 1996).
Cả hai hệ thống lưu thông không khí mở và đóng đều có thể được sử dụng để đông lạnh thực phẩm.
Trong chu trình mở, không khí trong khí quyển thường đi vào hệ thống và quay trở lại khí quyển sau
khi được sử dụng cho mục đích sưởi ấm và làm mát (Shaw et al., 1995). Không khí đóng vai trò là
chất làm lạnh tiếp xúc trực tiếp với các sản phẩm được làm lạnh, tránh mọi bộ trao đổi nhiệt trung
gian, đường ống, chất làm mát thứ cấp và sự tiêu tán năng lượng liên quan. Tuy nhiên, việc vận
hành các hệ thống như vậy phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí quyển, dẫn đến việc kiểm soát khó
khăn hơn. Không khí trong khí quyển chứa hơi nước, có thể đóng băng ở nhiệt độ thấp.
Rõ ràng, các hệ thống mở cũng yêu cầu máy turbo có ổ trục khí không dầu. Trong chu trình khép kín,
không khí khô được lưu thông xung quanh hệ thống khép kín, tương tự như máy nén hơi thông thường.
Ưu điểm của chu trình không khí khép kín là tải trên hệ thống có thể được khớp chính xác mà không
có bất kỳ thay đổi nào về hiệu suất. Điều này là do hiệu suất của máy quay được sử dụng trong các
nhà máy tuần hoàn không khí chỉ phụ thuộc vào vận tốc của không khí chứ không phụ thuộc vào mật
độ của nó. Sự thay đổi áp suất trong toàn bộ hệ thống dẫn đến những thay đổi tương ứng về mật độ
không khí và lưu lượng khối. Do đó, hiệu ứng làm lạnh và sưởi ấm từ nhà máy tuần hoàn không khí
có thể thay đổi tỷ lệ với lưu lượng khối mà không thay đổi hiệu suất, trái ngược với các hệ thống
nén hơi thông thường.
Những phát triển và cải tiến gần đây về thiết bị chu trình không khí cho phép khai thác thực
tế rộng rãi hơn công nghệ mới nổi này cho các ứng dụng đông lạnh thực phẩm. Lợi ích là độ tin cậy
cao hơn, giảm bảo trì, thiết kế đơn giản và nhỏ gọn, giảm chi phí lao động tổng thể, cải thiện khả
năng kiểm soát chất lượng sản phẩm, cùng với việc sử dụng chất làm lạnh thân thiện với môi trường
và không giống như các hệ thống sưởi và làm mát thông thường. Cấp đông nhanh bằng không khí ở
nhiệt độ thấp giúp giảm đáng kể thời gian cấp đông và có nhiều ưu điểm (ví dụ: tính linh hoạt,
tiết kiệm diện tích tủ đông và chất lượng sản phẩm cao hơn). Với nhà máy nén hơi thông thường,
việc đóng băng được giới hạn ở nhiệt độ không khí làm lạnh trên
40
C.
Việc đông lạnh ở nhiệt độ làm lạnh thấp hơn chỉ giới hạn ở các chất gây lạnh, chẳng hạn như nitơ
hoặc carbon dioxide, những loại khí hóa lỏng đắt tiền thải bỏ . Lý do chính để sử dụng chu trình
không khí trong đông lạnh thực phẩm là nó có thể làm tăng đáng kể phạm vi điều kiện hoạt động sẵn
có (Evans và cộng sự, 2005). Nhiệt độ làm lạnh thấp hơn dẫn đến đông lạnh nhanh hơn, chất lượng
thực phẩm được cải thiện và giảm kích thước tủ đông hoặc sản lượng lớn hơn thông qua tủ đông hiện
có (nếu công suất làm lạnh cần thiết được cung cấp hợp lý).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
118 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Hình 5.17 Sơ đồ của một hệ thống chu trình không khí mở để đông lạnh nhanh thực phẩm: C1 = máy nén sơ cấp, C2
= bootstrap, T = tuabin, M = động cơ (Gigiel et al., 2004 ) . Được sao chép lại dưới sự cho phép của Viện
Điện lạnh Quốc tế: www.iifiir.org.
Một hệ thống chu trình không khí để đông lạnh thực phẩm được trình bày dưới dạng sơ đồ trong Hình 5.17
(Gigiel và cộng sự, 2004), trong khi Hình 5.18 cho thấy máy nén, bộ giãn nở và động cơ truyền động có thể
được lắp ráp trong một bộ phận nhỏ gọn duy nhất với một bộ khởi động được cấp nguồn và nguồn điện chung. cung
cấp (Kulakov và cộng sự, 1999; Gigiel và cộng sự, 2004; Kikuchi và cộng sự, 2005).
Một số nghiên cứu lý thuyết đã chỉ ra tiềm năng của chu trình không khí trong hoạt động chế biến thực
phẩm (Gigiel và cộng sự, 1992; Russell và cộng sự, 2000, 2001). Với hơi thông thường
Hình 5.18 Hình ảnh bên trong của máy turbo không dầu một trục (Ảnh của Velis Refrigeration, Nga).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
Các quá trình đóng băng mới và mới nổi 119
nhà máy nén, nhiệt độ không khí làm lạnh nằm trong khoảng từ môi trường xung quanh đến
40
C.
Với chu trình không khí, không có giới hạn về nhiệt độ phía lạnh trên điểm hóa lỏng và do đó các quy
trình có thể được thiết kế để phù hợp với thực phẩm chứ không phải thiết bị sẵn có (Evans và cộng sự,
2005 ) . Về mặt lý thuyết, nhiệt độ không khí lên tới 300
C ở mặt nóng cũng có thể đạt được cùng lúc,
thích hợp để nấu trực tiếp hoặc sản xuất hơi nước.
Ý kiến chung cho rằng chu trình không khí không hiệu quả vì nó có COP thấp.
Hầu hết các sách hướng dẫn đều đề cập rằng chu trình không khí có hiệu suất nhiệt động thấp khi chỉ sử
dụng nó để làm mát trong phạm vi nhiệt độ phổ biến cho tủ lạnh thực phẩm thương mại. Tuy nhiên, bằng
chứng nhiệt động lực học cho thấy (Kulakov và cộng sự, 1999) rằng làm lạnh theo chu trình không khí có
thể đạt hoặc vượt quá hiệu suất của hệ thống nén hơi trong hai trường hợp có giá trị thực tế: (i) ở
nhiệt độ làm lạnh thấp (gần hoặc giảm trong phạm vi đông lạnh). ), và (ii) khi sử dụng chu trình không
khí cho cả làm mát và sưởi ấm, ví dụ như bơm nhiệt. Vào những năm 1940, Peter Kapitza (người đoạt giải
Nobel về vật lý) lần đầu tiên giới thiệu công nghệ turbo để sản xuất hàng loạt oxy lỏng ở áp suất
thấp. Kẻ thù của anh ta đã khiến anh ta phải hứng chịu các cuộc tấn công độc hại ở cấp chính phủ vì
quá trình này không hiệu quả về mặt năng lượng so với các chu trình đông lạnh áp suất cao thông thường.
Tuy nhiên, do công nghệ sản xuất hàng loạt và không có sự cố, quy trình Kapitza 'kém hiệu quả về năng
lượng' tỏ ra có hiệu quả kinh tế cao hơn nhiều so với các chu trình thay thế (chỉ hiệu quả về mặt chi
phí vận hành). Gần đây đã đạt được tiến bộ đáng chú ý khi các công nghệ tua-bin tiên tiến nằm trên nền
tảng của ngành sản xuất điện và hàng không hiện đại – những công ty lớn như Rolls Royce và Boeing đang
liên tục tạo ra kiến thức mới trong lĩnh vực này (Horlock, 2003).
Do đó, đông lạnh thực phẩm bằng chu trình không khí không gây ra sự suy giảm tầng ozone có hại và
tác động làm nóng lên toàn cầu. Chu trình không khí có khả năng hoạt động ở nhiệt độ làm lạnh thấp
(gần phạm vi đông lạnh), trong đó nó hoạt động tốt hơn các hệ thống nén hơi thông thường (hiệu suất
trên
40
C) và các hệ thống dựa trên CO2 (được sử dụng trên
54
C). Hơn nữa, luồng không khí tốc độ
cao thoát ra khỏi bộ giãn nở turbo có thể tác động trực tiếp lên thực phẩm, do đó đảm bảo hệ số truyền
nhiệt cao (trên 140 W m
2 K
1). Do đó, cùng với việc tăng cường cấp đông bằng luồng không khí, chu
trình mở có thể phục vụ hoàn hảo cho việc cấp đông thực phẩm bằng quá trình hóa lỏng hoặc tác động
không khí dựa trên chu trình không khí, cả hai đều liên quan đến tốc độ xử lý cao và chất lượng của
sản phẩm cuối cùng được cải thiện đáng kể.
5.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐÔNG ĐỘC ĐÁO KHÁC VÀ NHẬN XÉT KẾT LUẬN
Cùng với các kỹ thuật đóng băng mới và mới được đề cập trong chương này (ví dụ: thủy hóa; đóng băng
ngâm với các chế độ khuấy trộn thông minh; ứng dụng bùn đá hoặc tác động không khí; đóng băng dựa trên
chu trình không khí; phương pháp đông lạnh chớp nhoáng; đóng băng thay đổi áp suất cao và đóng băng
cộng hưởng từ), một số cải tiến quy trình đóng băng đầy hứa hẹn cũng đã được đưa ra (chẳng hạn như
đóng băng siêu âm, khử nước, sử dụng chất chống đông và protein tạo mầm băng; đông khô, đóng băng một
phần, ứng dụng chân không và ống dẫn nhiệt; năng lượng mặt trời, nhiệt điện; từ nhiệt , làm lạnh bằng
điện nhiệt và nhiệt âm). Một số nguyên tắc cấp đông này hiện chỉ ở quy mô nhỏ và vẫn khó có thể áp
dụng cho điện lạnh thương mại trong thời gian ngắn.
Các công nghệ mới với triển vọng triển khai lâu dài bao gồm làm lạnh Stirling từ tính và âm thanh.
Làm lạnh từ tính dựa trên hiệu ứng từ nhiệt
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
120 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bộ trao đổi nhiệt nóng
Nam châm
Bánh xe từ nhiệt
Bộ trao
đổi nhiệt nóng
Trao đổi
nhiệt lạnh
Lái xe
Vòng xoay
(b)
(Một)
Hình 5.19 (a) Khả năng bố trí một tủ lạnh từ tính quay và (b) tủ lạnh nhiệt âm thương mại đầu tiên trên thế
giới dùng để đựng kem.
(MCE). Vật liệu từ nhiệt thay đổi nhiệt độ để phản ứng với từ trường tác dụng và do đó có
thể được sử dụng để làm mát. Mặc dù điều này không khác với chu trình nén hơi truyền thống
(trong đó nhiệt được loại bỏ ở thiết bị ngưng tụ và thu được ở thiết bị bay hơi), không
giống như các hệ thống thông thường, không sử dụng chất lỏng làm việc có khả năng gây hại.
MCE đạt cực đại ở xung quanh nhiệt độ Curie và (do những khám phá gần đây về vật liệu có
nhiệt độ Curie cao xung quanh nhiệt độ môi trường và vật liệu có MCE khổng lồ) các thiết
bị làm lạnh hoạt động ở nhiệt độ môi trường đang được phát triển (Hình 5.19a). Theo nguyên
tắc, làm lạnh từ tính có hiệu suất năng lượng cao và mặc dù cho đến nay công suất làm lạnh
lại tương đối thấp, công nghệ này đang phát triển nhanh chóng và có thể sớm trở thành giải
pháp thay thế khả thi để làm mát trong các tủ lạnh gia đình nhỏ và tủ lạnh bán lẻ. IIR gần
đây đã thành lập một Ban công tác chuyên trách về Làm mát từ tính, tổ chức các hội nghị IIR
thường xuyên về làm lạnh từ tính ở nhiệt độ phòng như một diễn đàn quan trọng để báo cáo
những phát hiện hiện tại và một nguồn thông tin cập nhật có giá trị (cùng với một vấn đề
đặc biệt gần đây). của Tạp chí Điện lạnh Quốc tế, do Auracher và Egolf biên tập, 2006).
Backhaus và Swift (1999) đã phát triển và báo cáo động cơ nhiệt Stirling nhiệt âm dựa
trên máy tái sinh, hiệu quả hơn các động cơ âm thanh trước đây. Trong tủ lạnh nhiệt âm, âm
thanh được sử dụng để tạo ra áp suất và nén và giãn nở một chất khí (thường là heli). Khi
chất khí bị nén thì nó nóng lên và khi nó nở ra thì nó nguội đi.
Khí di chuyển tới lui dọc theo một ống dừng lại để đảo ngược hướng khi khí đạt đến mức nén
hoặc giãn nở tối đa. Nguyên lý động cơ Stirling đã được biết đến gần 200 năm nhưng không
giống như máy Stirling cơ học, hệ thống âm thanh không sử dụng các bộ phận chuyển động.
Bằng cách kết hợp các tấm vào ống, hiệu quả của hệ thống có thể được nâng cao hơn nữa. Một
nguyên mẫu nhỏ 200 lít của tủ đông nhiệt thương mại đã được phát triển lần đầu tiên bởi
Poese et al. (2004) cho Ben và Jerry's Homemade (Hình 5.19b).
Những cải tiến hơn nữa trong thiết kế tủ lạnh âm thanh đã được Backhaus và Swift (2000,
2004), So et al. (2006), Matveev và cộng sự. (2007) và Ueda và cộng sự. (2003).
Một số ấn phẩm khác đề cập đến những đổi mới thú vị về đông lạnh thực phẩm một cách chi
tiết hơn, sẵn có cho các bên liên quan trong ngành khoa học và công nghiệp điện lạnh (ví
dụ, xem James và cộng sự, 2000; Magnussen và cộng sự, 2000; Sun, 2001 ; 2005 ) . ).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
Các quá trình đóng băng mới và mới nổi 121
SỰ NHÌN NHẬN
Hình 5.1–5.19 bao gồm các hình minh họa của RP Singh, O. Schl ¨uter, Air Products and Chemicals, Advanced Freezers, Frigoscandia, Normalair-Garrett, Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật Quy
trình và Điện lạnh Thực phẩm, Điện lạnh Velis, Đại học Bang Pennsylvania và Phòng thí
nghiệm Ames, sự đóng góp của họ được ghi nhận một cách biết ơn.
CÁC TỪ VIẾT TẮT
CFC
Clorofluorocarbon
COP
Hệ số hiệu suất
FAO
Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc
HCFC Hydrochlorofluorocarbon
HFC
Hydrofluorocarbon
Phương pháp thủy hóa HFM
IIR
Viện Điện lạnh Quốc tế
IQF
Cấp đông nhanh riêng lẻ
Hiệu ứng từ nhiệt MCE
MRF
Đóng băng cộng hưởng từ
SME
Doanh nghiệp vừa hoặc nhỏ
Tổ chức Y tế Thế giới WHO
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Auracher, H. và Egolf, PW, biên tập. (2006). Làm lạnh từ tính ở nhiệt độ phòng. Tạp chí quốc tế
của Điện lạnh 29(8), 1235–1394.
Backhaus, S. và Swift, GW (1999). Động cơ nhiệt Stirling nhiệt âm. Thiên nhiên 399, 335–338.
Backhaus, S. và Swift, GW (2000). Động cơ nhiệt Stirling nhiệt âm: nghiên cứu chi tiết. Tạp chí của Hiệp hội Âm học Hoa Kỳ
107(6), 3148–3166.
Backhaus, S. và Swift, GW (2004). Một bộ trao đổi nhiệt nhiệt âm cộng hưởng, tự bơm, tuần hoàn.
Tạp chí của Hiệp hội Âm học Hoa Kỳ 116(5), 2923–2938.
Evans, JA, Gigiel, AJ và Brown, T. (2005). Cấp đông nhanh bằng công nghệ tuần hoàn không khí. Trong: Kỷ yếu Hội thảo EU
'EUROFREEZE 2005: Cấp đông nhanh từng loại thực phẩm', Sofia (Bulgaria), 13–15 tháng 1 năm 2005, Ủy ban Châu Âu.
Fikiin, AG (1969). Cong'elation de Fruits et de l'egumes par Fluidization. Kỷ yếu Hội nghị Budapest,
IIF/IIR: trang 197–203.
Fikiin, AG (1979). Căn cứ theo lý thuyết về quá trình hóa lỏng hoặc tăng cường de la cong'elation des Fruits et des
l'egumes. Kỷ yếu Đại hội Điện lạnh Quốc tế lần thứ 15, Venice, 4, trang 221–230.
Fikiin, AG (1980). Điều kiện vật lý của đông lạnh tầng sôi của trái cây và rau quả. Kholodilnaya
Tekhnika/Kỹ thuật điện lạnh, 7, 59–61 (bằng tiếng Nga)
Fikiin, AG (1985). Phương pháp và hệ thống làm mát ngâm và đông lạnh thực phẩm bằng quá trình thủy hóa.
Giấy chứng nhận phát minh số 40164, Cơ quan cấp bằng sáng chế Bungari INRA.
Fikiin, AG (1992). Phương pháp mới và hệ thống nước sôi để làm lạnh và cấp đông cá chuyên sâu. Kiểm soát Thực phẩm 3(3),
153–160.
Fikiin, AG (1994). Làm đông lạnh nhanh rau quả bằng phương pháp hydrofluidization. Trong: Các ứng dụng mới của điện lạnh
trong chế biến rau quả – Kỷ yếu của Hội nghị IIR, Istanbul (Thổ Nhĩ Kỳ), Khoa học và Công nghệ Điện lạnh, Viện Điện lạnh
Quốc tế, 1994-3, trang 85–91.
Fikiin, AG và Phạm, VH (1985). Hệ thống kiểm tra chế độ truyền nhiệt trong quá trình làm lạnh bằng nước của thực phẩm. Giấy
chứng nhận phát minh số 39749, Cơ quan cấp bằng sáng chế Bungari INRA.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
122 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Fikiin, AG, Ditchev, SP và Fikiina, IK (1966). Các thông số chính đặc trưng cho quá trình hóa lỏng của các lớp rau quả.
Kholodilnaya Tekhnika/Kỹ thuật điện lạnh 11, 33–37 (bằng tiếng Nga)
Fikiin, AG, Ditchev, SP và Karagerov, DI (1965). Hệ thống đông lạnh tầng sôi cho trái cây và rau quả
với nhiều kích thước khác nhau. Giấy chứng nhận phát minh số 10967, Cơ quan cấp bằng sáng chế Bungari INRA.
Fikiin, AG, Ditchev, SP và Karagerov, DI (1970). Thiết bị đông lạnh tầng sôi AZF. Kholodilnaya
Tekhnika/Kỹ thuật điện lạnh 7, 55–58 (bằng tiếng Nga).
Fikiin, KA (2003). Những điểm mới của nghiên cứu đông lạnh thực phẩm ở châu Âu và xa hơn nữa. Tài liệu tổng hợp Flair-Flow
Europe dành cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ số 10 (ISBN: 2-7380-1145-4), INRA: Institut National de la Recherche Agronomique,
Paris (Pháp), p. 55.
Fikiin, KA và Fikiin, AG (1998). Làm lạnh nhanh từng loại thực phẩm bằng cách thủy hóa và bơm đá. Trong: K. Fikiin, ed. Những
tiến bộ trong hệ thống lạnh, công nghệ thực phẩm và dây chuyền lạnh.
Chuỗi kỷ yếu IIR 'Khoa học và Công nghệ Điện lạnh', 1998-6: trang 319–326 (cũng được xuất bản trên Tạp chí AIRAH, 2001,
55(11), trang 15–18).
Fikiin, KA và Fikiin, AG (1999). Công nghệ dựa trên hỗn hợp nước đá mới, tiết kiệm chi phí để đông lạnh nhanh từng loại thực
phẩm bằng phương pháp thủy hóa. Kỷ yếu CD-Rom của Đại hội Điện lạnh Quốc tế lần thứ 20, Sydney (Úc), Giấy ICR số 271.
Fikiin, KA và Fikiin, AG (2002). Congelaci'on cá nhân r'apida de alimentos por hidrofluidificaci'on y
máy tính hielo. Fr'ıo, Calor y Aire Acondicionado (Madrid) 30(334), 22–27.
Fikiin, KA và Fikiin, AG (2003a). Làm lạnh nhanh thực phẩm bằng phương pháp thủy hóa và bơm nước đá
lương hưu. Kholodilnaya Tekhnika/Kỹ thuật điện lạnh (1), 22–25 (bằng tiếng Nga).
Fikiin, KA và Fikiin, AG (2003b). L'Ice Slurry (ghiaccio binario) per unaurgelazione veloce degli alimenti – Surgelamento
singolo degli alimentimediate idrofluidizzazione. Công nghiệp & Formazione theo il Tecnico della Refrigerazione e
Climatizzazione (Milano) (3), 36–39.
Fikiin, KA, Fikiin, AG, Russell, SL và Fitt, PW (1998). Kéo dài thời hạn sử dụng của sữa chua Bulgaria bằng cách sử dụng hệ
thống tích hợp chu trình không khí mới thân thiện với môi trường để xử lý nhiệt và làm lạnh. Trong: Dự đoán thời hạn sử
dụng – Kỷ yếu của Hội thảo COPERNICUS EU, Wageningen (Hà Lan), trang 159–168.
Fikiin, KA, Kaloyanov, NG, Filatova, TA và Sokolov, VN (2002). Bùn đá tinh thể mịn làm nền tảng cho công nghệ công nghiệp tiên
tiến: công nghệ tiên tiến và triển vọng trong tương lai. Kinh doanh Điện lạnh (Moscow) (7), 4–11 (bằng tiếng Nga).
Fikiin, KA, Wang, M.-J., Kauffeld, M. và Hansen, TM (2005). Làm lạnh và đông lạnh tiếp xúc trực tiếp thực phẩm trong đá –
Chương 9. Trong: M. Kauffeld, M. Kawaji và PW Egolf, eds. Sổ tay về Bùn đá – Nguyên tắc cơ bản và Kỹ thuật. Viện Điện lạnh
Quốc tế, trang 251–271.
Fikiin, KA, Tsvetkov, OB, Laptev, Yu.A., Fikiin, AG và Kolodyaznaya, VS (2001). Các vấn đề vật lý nhiệt và kỹ thuật của quá
trình đông lạnh ngâm trái cây trong nước đá dựa trên dung dịch nước đường-etanol. Kỷ yếu Hội thảo IIR lần thứ ba về bùn
băng, Lucerne (Thụy Sĩ). Viện Điện lạnh Quốc tế, trang 147–154 (cũng được xuất bản trên EcoLibrium – Tạp chí của AIRAH:
Viện Điện lạnh, Điều hòa không khí và Sưởi ấm Úc, 2003, 2(7), 10–15).
Fleshland, O. và Magnussen, OM (1990). Làm lạnh cá nuôi. Kỷ yếu Hội nghị Aberdeen,
IIF/IIR: trang 185–192.
Gigiel, AJ, Chauveron, S. và Fitt, P. (1992). Không khí thay thế cho chất làm lạnh CFC. Đại hội IIR 'Lạnh
'92', Buenos Aires, Argentina, ngày 7-9 tháng 9
Gigiel, A., Gibbs, R., Butler, D. và Holder, D. (1996). Công nghệ chu trình không khí cho dịch vụ xây dựng. Chuỗi kỷ yếu IIR
'Khoa học và Công nghệ Điện lạnh', Viện Điện lạnh Quốc tế – Paris, 1996-3: 687–696.
Gigiel, A., Polonara, F. và Di Nicola, G. (2004). Cấp đông nhanh thực phẩm trong tủ đông tuần hoàn không khí mở. Trong: Chất
lỏng làm việc tự nhiên 2004 – Hội nghị IIR Gustav Lorentzen lần thứ 6. Chuỗi kỷ yếu IIR 'Khoa học và Công nghệ Điện lạnh',
Viện Điện lạnh Quốc tế, 2004–2.
Horlock, J. (2003). Chu trình tuabin khí tiên tiến. Khoa học Elsevier, tr. 405.
IIR (1986). Khuyến nghị về chế biến và xử lý thực phẩm đông lạnh. Paris: Viện Điện lạnh Quốc tế, tr. 419.
IIR (1999). Kiểm soát chuỗi lạnh đối với thực phẩm đông lạnh nhanh. Sổ tay. Paris: Viện Quốc tế về
Điện lạnh, tr. 94.
James, C., Ketteringham, L. và James, SJ (2000). Tăng cường truyền nhiệt khi làm lạnh, đông lạnh và rã đông thực phẩm bằng ống
dẫn nhiệt. Trong: K. Fikiin, ed. Những tiến bộ trong hệ thống lạnh, công nghệ thực phẩm và dây chuyền lạnh. Chuỗi kỷ yếu
IIR 'Khoa học và Công nghệ Điện lạnh', 1998/6, trang 327–333.
Kennedy, CJ, biên tập. (2000). Quản lý thực phẩm đông lạnh. Cambridge: Nhà xuất bản Woodhead, tr. 286.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:27
Các quá trình đóng băng mới và mới nổi 123
Kikuchi, S., Okuda, S., Igawa, H., Morii, S., Mitsuhashi, M. và Higashimori, H. (2005). Sự phát triển của một
hệ thống tuần hoàn không khí để làm lạnh. Đánh giá kỹ thuật của Mitsubishi Heavy Industries 42(4), 1–4.
Kulakov, VM, Vereschagin, MP, Kulakov, VV và Vereschagin, MM (1999). Làm lạnh turbo không khí
máy móc. Kinh doanh điện lạnh 6: 5–10 (bằng tiếng Nga).
Lucas, T. và Raoult-Wack, AL (1998). Ngâm lạnh và đông lạnh trong môi trường làm lạnh chứa nước:
đánh giá và xu hướng trong tương lai. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 21(6), 419–429.
Magnussen, OM, Nordtvedt, TS và Torstveit, AK (2000). Sử dụng đông lạnh một phần trong dây chuyền lạnh. Trong: K. Fikiin, ed.
Những tiến bộ trong hệ thống lạnh, công nghệ thực phẩm và dây chuyền lạnh. Chuỗi kỷ yếu IIR 'Khoa học và Công nghệ Điện
lạnh', 1998/6, trang 363–370.
Matveev, IK, Backhaus, S. và Swift, GW (2007). Giải pháp phân tích biên dạng nhiệt độ ở đầu
của ống đệm nhiệt. Tạp chí Quốc tế về Truyền nhiệt và Khối lượng 50, 897–901.
Mohanty, P. (2001). Hệ thống đóng băng cộng hưởng từ. Tạp chí AIRAH 55(6), 28–29.
Pearson, SF và Brown, J. (1998). Sử dụng nước đá có thể bơm được để giảm thiểu sự hấp thụ muối trong quá trình đóng băng ngâm.
Kỷ yếu Hội nghị Oslo, IIF/IIR: trang 712–722.
Poese, ME, Robert, WM, Garrett, SL, van Gerwen, R. và Gosselin, P. (2004). Máy làm lạnh nhiệt âm để bán kem. Hội nghị IIR
Gustav Lorentzen lần thứ 6 về các chất hoạt động tự nhiên, Glasgow, ngày 29 tháng 8–ngày 1 tháng 9 năm 2004.
Russell, SL, Gigiel, AJ và James, SJ (2001). Tiến bộ trong việc sử dụng công nghệ chu trình không khí trong làm lạnh thực
phẩm và đặc biệt là trưng bày bán lẻ. Tạp chí AIRAH 55(11), 20–25.
Schl uter, O., George, S., Heinz, V. và Knorr, D. (2000). Sự chuyển pha trong thực phẩm mẫu, gây ra bởi quá trình đông lạnh
được hỗ trợ bằng áp suất và làm tan băng được hỗ trợ bằng áp suất. Trong: K. Fikiin, ed. Những tiến bộ trong hệ thống
lạnh, công nghệ thực phẩm và dây chuyền lạnh. Chuỗi kỷ yếu IIR'Khoa học và Công nghệ Điện lạnh', 1998- 6, trang 240–248.
Shaw, R., Kiczek, E. và Rossman, J. (1995). Hệ thống cấp đông tuần hoàn không khí COLDBLAST. Thủ tục tố tụng của
Đại hội Điện lạnh Quốc tế lần thứ 19, The Hague, 3a: 684–691.
Vì vậy, JH, Swift, GW và Backhaus, S. (2006). Sự mất ổn định của luồng nội bộ trong các bộ tái tạo. tạp chí của
Hiệp hội Âm học Hoa Kỳ 120(4), 1898–1909.
Sun, Da-Wen, ed. (2001). Những tiến bộ trong điện lạnh thực phẩm. Surrey: Nhà xuất bản Leatherhead, tr. 482.
Sun, Da-Wen, ed. (2005). Sổ tay chế biến và đóng gói thực phẩm đông lạnh. Boca Raton, FL: Nhà xuất bản CRC, Tập đoàn Taylor &
Francis, tr. 737.
Tressler, DK (1968). Hệ thống cấp đông thực phẩm. Trong: DK Tressler, WB Van Arsdel và MJ Copley, biên tập. Các
Bảo quản đông lạnh thực phẩm, Tập. 1. Westport, CT: Nhà xuất bản AVI, trang 120–152.
Verschoor, M., chủ biên. (2001). Hướng dẫn ứng dụng và thiết kế hệ thống chu trình không khí để sưởi ấm, thông gió và điều
hòa không khí trong các tòa nhà. TNO Môi trường, Năng lượng và Đổi mới quy trình, tr. 120.
Van Gerwen, R. và Verschoor, M. (1996). Tính khả thi của hệ thống tuần hoàn không khí để xây dựng hệ thống điều hòa không
khí. Chuỗi kỷ yếu IIR 'Khoa học và Công nghệ Điện lạnh', Viện Điện lạnh Quốc tế – Paris, 1996-3: trang 677–685.
Ueda, U., Biwa, T., Yazaki, T. và Mizutani, U. (2003). Cấu tạo máy làm mát Stirling nhiệt âm.
Physica B 329, 1600–1601.
Ure, Z. (1998). Hệ thống làm mát dựa trên bùn. Trong: K. Fikiin, ed. Những tiến bộ trong Hệ thống Điện lạnh, Công nghệ Thực
phẩm và Dây chuyền Lạnh. Chuỗi kỷ yếu IIR 'Khoa học và Công nghệ Điện lạnh', 1998-6: trang 172–179.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
6 Đông lạnh thịt
Steve James
Người ta tin rằng công việc đông lạnh thịt đầu tiên được thành lập tại Cảng Darling ở Sydney, Úc vào năm 1861
(Critchell và Raymond, 1912). Trong thập kỷ tiếp theo đã có một số nỗ lực vận chuyển thịt đông lạnh. Tuy nhiên,
chuyến hàng thịt đông lạnh hoàn toàn thành công đầu tiên là chuyến hàng trên tàu SS Paraguay từ Buenos Aires
đến Havre vào năm 1877. Do một vụ va chạm, con tàu phải mất 7 tháng để hoàn thành hành trình nhưng 5.500 xác
thịt cừu vẫn 'ở trạng thái tốt nhất' khi vận chuyển tàu đến Havre. Chuyến đi thứ hai đã được lên kế hoạch
nhưng không bao giờ diễn ra và trích dẫn lời của Berg'es (được trích dẫn trong Critchell và Raymond, 1912),
“Như thường lệ xảy ra trong lịch sử các ngành công nghiệp, chính người Pháp đã có những khám phá và người Anh
đã có khiến họ phải tính đến lợi nhuận của mình”.
Sự xuất hiện của tàu ss Strathleven ở London vào ngày 8 tháng 12 năm 1880 với hàng hóa gồm 40 tấn thịt bò
và thịt cừu Úc đông lạnh đã bắt đầu hoạt động buôn bán thịt đông lạnh. Nó đã được bán với giá gấp ba lần giá
trị của nó ở Úc và như đã nêu trên tờ Daily Telegraph, “Nó đã được thử nghiệm bằng phương pháp nấu ăn thông
thường và được phát hiện ở tình trạng tốt đến mức không thể nhìn thấy nó trong các cửa hàng bán thịt”. , cũng
như không có hương vị đặc biệt nào khi nấu để bàn, có thể phân biệt được nó với thịt Anh mới giết.” Mười tám
tháng sau, tàu ss Dunedin đến nơi với hàng thịt cừu và thịt cừu New Zealand đông lạnh. Đến năm 1892, 2.000.000
thân thịt được nhập khẩu mỗi năm và đến năm 1910, 602.750 tấn thịt đông lạnh đã được xuất khẩu từ Úc, New
Zealand và Nam Mỹ (Critchell và Raymond, 1912).
Hiện nay, thịt phục vụ chế biến công nghiệp thường được đông lạnh ở dạng nguyên con, thịt làm tư hoặc
nguyên xương bỏ xương đóng trong thùng 25 kg. Không có gì lạ khi thịt được đông lạnh hai lần trước khi đến tay
người tiêu dùng. Trong quá trình chế biến công nghiệp, nguyên liệu thô đông lạnh thường được rã đông hoặc ủ
trước khi chế biến thành các sản phẩm làm từ thịt, ví dụ như bánh nướng, bữa ăn tiện lợi, bánh mì kẹp thịt,
v.v. hoặc khẩu phần dành cho người tiêu dùng, phi lê, bít tết, v.v. Những khẩu phần dành cho người tiêu dùng
này thường được đông lạnh lại trước khi bảo quản, phân phối và bán.
6.1 TỶ LỆ ĐÔNG LẠNH
Có rất ít dữ liệu trong tài liệu cho thấy rằng, nói chung, phương pháp đông lạnh hoặc tốc độ đông lạnh có ảnh
hưởng đáng kể đến thời gian bảo quản tiếp theo của thịt, đặc tính chất lượng hoặc chất lượng ăn cuối cùng của
thịt. Có một số bất đồng trong tài liệu về việc cái nào có nhiều lợi ích hơn - đông lạnh nhanh hay đông lạnh
chậm. Các thuộc tính cảm quan và hóa học vượt trội hơn một chút đã được tìm thấy trong thực phẩm đông lạnh
trong một số thử nghiệm (Sebranek và cộng sự, 1978; Dobryzcki và cộng sự, 1977; Sebranek, 1980) nhưng các thử
nghiệm khác không cho thấy bất kỳ lợi ích đáng kể nào (Lampitt và Moran, 1933) đặc biệt là trong quá trình bảo
quản ngắn hạn (Hill
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Đông lạnh thịt 125
Bảng 6.1 Mối quan hệ giữa tốc độ cấp đông của thịt bò M. longissimus
dorsi và giảm cân trong quá trình đông lạnh, rã đông và nấu ăn
(nguồn: Petrovic và cộng sự, 1993).
% Giảm cân trong thời gian
Tốc độ đóng băng (cm h
Đóng băng
1)
Rã đông
Nấu nướng
Kiểm
—
—
36,32
soát
2,83
0,78
38,41
0,22
2,58
0,72
38:00
0,39
1,15
1,21
37,47
3,33
1,05
0,18
37,24
3,95
0,87
0,10
37,15
4,92 5,66
0,63
0,03
37,14
và Glew, 1973). Trong trường hợp thịt lợn sẫm màu, chắc và khô (DFD), Kondratowicz et al. (2000)
thấy rằng đông lạnh chậm thông thường mang lại chất lượng cảm quan tốt hơn đông lạnh trong
carbon dioxide lỏng. Jackobsson và Bengtson (1973) chỉ ra rằng có sự tương tác
giữa tốc độ đông lạnh và phương pháp nấu. Thịt đã được nấu chín từ đông lạnh là
được tìm thấy cho thấy tác dụng thuận lợi của tốc độ đóng băng nhanh hơn. Mittal và Barbut (1991) cho thấy
tốc độ đông lạnh đó ảnh hưởng đến mô đun độ cứng của thịt sau khi nấu. Các giá trị tương tự
thịt tươi được sản xuất từ thịt đông lạnh trong nitơ lỏng.
Năm 1980, A ˜n `on và Calvelo báo cáo mối quan hệ giữa tốc độ đóng băng và nhỏ giọt
sự mất mát. Họ cho biết hiện tượng mất nước nhỏ giọt đạt mức tối đa khi thời gian đóng băng từ
1
C đến
là khoảng 17 phút. Mascheroni (1985) đã sử dụng mối quan hệ này để tạo ra một phương pháp
để xác định tốc độ đông lạnh của thịt. Tuy nhiên, những nỗ lực để sao chép
công việc tại Langford (James và cộng sự, 1983) đã không thành công vì sự thay đổi trong tỷ lệ nhỏ giọt
mất đi từ thịt trước khi đông lạnh. Ngapo và cộng sự. (1999) báo cáo rằng tổn thất nhỏ giọt cao hơn từ
đông lạnh chậm so với mẫu thịt lợn đông lạnh nhanh. Tuy nhiên, sự khác biệt biến mất sau
Bảo quản đông lạnh 4 tuần.
Các thí nghiệm với thịt lợn M. longissimus dorsi không tìm thấy sự khác biệt về sự mất nước giữa
mẫu đông lạnh ở
20
C hoặc
80
C (Sakata và cộng sự, 1995). Ở
lần lượt mất 6 và 3 giờ để chuyển từ
1
C đến xấp xỉ
6
C. Ở
20
20
C và
80
C, các mẫu
C
các mẫu băng nội bào và nội bào đã được nhìn thấy nhưng chỉ có nội bào ở
80
C.
Phương pháp đông lạnh rõ ràng ảnh hưởng đến siêu cấu trúc của cơ. Sự đông lạnh chậm (ví dụ
1–2 mm h
1) có xu hướng tạo ra các tinh thể băng lớn ở ngoại bào, trong khi đông lạnh nhanh (ví dụ:
50 mm h
1) tạo ra các tinh thể nhỏ hơn trong và ngoài tế bào (Buchmuller, 1986). Rõ ràng, một
độ dốc nhiệt độ sẽ xảy ra ở những miếng thịt lớn và dẫn đến kết quả là đá không đồng đều.
hình thái học (Bevilacqua và cộng sự, 1979).
Petrovic và cộng sự. (1993) nhận thấy rằng thịt đông lạnh chậm, 0,22 và 0,39 cm h-1, mất nhiều hơn
trọng lượng khi đông lạnh, rã đông và nấu so với khi đông lạnh ở mức 3,95–5,66 cm h
1 (Bảng 6.1).
Tuy nhiên, tổn thất trọng lượng cao hơn trong quá trình rã đông được đo ở mức đóng băng trung gian.
tốc độ 3,33 cm h-1. Thịt đông lạnh ở tốc độ 3,33 cm h-1 và nhanh hơn được đánh giá là mềm hơn và
ngon hơn sau khi nấu so với mẫu đối chứng không đông lạnh và mẫu đông lạnh chậm (Bảng 6.2). Petrovic
et al. tuyên bố rằng các điều kiện tối ưu để đông lạnh thịt theo khẩu phần là những điều kiện đạt được
tốc độ đóng băng từ 2 đến 5 cm h
giới hạn, 3,33–3,95 cm h
1 đến
7
C. Grujic và cộng sự. (1993) thậm chí còn đề xuất chặt chẽ hơn
1. Đóng băng chậm ở áp suất lên tới 0,39 cm h-1 dẫn đến độ hòa tan giảm
protein sợi cơ, tăng khả năng giảm cân trong quá trình đông lạnh, rã đông và nấu ăn, giảm
khả năng liên kết nước và thịt chín dai hơn. Thịt đông lạnh rất nhanh (>4,9 cm h
1)
7
C
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
126 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 6.2 Mối quan hệ giữa tốc độ cấp đông của thịt bò M. longissimus dorsi
và kết cấu (1 là cực kỳ thô, 7 là cực kỳ mịn), Độ mềm (1 là
cực kỳ cứng, 9 cực kỳ mềm) và Độ mọng nước (1 cực kỳ khô,
9 cực kỳ ngon ngọt).
Tốc độ đóng băng (cm h
1)
Kết cấu
Dịu dàng
Độ mọng nước
Kiểm
7,0
6,8
7,0
soát
7,0
6,0
6,7
0,22
7,0
6,5
7,0
0,39
7,0
7,5
7,5
3,33
7,0
8,0
8,0
3,95
7,0
8,5
8,5
4,92 5,66
6,0
7,0
7.3
Nguồn: Petrovic và cộng sự, 1993.
có độ hòa tan của protein myofibrillar thấp hơn một chút, khả năng liên kết với nước thấp hơn và
thịt hơi cứng và khô hơn. Các mẫu được rã đông sau thời gian bảo quản 2-3 ngày
ở
20
C nên mối quan hệ giữa tốc độ đóng băng và thời gian bảo quản chưa được nghiên cứu.
Thời gian bảo quản là 48 giờ và 2,5 tháng đã được sử dụng trong quá trình nghiên cứu ảnh hưởng của
các hệ thống đông lạnh khác nhau và tỷ lệ sản xuất nhỏ giọt từ các mẫu cơ thịt cừu nhỏ
(Sacks và cộng sự, 1993). Trong mọi trường hợp, tỷ lệ thất thoát nhỏ giọt sau 2,5 tháng ít nhất là gấp đôi tỷ lệ
đo sau 48 giờ (Bảng 6.3). Sau 2,5 tháng, lượng nước nhỏ giọt từ các mẫu được đông lạnh bằng cách sử dụng
đông lạnh ít hơn >2% so với những người sử dụng đông lạnh không khí.
Năm 2001, Sundsten và cộng sự. tiết lộ một số lợi ích thương mại của việc đông lạnh nhanh, nhưng không
ưu điểm về chất lượng. Các nghiên cứu đã so sánh ba phương pháp đông lạnh khác nhau: đông lạnh xoắn ốc
(SF), đông lạnh đông lạnh (nitơ lỏng, LN) và đông lạnh va chạm (IF). Thơi gian
cần thiết để đông lạnh một chiếc bánh hamburger nặng 80 g dày 10 mm từ +4
C đến
18
C trong SF, LN và IF
lần lượt là 22 phút, 5 phút 30 giây và 2 phút 40 giây. Các tác giả
tuyên bố rằng tình trạng mất nước cao hơn đáng kể đối với bánh mì kẹp thịt đông lạnh ở SF (1,2%) so với
đến LN (0,4%) và IF (0,4%). Không có sự khác biệt đáng kể nào về tổn thất do nấu nướng, thậm chí
sau 2 tháng bảo quản. Tinh thể băng lớn hơn đáng kể trong bánh mì kẹp thịt đông lạnh ở SF
so với LN và IF. Phân tích cảm quan cho thấy không có sự khác biệt về chất lượng ăn uống giữa
ba phương pháp đông lạnh, thậm chí sau 2 tháng bảo quản.
Đóng băng ở áp suất cao và đặc biệt là đóng băng 'thay đổi áp suất' đang thu hút đáng kể
quan tâm khoa học (Le Bail và cộng sự, 2002). Thực phẩm được làm lạnh dưới áp suất cao đến nhiệt độ dưới 0
Bảng 6.3 Thất thoát nhỏ giọt (%) từ 77,6 g mẫu longissimus lumborum et thoracis đông lạnh ở các nhiệt độ khác nhau
phương pháp và rã đông ở 4
C.
Thời gian bảo quản tại
20
C
Thời gian đông lạnh Tốc độ đông lạnh % hao hụt khối lượng tại % khối lượng mất đi tại
đến
Điều kiện đóng băng
2,2
C
(cm h
1)
48 giờ
2,5 tháng
Nhiệt độ đông lạnh
90
C
15 m
6,4
3,34a
Nhiệt độ đông lạnh
65
C
22 m
4,4
4,70a,b
9,72a
Tủ cấp đông
C
1,83 giờ
0,55
5,53b
12,74b
1,88 giờ
0,53
4,71a,b
13,18b
1,96 giờ
0,51
5,26b
11,72b
21
Tủ đông không cửa ngăn
Tủ đông gia dụng
25
21
C
C
Nguồn: Sacks và cộng sự, 1993.
9,49a
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
Đông lạnh thịt 127
thiết bị bay hơi
Quạt đảo
chiều
Trần giả
Sản phẩm
trên xe đẩy
Hình 6.1 Ví dụ về đường hầm đóng băng với sự tuần hoàn không khí theo chiều dọc.
nhiệt độ nhưng không trải qua sự thay đổi pha và đóng băng cho đến khi áp suất được giải phóng.
Kết quả tạo mầm nhanh chóng tạo ra các tinh thể băng nhỏ, đều. Tuy nhiên, các nghiên cứu về thịt lợn và
thịt bò (Fernandez-Martin và cộng sự, 200) và thịt lợn (Zhu và cộng sự, 2004) đã không cho thấy bất kỳ
lợi thế thực sự nào về chất lượng thương mại và sự gia tăng độ dai trong nghiên cứu sau này.
Làm lạnh chậm từ nhiệt độ ban đầu cao có thể tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển so với quá
trình làm lạnh rất nhanh. Castell-Perez và cộng sự. (1989) dự đoán rằng đông lạnh chậm từ nhiệt độ sản
phẩm ban đầu là 30
C có thể dẫn đến số lượng vi khuẩn tăng 83% so với mức tăng 4% từ 10
C.
6.2 HỆ THỐNG ĐÔNG
6.2.1 Không khí
Cho đến nay, không khí là phương pháp đông lạnh thực phẩm được sử dụng rộng rãi nhất vì nó tiết kiệm,
hợp vệ sinh và tương đối không ăn mòn thiết bị. Các hệ thống bao gồm từ cơ bản nhất – trong đó quạt hút
không khí qua một cuộn dây làm lạnh (thiết bị bay hơi) và thổi không khí được làm mát xung quanh phòng
cách nhiệt (Hình 6.1) – đến các đường hầm hoặc đường xoắn ốc cấp đông bằng băng tải được xây dựng có mục đích.
Tốc độ truyền nhiệt tương đối thấp đạt được từ bề mặt sản phẩm trong hệ thống không khí. Ưu điểm lớn của
hệ thống không khí là tính linh hoạt của chúng; đặc biệt khi có yêu cầu cấp đông nhiều loại sản phẩm có
hình dạng không đều hoặc từng sản phẩm riêng lẻ.
Trong thực tế, phân phối không khí là một vấn đề lớn thường bị người thiết kế và vận hành hệ thống bỏ
qua. Thời gian đóng băng của sản phẩm giảm khi tốc độ không khí tăng.
Một giá trị tối ưu tồn tại giữa thời gian đóng băng giảm và công suất ngày càng tăng cần thiết để điều
khiển quạt tạo ra tốc độ không khí cao hơn. Giá trị tối ưu này có thể thấp tới 1,0 m/ s-1 tốc độ không
khí khi đông lạnh các miếng thịt bò ở nhiệt độ 15 m /s đối với các sản phẩm mỏng.
Gần đây, việc sử dụng công nghệ va chạm để tăng sự truyền nhiệt bề mặt trong không khí và các hệ
thống đóng băng khác đã nhận được sự chú ý (Newman, 2001; Sundsten và cộng sự, 2001; Everington, 2001).
Sự va chạm là quá trình hướng một hoặc nhiều tia chất lỏng vào bề mặt rắn để tạo ra sự thay đổi. Các tia
khí va chạm có vận tốc rất cao (20–30 m /s) sẽ “phá vỡ” lớp khí ranh giới bề mặt tĩnh bao quanh sản phẩm
thực phẩm. Các
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
128 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
môi trường xung quanh sản phẩm trở nên hỗn loạn hơn và quá trình trao đổi nhiệt qua vùng này trở nên hiệu quả
hơn nhiều.
6.2.2 Hệ thống theo mẻ
Đặt thực phẩm trong phòng lạnh lớn là phương pháp cấp đông phổ biến nhất. Quạt lưu thông không khí qua các
cuộn dây được làm lạnh và xung quanh sản phẩm trong phòng cách nhiệt. Các mặt hàng riêng lẻ lớn như thân thịt
được treo trên thanh ray trên cao, các sản phẩm nhỏ hơn được đặt ở trạng thái không bọc hoặc trong thùng carton
trên giá, pallet hoặc thùng lớn.
6.2.3 Hệ thống liên tục
Trong một hệ thống liên tục, thịt được vận chuyển qua đường hầm đông lạnh hoặc phòng làm lạnh thường bằng băng
tải trên cao hoặc trên dây đai. Điều này khắc phục được vấn đề phân phối không khí không đồng đều do mỗi vật
phẩm phải chịu cùng một biên dạng vận tốc/thời gian. Một số sản phẩm thịt được cấp đông trên các khay khay (cao
2 m), được kéo hoặc đẩy qua hầm cấp đông bằng phương tiện cơ học.
Đối với các hoạt động lớn hơn, sẽ thỏa đáng hơn khi cho thịt ăn trên dây chuyền liên tục thông qua các đường
hầm tuyến tính hoặc tủ đông xoắn ốc. Đường hầm tuyến tính có cấu trúc đơn giản hơn nhưng bị hạn chế bởi chiều
dài của dây đai cần thiết để đạt được thời gian làm mát cần thiết và không gian có sẵn ở hầu hết các nhà máy.
Do đó, tủ đông xoắn ốc là một sự thay thế khả thi hơn.
6.3 TỦ ĐÔNG LIÊN HỆ
Các phương pháp làm lạnh tiếp xúc dựa trên sự truyền nhiệt bằng cách tiếp xúc giữa các sản phẩm và bề mặt kim
loại, sau đó được làm mát bằng chất làm lạnh sơ cấp hoặc thứ cấp hoặc ngâm trực tiếp trong chất lỏng được làm
lạnh. Đóng băng tiếp xúc mang lại một số lợi thế so với làm mát bằng không khí, tức là truyền nhiệt tốt hơn
nhiều và tiết kiệm năng lượng đáng kể. Tuy nhiên, nhu cầu về các sản phẩm có hình dạng đều đặn với bề mặt
phẳng lớn là trở ngại lớn đối với hệ thống tấm và nhu cầu bọc và rửa sạch chất lỏng ngâm trong hệ thống ngâm.
Về nguyên tắc, các hệ thống làm mát dạng tấm hiện đại có chút khác biệt so với máy đông lạnh tiếp xúc đầu
tiên được cấp bằng sáng chế vào năm 1929 bởi Clarence Birdseye. Về cơ bản, sản phẩm được ép giữa các tấm kim
loại rỗng chứa chất làm lạnh tuần hoàn (Hình 6.2). Một xi lanh thủy lực được sử dụng để đưa các tấm cấp đông
tiếp xúc áp suất với sản phẩm. Những tấm này có thể nằm ngang hoặc dọc.
Khả năng truyền nhiệt tốt phụ thuộc vào độ dày của sản phẩm, khả năng tiếp xúc tốt và độ dẫn điện của sản
phẩm. Tủ đông dạng tấm thường được giới hạn ở độ dày tối đa 50–70 mm. Liên hệ tốt là một yêu cầu hàng đầu. Các
khoảng không khí trong bao bì và sự bám bẩn của các tấm có thể ảnh hưởng đáng kể đến thời gian làm mát; ví dụ,
một giọt nước đóng băng trên đĩa có thể kéo dài thời gian đóng băng lên tới 30–60%.
Ưu điểm chung của máy cấp đông dạng tấm so với máy cấp đông thùng carton thổi khí bao gồm:
Quá trình đông lạnh nhanh hơn với cùng nhiệt độ bay hơi của chất làm lạnh hoặc có thể diễn ra ở nhiệt độ
bay hơi cao hơn trong một thời gian đóng băng nhất định.
Nhiệt độ sản phẩm dễ kiểm soát hơn, đặc biệt đối với những vết cắt nhỏ hơn.
Mức tiêu thụ điện năng giảm đáng kể – có thể tiết kiệm ít nhất 30%, và có thể 50% hoặc hơn, do không cần
quạt tuần hoàn không khí và vì nhiệt độ bay hơi cao hơn có thể được sử dụng cho cùng nhiệt độ môi chất làm
mát hiệu quả.
Trong nhiều trường hợp, cần ít không gian xây dựng hơn.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
Đông lạnh thịt 129
Ram thủy lực
Tấm đông lạnh
Sản phẩm
Tấm tách biệt
Tấm kín
Hình 6.2 Ví dụ về tủ đông dạng tấm nằm ngang.
Sản phẩm vẫn đồng nhất và phẳng sau khi đông lạnh, không giống như các thùng carton cấp đông bằng khí thổi,
thường phồng lên. Thùng carton phẳng mang lại tải trọng ổn định, giúp tận dụng không gian cao hơn tới 30%
trong kho lạnh. Đối với việc vận chuyển, các pallet ổn định tạo điều kiện thuận lợi cho việc tải đơn vị và khoảng 8–19%
nhiều sản phẩm hơn có thể được nạp vào một thùng chứa.
Nhược điểm của tủ đông dạng tấm chủ yếu liên quan đến khía cạnh chi phí:
Chi phí vốn cao hơn đáng kể so với các tủ đông phun khí tương đương.Được nạp thủ công
máy đông lạnh dạng tấm có giá thành tương đương với máy đông lạnh dạng hầm thổi khí tự động. Hoàn toàn tự động
tủ đông dạng tấm đắt hơn.
Cần có tốc độ tuần hoàn cao của chất làm lạnh dạng lỏng; điều này dẫn đến chi phí bổ sung
cho ắc quy lớn hơn và máy bơm công suất cao hơn.
Đối với tủ đông dạng tấm thủ công, việc xếp và dỡ hàng đồng thời có thể yêu cầu nhân công cao hơn
đầu vào hơn so với máy cấp đông không khí theo mẻ.
Mỗi tấm phải được nạp sản phẩm có cùng độ dày.
Hộp giấy ẩm có thể dính vào đĩa hoặc gây kẹt giấy khi đá hình thành.
Sự xâm nhập của không khí phải được giảm thiểu để ngăn ngừa sương giá tích tụ trên các tấm.
Việc đông lạnh thịt chưa đóng gói có lợi ích đáng kể do thời gian cấp đông ngắn hơn đáng kể (Fleming và cộng sự,
1996). Có thể đạt được số chu kỳ đông lạnh gấp đôi mỗi ngày với
sản phẩm trần (Bảng 6.4). Tổng chi phí cho việc đông lạnh dạng tấm có thể tương đương với chi phí
để đóng băng bằng luồng không khí. De Jong (1994) đã tiến hành phân tích chi phí (Bảng 6.5) cho một nhà máy thịt bò
sử dụng tủ đông dạng tấm hoặc tủ đông thổi khí ở New Zealand với chi phí điện ròng
là 0,10 USD kW h
1, thu hồi vốn trong 10 năm và lãi suất 12%.
Một tủ đông ngâm được tạo thành từ một bể chứa chất lỏng đông lạnh được làm mát có thể là bất kỳ loại nào.
dung dịch muối, đường hoặc cồn không độc trong nước và phương tiện vận chuyển bao bì
thịt qua bể. Persson và L ¨ondahl (1993) nói rằng đóng băng ngâm đã được
thường được sử dụng để đông lạnh bề mặt gà tây và gia cầm ở các thị trường có màu sáng
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
130 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 6.4 Thời gian đông lạnh dự kiến của các khối thịt trong tủ đông dạng đĩa
hoạt động ở
30
C.
Chu kỳ mỗi ngày
Thời gian đóng băng (h)
Độ dày (mm)
trần
đóng hộp
trần
đóng hộp
80
6,3
2,5
3
6
160
16,5
8,5
1
2
Nguồn: Fleming và cộng sự, 1996.
Bảng 6.5 Yêu cầu về năng lượng và chi phí cho nhà máy cấp đông thịt bò 3000 thùng/ngày.
tủ đông không
Vụ nổ không khí tự
Tấm thủ công
khí 4 mẻ
động
tủ đông
Phân tích năng lượng
38
38
17
Tải tủ đông (kW)
573
477
400
Công suất tiêu thụ (kW)
689
570
462
Thời gian đóng băng (h)
Phân tích kinh tế ($000)
1.500
2.200
2.000
Chi phí vốn hàng năm
266
389
354
Chi phí năng lượng hàng năm
463
389
354
0 772
754
Giá vốn
Chi phí lao động hàng năm
Tổng chi phí hàng năm
60
789
90
Nguồn: de Jong, 1994.
đang có nhu cầu. Quá trình đóng băng được hoàn thành trong một hệ thống thổi khí. Nước đá đang được xem xét
thay thế cho chất lỏng ngâm thông thường. Các hệ thống nhị phân như vậy được mô tả trong
tài liệu khoa học như băng chảy, băng lỏng, băng lỏng hoặc băng lỏng. Maria và cộng sự, (2005) đã báo cáo
rằng các hệ thống như vậy đạt được tốc độ truyền nhiệt cao hơn chất lỏng ở một trạng thái.
6.4 ĐÔNG LẠNH
Đông lạnh đông lạnh thường sử dụng chất làm lạnh, chẳng hạn như nitơ lỏng hoặc carbon dioxide rắn,
trực tiếp. Phương pháp làm mát về cơ bản tương tự như làm mát bay hơi bằng nước.
Việc làm mát được thực hiện bằng cách làm sôi chất làm lạnh, sự khác biệt cơ bản là
nhiệt độ cần thiết để sôi. Cũng như sử dụng ẩn nhiệt được hấp thụ bởi quá trình đun sôi
chất lỏng, nhiệt hiện được hấp thụ bởi khí lạnh thu được.
Do nhiệt độ hoạt động rất thấp và hệ số truyền nhiệt bề mặt cao giữa
sản phẩm và môi trường, tốc độ làm mát của hệ thống đông lạnh thường cao hơn đáng kể so với
hệ thống lạnh khác.
Hầu hết các hệ thống đều sử dụng chất làm lạnh bị thất thoát toàn bộ, tức là chất làm lạnh được thải ra khí quyển
và không được phục hồi. Do các yếu tố môi trường và kinh tế, chất làm lạnh bị tổn thất tổng cộng phải
vừa sẵn có vừa vô hại, điều này hạn chế sự lựa chọn đối với không khí trong khí quyển và
thành phần, nitơ lỏng (LN) và carbon dioxide lỏng hoặc rắn (CO2).
Các đặc tính cụ thể của chất làm lạnh tổn thất toàn phần có thể được coi là ưu điểm
hoặc nhược điểm được liệt kê trong (Bảng 6.6).
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Đông lạnh thịt 131
Bảng 6.6 Ưu điểm và nhược điểm của chất làm lạnh tổn thất toàn phần trong
so sánh với làm lạnh cơ học
Thuận lợi
Nhược điểm
Vốn đầu tư thấp
Chi phí vận hành cao
Công suất làm lạnh cao
Công suất làm lạnh cao
Trọng lượng thấp khi không sử dụng
Trọng lượng cao khi bắt đầu sử dụng
Không có trọng lượng dư (đá khô)
Thời gian giới hạn mà không cần điền
Không có tiếng ồn
Kiểm soát nhiệt độ kém
Môi trường lưu trữ thuận lợi (N2)
Giảm độ ẩm
Tác dụng kìm khuẩn (CO2)
Nguy cơ ngạt thở
Yêu cầu bảo trì thấp
Giới hạn sẵn có
Hoàn hảo sau khi lắp đặt (đá khô)
Cấp đông lạnh chủ yếu được sử dụng cho các sản phẩm nhỏ như bánh mì kẹp thịt, bữa ăn sẵn, v.v.
Phương pháp phổ biến nhất là phun trực tiếp nitơ lỏng lên sản phẩm thực phẩm trong khi
nó được chuyển tải qua một đường hầm cách nhiệt.
Công nghệ va chạm đang được sử dụng để tăng cường hơn nữa khả năng truyền nhiệt (Newman,
2001). Ông nói rằng khi so sánh hệ số truyền nhiệt tổng thể của thiết bị đông lạnh
Trong các đường hầm đóng băng, khả năng truyền nhiệt va chạm thường gấp ba đến năm lần so với đường hầm thông
thường sử dụng quạt hướng trục. Với hệ số truyền nhiệt tổng thể tăng lên,
người ta có thể tăng nhiệt độ đóng băng để tăng hiệu quả đông lạnh tổng thể hoặc
tiếp tục chạy ở nhiệt độ rất lạnh và tăng đáng kể tổng sản lượng
tỷ lệ. Đóng băng xung lực phù hợp nhất cho các sản phẩm có tỷ lệ diện tích bề mặt trên trọng lượng cao,
tức là miếng bánh hamburger hoặc các sản phẩm có kích thước nhỏ. Thử nghiệm đã cho thấy sản phẩm
có độ dày dưới 20 mm đóng băng hiệu quả nhất trong quá trình truyền nhiệt va chạm
môi trường. Khi đông lạnh các sản phẩm dày hơn 20 mm, vẫn có thể đạt được lợi ích của việc đông lạnh va chạm;
tuy nhiên, hệ số truyền nhiệt bề mặt sau này trong quá trình đóng băng
quá trình nên được giảm bớt để cân bằng hiệu quả quá trình tổng thể. Quá trình này cũng rất
hấp dẫn đối với các sản phẩm yêu cầu đóng băng bề mặt rất nhanh.
6.5 ĐÔNG LẠNH CÁC SẢN PHẨM CỤ THỂ
6.5.1 Khối thịt
James và Bailey (1979) đã chỉ ra rằng nhiệt độ không khí dưới
30
C và vận tốc không khí vượt quá 5ms
1 là
cần thiết để đóng băng các khối thịt dày 150 mm trong bìa cứng sóng
thùng carton trong vòng chưa đầy 24 giờ (Bảng 6.7). Creed và James (1981) đã thực hiện một cuộc khảo sát cho thấy
chỉ ra rằng chỉ 58% sản lượng công nghiệp bị đóng băng trong khoảng thời gian ±20% so với thực tế
thời gian đóng băng cần thiết.
Bảng 6.7 Thời gian đông lạnh trung bình (giờ) từ 4 đến
7
C
tại trung tâm nhiệt của các khu thịt bò 50, 75 và 100 kg.
Cân nặng
50 kg
75 kg
100 kg
phần thân sau
22
29
33
tiền thân
13
20
25
Nguồn: James và Bailey, 1987a.
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
132 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 6.8 Thời gian đóng băng dự kiến (giờ) từ 4
C đến
7
C ở tâm nhiệt của
xác không được bọc và được bọc trong kho (nguồn: Creed và James, 1984).
30
C, 4 m /s
1
30
C, 0,5 m /s
1
20
C, 0,5 m /s
1
Đã mở gói
30kg
5,5
11,0
16,4
40kg
8,5
15,6
23,4
30kg
8,0
12,5
19.0
40kg
12,0
17,8
26,5
gói
6.5.2 Khu thịt bò
James và Bailey (1987) báo cáo rằng hệ thống phun nước muối và ngâm nitơ lỏng có
đã được sử dụng để đông lạnh các khu thịt bò. Tuy nhiên, hầu hết các cuộc điều tra đều sử dụng không khí. Nhiệt độ
trong các hệ thống không khí dao động từ
11
C đến
40
C và giảm cân từ 0,3% đến 1,19%. Trong của họ
các khu thịt bò được điều tra riêng có trọng lượng từ 40 đến 140 kg được đông lạnh trong không khí ở nhiệt độ
32
C, 1,5 m ·s
1. Trung bình, chân sau nặng dưới 50 kg và chân trước dưới 75 kg có thể
bị đóng băng trong thời gian hoạt động 24 giờ (Bảng 6.8). Không có sự khác biệt thống kê về vi khuẩn
đếm trước và sau khi đông lạnh.
6.5.3 Thân thịt cừu
Vì việc sản xuất thịt cừu mang tính thời vụ nên việc cung cấp liên tục cho quá trình chế biến có thể đạt được bằng cách
bảo quản đông lạnh và rã đông và lọc xương sau đó (Creed và James, 1984). Dữ liệu từ họ
các cuộc điều tra đã được sử dụng để xác minh chương trình dự đoán về việc đông lạnh xác thịt cừu. Các
dự đoán chỉ ra rằng bất kỳ điều kiện nào khắc nghiệt hơn
20
C, 0,5 m s
1 sẽ đạt được
hoạt động cấp đông 24 giờ đối với thân thịt chưa được bọc (Hình 6.3). Để đảm bảo một đêm
(15–16 giờ) chu kỳ đông lạnh đối với thân thịt được bọc, điều kiện khắc nghiệt hơn
4ms
30
C,
1 sẽ được yêu cầu.
6.5.4 Gia cầm
Thịt gia cầm để chế biến tiếp thường được đông lạnh ở dạng thân thịt hoặc xương và
các phần đã được rút xương đựng trong thùng carton có trọng lượng lên tới 25 kg. Phần lớn thịt, khẩu phần tiêu dùng
và các sản phẩm gia cầm khác được đông lạnh trong tủ đông thổi khí. Một số vật dụng nhỏ, riêng lẻ, ví dụ
112
120
100
75
Cn
i°n
ờ7ế
a
C
hđ
i
ừ
°
T
g
t
4
80
60
40
55
38
25
0,5 m s
38
20
0
30°C
20°C
1
5,0 m /s
10°C
Nhiệt độ không khí (°C)
Hình 6.3 Thời gian đóng băng của khối hộp dày 15 cm (nguồn: James và Bailey, 1979).
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Đông lạnh thịt 133
12°C vẫn có không khí*
Luồng khí
12°C
-18°C không khí tĩnh lặng
23°C không khí tĩnh lặng
Luồng khí
18°C
-32°C không khí tĩnh lặng
Vụ nổ không khí
23°C
Vụ nổ không khí
32°C
tấm
32°C
0
5
10
15
20
25
Thời gian đóng băng12°C đến
*giá trị ngoại suy
30
35
40
9°C(h)
Hình 6.4 Thời gian đông lạnh của 2,3 kg thân thịt gà ở các chế độ đông lạnh khác nhau (DuBois et al., 1942).
bánh mì kẹp thịt gà có thể được đông lạnh trong hầm đông lạnh và một lượng nhỏ nội tạng, thịt thu hồi bằng cơ học (MRM)
và các loại thịt khác được đông lạnh trong tủ đông dạng đĩa. Trong thời kỳ công nghiệp
chế biến, nguyên liệu đông lạnh thường được rã đông hoặc ủ trước khi làm thành bánh nướng,
bữa ăn tiện lợi, bánh mì kẹp thịt, v.v. hoặc khẩu phần dành cho người tiêu dùng, chẳng hạn như phi lê ức. Những khẩu phần
dành cho người tiêu dùng này thường được đông lạnh lại trước khi bảo quản, phân phối và bán.
Nghiên cứu ban đầu (DuBois và cộng sự, 1942) về đông lạnh thân thịt gia cầm bằng không khí cho thấy sự khác biệt
điều kiện đóng băng có thể dẫn đến thời gian đóng băng từ dưới 5 đến hơn 35 giờ (Hình 6.4).
Tốc độ đóng băng khác nhau dẫn đến sự khác biệt đáng kể trong cấu trúc tinh thể băng
trong mô cơ. Tuy nhiên, khi nướng thịt, vị giác “không dễ dàng” được phát hiện.
sự khác biệt rõ ràng về hương vị, mùi thơm hoặc kết cấu giữa hai thái cực'. Bảng vị giác
kết quả cho thấy không có sự khác biệt thực sự giữa bất kỳ phương pháp xử lý cấp đông nào và phương pháp không đông lạnh
điều khiển. Trong ít nhất một ví dụ, điểm cho mùi thơm, kết cấu, hương vị, độ mềm, độ mọng nước
hoặc chất lượng tổng thể của phương pháp đông lạnh sẽ tốt hơn phương pháp xử lý không đông lạnh.
Quá trình đông lạnh ngâm nhanh hơn nhiều so với khả năng đạt được trong các hệ thống đông lạnh không khí (Bảng 6.9). TRONG
đông lạnh thân gà bằng không khí cả nhiệt độ không khí và tốc độ không khí đều có ảnh hưởng đáng kể
ảnh hưởng đến thời gian đóng băng, như thể hiện trong hình. 6,5 và 6,6 (van den Berg và Lentz, 1958).
Tuy nhiên, việc giảm nhỏ thời gian đóng băng đạt được bằng cách tăng tốc độ không khí trên
4ms
1 thường không bù đắp được cho chi phí năng lượng tăng lên. Tương tự, sử dụng không khí
Bảng 6.9 Thời gian đông lạnh đến
9,5
C đối với thịt gà và gà tây trong các môi trường đông lạnh khác nhau.
Thời gian đóng băng đến
Loại thân thịt và
Trọng lượng trung bình
Môi trường làm mát được sử dụng
gói
9,5
C (phút)
Đã mở gói
Gà thịt, 0,9 kg
18
C nước muối
135
Gà thịt, 1,3 kg
29
C nước muối
85
Gà mái Thổ Nhĩ Kỳ, 5,3
18
C nước muối
500
kg Gà mái Thổ Nhĩ Kỳ,
29
C nước muối
290
55
35
280
140
5,3 kg Gà tây Tom, 10,8 kg
29
C nước muối
425
—
Nguồn: Esselen và cộng sự, 1954.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
134 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Dưới da 1 cm ở vú Bề mặt bên trong Trong gói lòng bàn chân
600
500
400
)tú
ih
n
g
ờp
a
n
c
h(
i
ô
ặ
T
g
đ
300
200
100
0
2
0
4
6
10
số 8
Vận tốc không khí (m/s)
Hình 6.5 Cấp đông 3 kg thân thịt gia cầm từ 0
C đến
4
C trong không khí ở nhiệt độ
20
C (van den Berg và Lentz,
1958).
nhiệt độ dưới
40
C là không khả thi về mặt thương mại. Bishop (1972) tuyên bố rằng theo
điều kiện đông lạnh tối ưu (không khí ở
40
C, vận tốc 2,5–3,5 m /s), thân thịt gia cầm nặng 1,5 kg
có thể được đông lạnh trong vòng chưa đầy 3 giờ. Nghiên cứu cho thấy một thiết kế thú vị cho một quy mô lớn
tủ đông thổi khí. Thùng các tông, mỗi thùng chứa 10 thân thịt được chất lên giá đỡ
cầm 56 thùng carton. Các giá đỡ được treo trên một thanh ray hơi nghiêng và đi qua một cách chậm rãi
Dưới da
1cm ở ngực
Bề mặt bên trong
Trong gói quà tặng
600
500
400
)tú
ih
n
g
ờp
a
n
c
h(
i
ô
ặ
T
g
đ
300
200
100
0
80
70
60
50
40
30
20
10
Vận tốc không khí (m/s)
Hình 6.6 Cấp đông 3 kg thân thịt gia cầm từ 0 đến
1958).
4
C trong không khí ở tốc độ 2 m /giây (van den Berg và Lentz,
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Đông lạnh thịt 135
Bảng 6.10 Phương trình thời gian đông lạnh gan trong tủ đông dạng đĩa.
Độ dày khối (cm)
phương trình
7,6
Y =
0,3547 + 54,4632R + 0,02138I
10,2
Y =
0,1917 + 79,9314R + 0,05203I
15,2
Y =
0,8020 + 212,119R + 0,08880I
Nguồn: Creed và James, 1983.
bởi trọng lực qua buồng hoạt động ở
40
C. Sau khi đi qua buồng
giá đỡ được dỡ xuống và sau đó được nâng lên một chút. Các giá đỡ trống sau đó được trả lại cho
điểm bắt đầu bằng trọng lực.
6.5.5 Nội tạng
Mặc dù nội tạng ăn được chiếm từ 3% đến 4% trọng lượng nguội của thân thịt nhưng vẫn có
ít dữ liệu được công bố về khả năng làm lạnh của nó (Creed và James, 1983). Các tác giả nhận thấy rằng
gan có thể chịu được đông lạnh bằng đĩa và thời gian đông lạnh tới
nhiệt độ ban đầu (I) và R, trong đó R = (
1,5
7
C (Y) có liên quan đến
C – nhiệt độ môi chất lạnh) 1 (Bảng 6.10).
Các tác giả đã mở rộng nghiên cứu của họ để kiểm tra ảnh hưởng của các vật liệu đóng gói khác nhau đến
thời gian đóng băng (Creed và James, 1985).
6.5.6 Sản phẩm nhỏ
Tốc độ cấp đông của sản phẩm thịt nhỏ chưa đóng gói ảnh hưởng đến quá trình giảm cân
tăng khi tốc độ đóng băng giảm. Ngoài ra còn có một số bằng chứng cho thấy nó ảnh hưởng đến tổn thất trong quá trình
đặc tính nấu ăn và cảm quan. Hanenian và cộng sự. (1989) đã chỉ ra rằng thời gian đóng băng của
từng chiếc bánh mì kẹp thịt (chả) có thể dao động từ 22 giây đến hơn một giờ trong các hệ thống khác nhau
(Bảng 6.11). Đông lạnh trong nitơ và CO2 làm giảm đáng kể lượng hao hụt trọng lượng
từ những miếng chả chưa được bọc khi so sánh với hệ thống không khí. Tuy nhiên, tổn thất do nấu nướng là
chất lượng miếng chả cao hơn và tổng thể thấp hơn ở những miếng đông lạnh trong nitơ. Điều này chủ yếu là do
nứt miếng chả trong hệ thống ngâm.
Khi bánh mì kẹp thịt được xếp chồng lên nhau và đặt trong hộp trước khi đông lạnh, thời gian đông lạnh sẽ tăng lên
ít nhất là một bậc độ lớn. Các nghiên cứu được thực hiện trên bánh mì kẹp thịt đóng gói đã xem xét việc đông lạnh
nhiệt độ từ 2
C đến
18
C dao động từ 24 đến 96 giờ (Berry và Leddy, 1989). Điểm độ mềm trước khi đóng băng được
đo bằng bảng mùi vị (tám cực kỳ mềm đến một
cực kỳ khó khăn) dao động từ 6,6 đến 6,1. Tất cả bánh mì kẹp thịt được đánh giá là cứng hơn ngay lập tức
sau khi đông lạnh và sau khi bảo quản 18 tháng (Hình 6.7). Ngay sau khi đông lạnh bánh mì kẹp thịt
Bảng 6.11 Cấp đông bánh mì kẹp thịt bò từ 2
C đến
10
C trong các hệ thống khác nhau.
Đông lạnh Trọng lượng đông lạnh Nấu ăn
Nhiệt độ Độ dày thời gian (
Phương pháp
tỷ lệ
C) (cm)
(S)
hụt (cm h
hao
1) (%)
sự mất mát
(%)
Không khí (23 W m
2 K
1)
14
1.10
3939
0,5
2.0
Không khí (31 W m
2 K
1)
25
1,12
2047
1,0
1,7
34,6
tuyết CO2
78
1,13
129
16,5
0,1
35,9
ngâm N2
196
1,13
22
97,3
0,1
37,7
Nguồn: Hanenian và cộng sự, 1989.
34,4
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
136 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
12
10
Bảng điều khiển 0 tháng
tấ
u
ếc
K
số 8
Bảng điều khiển 18 tháng
6
4
Instron 0 tháng
2
Instron 18 tháng
0
24
48
72
Thời gian đóng băng (giờ), 2°C đến
96
18°C
Hình 6.7 Kết cấu của bánh mì kẹp thịt được đo bằng bảng vị giác (8 là cực kỳ mềm, 1 là cực kỳ dai) và Instrom
(kg) sau 0 và 18 tháng bảo quản (nguồn: Berry và Leddy, 1989).
đông lạnh trong 96 giờ cứng hơn đáng kể so với đông lạnh trong 24 giờ; tuy nhiên, sự khác biệt không
đáng kể sau 18 tháng bảo quản. Các phép đo kết cấu của dụng cụ nhìn chung phù hợp với các phép đo từ
nhóm hương vị (Hình 6.7).
Tốc độ đóng băng thương mại có thể rất chậm. Xúc xích ở giữa pallet cần 6–7 ngày để đạt được
15
C từ nhiệt độ ban đầu là 7
C (Wanous et al., 1989). Tuy nhiên, các nghiên cứu được thực hiện
trên các loại xúc xích tương tự được đông lạnh trong 9 giờ, 2,4 ngày và 6,8 ngày cho thấy tốc độ đông
lạnh không ảnh hưởng đến giá trị TBA (axit thiobarbituric) trong quá trình bảo quản đông lạnh trong 20 tuần.
Nhiều sản phẩm thịt nhỏ như khối và dải giăm bông và thịt gia cầm, miếng thịt gia cầm, thịt viên
nấu chín, lát xúc xích và thịt băm có thể được đông lạnh nhanh riêng lẻ (IQF) trong tủ đông đông quay
(Thumel và Gamm, 1994). Sản phẩm được phun một lớp sương nitơ mịn để đóng băng bề mặt khi nó đi vào
trống. Khi trống nghiêng quay, nó sẽ vận chuyển thực phẩm thông qua dòng khí lạnh ngược dòng để hoàn
tất quá trình đông lạnh.
6.6 Ủ VÀ ĐÔNG LẠNH
Không có định nghĩa chính xác cho từ 'ủ' trong ngành công nghiệp thịt. Trong thực tế, 'ủ' có thể là
một quá trình trong đó nhiệt độ của sản phẩm được tăng hoặc giảm đến giá trị tối ưu cho giai đoạn xử
lý tiếp theo.
James và James (2002) trình bày chi tiết những ưu điểm của quá trình ủ và việc sử dụng các hệ
thống một và nhiều giai đoạn trong đó nhiệt độ của sản phẩm đông lạnh được nâng lên theo yêu cầu. Với
những khối thịt dày 150 mm, quá trình ủ một giai đoạn có thể mất nhiều ngày (Brown và James, 2006).
Tuy nhiên, hệ thống vi sóng có thể nhanh chóng làm chín các khối thịt tương tự trong vòng chưa đầy
10 phút (Swain và James, 2005).
Các hoạt động ủ và đông cứng lớp vỏ được sử dụng để tạo ra kết cấu tối ưu trong sản phẩm được làm
lạnh sao cho phù hợp với quá trình gia công cơ học. Trong trường hợp này, sản phẩm được đông lạnh một
phần để đủ cứng để có thể cắt lát, cắt khối, v.v.
6.6.1 Thịt thăn lợn băm nhỏ
Thịt thăn từ thịt cừu và thịt lợn thường được chế biến thành miếng sườn bằng máy chém tốc độ cao. Do
sự biến dạng trong quá trình này nên năng suất có thể bị giảm. Năng suất có thể tăng lên bằng cách ủ
thịt trước tiên, tạo lớp vỏ cứng bên ngoài, bằng cách đông lạnh bằng nitơ lỏng hoặc luồng không khí
rất lạnh. Tuy nhiên, quá trình này phải được kiểm soát cẩn thận, nếu đông lạnh quá nhiều thịt thì
lượng thịt xắt tiếp theo sẽ tăng lên đáng kể.
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Đông lạnh thịt 137
nhỏ giọt hình thành, dẫn đến giảm năng suất khoảng 4–5%. Do đó, quá trình cấp đông thăn phải luôn
được kiểm soát cẩn thận.
6.6.2 Cắt thịt giăm bông tốc độ cao
Sản xuất lát giăm bông truyền thống bao gồm làm mát các khúc giăm bông đã tạo hình trong phòng
lạnh đến nhiệt độ lõi là 2
C. Quá trình này mất từ 2 đến 7 ngày (Lammertz và Brixy, 2001). Các
khúc gỗ được cắt thành lát dày 1,5 mm bằng máy thái tiêu chuẩn với tốc độ lên tới 500 lát mỗi
phút. Máy cắt lát tốc độ cao mới hoạt động với tốc độ lên tới 1000 lát mỗi phút. Để tạo ra những
lát cắt chất lượng cao với tốc độ này, các khúc giăm bông phải được đông lạnh ở lớp vỏ ở nhiệt độ
5
C ở độ sâu 7 mm. Một số loại máy đông lạnh đông lạnh khác nhau đã được phát triển để thực
hiện quá trình đông lạnh vỏ (Lammertz và Brixy, 2001).
6.6.3 Cắt thịt xông khói tốc độ cao
Tỷ lệ thịt xông khói được cắt sẵn và đóng gói trước khi giao cho người bán buôn và bán lẻ ngày
càng tăng. Để đạt được công suất cần thiết, máy thái phải được vận hành ở tốc độ rất cao. Để tối
đa hóa năng suất của các lát cắt chất lượng cao từ máy thái tốc độ cao, thịt xông khói phải được
cắt lát ở trạng thái ủ đông lạnh. Nhiệt độ ủ tối ưu là chức năng của thịt xông khói và máy thái.
Hầu hết quá trình ủ thịt xông khói theo truyền thống được thực hiện theo một quy trình dài, gồm
một giai đoạn. Tuy nhiên, các hệ thống xử lý hai giai đoạn hiệu quả hơn hiện đang phổ biến. Việc
thiết kế và vận hành chính xác các hệ thống như vậy là rất quan trọng đối với hiệu quả chi phí
của quá trình cắt lát. Nhiệt độ thịt xông khói là thông số quan trọng trong hoạt động cắt lát
tốc độ cao (thường là 800–1400 lát mỗi phút). Hoạt động này có nhiều điểm chung với việc chém kim
loại hơn là cắt lát tốc độ thấp thường được thực hiện ở cửa hàng bán thịt. Thịt xông khói phải
được đưa vào lưỡi dao ở trạng thái bán đông cứng để giảm thiểu sự biến dạng và gãy khi cắt. Việc
đạt được nhiệt độ chính xác trong toàn bộ phần giữa của thịt xông khói là rất quan trọng để tạo
ra những lát thịt không bị hư hỏng có năng suất cao (James và Bailey, 1987b).
Chụp ảnh tốc độ cao đã được sử dụng để chứng minh rõ ràng ảnh hưởng của nhiệt độ cắt không chính
xác. Khi nhiệt độ quá thấp, thịt xông khói cứng sẽ vỡ ra và lưỡi dao bị mài mòn quá mức; khi lên
quá cao, thịt xông khói mềm dính vào lưỡi dao và phần mỡ bị tách ra khỏi phần nạc. Nhiệt độ tối
ưu cho một thao tác cụ thể phụ thuộc vào hàm lượng muối trong thịt xông khói, thời gian chín,
loại máy thái được sử dụng và tốc độ cắt lát.
Các thí nghiệm được thực hiện vào những năm 1920 (Callow, 1929) cho thấy có mối quan hệ gần
như tuyến tính (Hình 6.8) giữa điểm đóng băng ban đầu của thịt nạc thịt lợn và hàm lượng muối của nó
1
0 0
2 345
1
mểiĐ
2
3
4
5
Hàm lượng muối (g muối trên 100 g nước)
Hình 6.8 Mối quan hệ giữa điểm đóng băng ban đầu của thịt nạc lợn và hàm lượng muối của nó (nguồn: Callow,
1929).
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
138 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 6.12 Hàm lượng muối và độ ẩm trong thịt xông khói từ các nhà cung cấp khác nhau.
Muối (g trên 100 g nước)
Độ ẩm (%)
Không nha cung câp. Trung bình tối thiểu tối đa Trung bình tối thiểu tối đa
7,1
2,9
5,1
73,5
65,3
69,6
1
6,5
2,7
4,1
74,0
68,0
71,1
2
4,7
2,9
4,0
72,5
68,6
71,0
3
5,9
2,1
4,1
74,6
65,0
71,8
4
6,3
2,2
4,2
74,2
63,9
70,9
5
5,9
2,5
5,0
72,6
64,3
70,3
6
6,5
3,1
4,9
74,4
67,5
71,1
7
4,6
2,2
3,2
74,2
70,0
72,2
8
6,3
2,6
4,7
74,7
66,3
69,7
9 10
5,2
2,7
4,1
74,8
65,3
70,3
Nguồn: James và Bailey, 1987b.
(được biểu thị bằng gam muối trên 100 g nước trong thịt). Do đó,
điểm đóng băng ban đầu, hàm lượng băng ở nhiệt độ bất kỳ và nhiệt độ cắt lát liên quan
phụ thuộc vào cả hàm lượng muối và nước của thịt xông khói. Công việc đã chỉ ra rằng thậm chí sử dụng rất
phương pháp xử lý được kiểm soát cẩn thận vẫn có sự khác biệt đáng kể về hàm lượng muối trong
từng lát riêng lẻ, giữa các lát và giữa các mặt thịt xông khói trong cùng một mẻ. Điều này làm cho nó
khó khăn và trong tình hình thương mại là không thể thực hiện các thử nghiệm phân tích để xác định
nhiệt độ cắt tối ưu cho một hoạt động cụ thể. Do đó nhiệt độ này phải
được xác định bằng thực nghiệm cho từng hoạt động cắt lát và hệ thống ủ được phát triển
sẽ tạo ra nhiệt độ đồng đều trên toàn bộ sản phẩm một cách hiệu quả nhất.
6.6.3.1 Xác định nhiệt độ cắt lát
Có thể có sự thay đổi đáng kể về lượng thịt xông khói đầu vào cho hoạt động cắt lát. Một cuộc khảo sát
(James và Bailey, 1987b) nhận thấy rằng hàm lượng muối và nước trung bình trong thịt xông khói
cung cấp cho một nhà máy thái lát lớn trong khoảng thời gian 2 năm thay đổi lần lượt là 1,9% và 2,6%.
(Bảng 6.12 và Hình 6.9). Hiệu ứng cắt lát của sự thay đổi hàm lượng muối, trong đó
trung bình tổng thể là 4,34%, lớn hơn nhiều so với nước, có trung bình tổng thể là 70,8%.
Tâm
30°C, 3 m ·s
1
Bề mặt
30°C, 3 m ·s
1
Tâm
35°C,1 m ·s
1
Bề mặt
35°C, 1 m ·s
1
10
5
0
t)
ệC
i°
h(
ộ
N
đ
5
0
1 23 4
5
6 78
10
15
20
25
30
Thời gian (giờ)
Hình 6.9 Nhiệt độ bề mặt và trung tâm ở mặt sau của thịt xông khói trong quá trình ủ hai giai đoạn (nguồn:
James và Bailey, 1987b).
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Đông lạnh thịt 139
Bảng 6.13 Năng suất (%) của các lát ở các loại chất lượng từ lưng thịt xông khói từ các nhà cung cấp khác nhau được thái lát
nhiệt độ thịt xông khói cân bằng là
C,
7,5
C hoặc
'Chính/giây'
Lớp chất lượng
Nhiệt độ cắt lát (
6,5
C)
6,5
7,5
9,5
9,5
C.
'Những thứ lặt vặt'
'Tiết kiệm/phục vụ ăn uống'
6,5
7,5
9,5
6,5
7,5
9,5
— 93,6 94,7 — 3,7 79,1 82,0 81,7 12,5
Nhà cung cấp A 3,0 — 2,7 3,3
Nhà cung cấp B 8,8 8,11 9,7 9,5 8,3 — 79,9 75,7 — 10,2
9,7 — 9,9 Nhà cung
Nhà cung cấp C 14.6
5.1
84,1 90,8 93,8 10,8 6,0 — 81,5 78,8 —
cấp D 2,8 3,2 3,4
Nhà cung cấp E 9,6 — 6,7 11,6
11,8 — 76,4 78,5 — 10,4 10,3 — 13,2
Nhà cung cấp F 11.2
Nguồn: James và Bailey, 1987b.
Giá trị tối đa và tối thiểu từ các nhà cung cấp khác nhau là 7,1% và 2,1% đối với muối và
74,8% và 63,9% đối với nước. Điểm đóng băng ban đầu và do đó cắt lát tối ưu
do đó nhiệt độ có thể thay đổi từ 5
C trở lên. Kiểm tra đường cong đông lạnh của thịt xông khói
từ ba trong số các nhà cung cấp cho thấy điểm đóng băng ban đầu là
3
C,
3,5
C và
6
C.
Hiện tại, phương pháp duy nhất có sẵn để xác định nhiệt độ thịt xông khói tối ưu cho
Hoạt động cắt lát là thực hiện các thử nghiệm cắt lát ở các nhiệt độ thịt xông khói khác nhau. Kết quả từ
một thử nghiệm như vậy trong đó năng suất ở từng cấp chất lượng được xác định được trình bày trong Bảng 6.13. TRONG
thử nghiệm cụ thể có tính đến số lượng tương đối từ mỗi nhà cung cấp để cắt lát tốt nhất
nhiệt độ được tìm thấy là
9,5
C.
6.6.3.2 Hệ thống ủ
Một số ít hoạt động sử dụng tủ đông dạng tấm, hệ thống ngâm chất lỏng và thiết bị đông lạnh
đường hầm để ủ thịt xông khói để cắt tốc độ cao. Tuy nhiên, phần lớn các hệ thống công nghiệp
sử dụng không khí trong một quá trình một hoặc hai giai đoạn.
6.6.3.2.1 Ủ một giai đoạn
Ủ một giai đoạn là một quá trình rất đơn giản. Thịt ba chỉ ở giữa, lưng và gân sọc
được đặt trên kệ của xe đẩy. Các xe đẩy sau đó được đẩy vào một phòng hoạt động ở
nhiệt độ cắt mong muốn. Thịt xông khói vẫn ở trong phòng cho đến khi nhiệt độ cân bằng
đến cái phòng đó. Sau đó nó được ép và cắt lát.
Ví dụ, trong hệ thống ủ một giai đoạn thương mại, mặt sau được giữ trong 18 giờ.
trong phòng hoạt động ở nhiệt độ
9
C đến
14
C, 0,2–1,2 m s
1 với trọng lượng sản phẩm giảm trung bình là
1,18%. Vào cuối tuần, những đứa trẻ ở trong phòng tổng cộng 64 giờ và trung bình
giảm cân tăng lên 1,88%. Sau 18 giờ, nhiệt độ bề mặt đã đạt tới
nhưng tâm vẫn ở trên
7
10
C
C.
Một số vấn đề cố hữu trong quá trình ủ một giai đoạn. Cân bằng
Thời gian còn dài, sau 18 tiếng vẫn có thể chênh lệch 3
C giữa lưng. Chỉ sử dụng hệ thống hai giai đoạn
trong một nửa thời gian này dẫn đến chênh lệch nhỏ hơn 1
C. Rõ ràng nhất
Hạn chế của quá trình ủ một giai đoạn là để có được cùng một hệ thống thông lượng phải được
lớn hơn nhiều, có lẽ ít nhất là gấp ba lần. Việc phân phối không khí đồng đều cũng khó khăn hơn và
kiểm soát nhiệt độ tốt trong một căn phòng lớn. Vấn đề này trở nên trầm trọng hơn ở chỗ giai đoạn một
hệ thống phải thực hiện các vai trò xung đột nhau. Để loại bỏ nhiệt từ thịt xông khói, không khí/sản phẩm hợp lý
chênh lệch nhiệt độ và chuyển động không khí là cần thiết. Ngược lại, về cuối
quá trình khi tất cả lượng nhiệt cần thiết đã được trích xuất, chênh lệch nhiệt độ rất nhỏ
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
140 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 6.14 Các điều kiện trong tủ cấp đông nhanh, trọng lượng trung bình ban đầu của lưng thịt xông khói.
Nhiệt độ (
Điều kiện không khí
Cân nặng
C) Tốc độ (m s
1) Ban đầu (kg) Mất 3 giờ (%)
Cân bằng
KHÔNG.
Nhiệt độ (
C)
mẫu
30
1,0
5,640 (0,51) 0,71 (0,06)
8,6
6
30
3,0
5,150 (0,32) 0,76 (0,08)
11,6
4
35
0,5
5,288 (0,13) 0,66 (0,06)
8,5
6
35
1,0
5,375 (0,26) 0,55 (0,07)
9,9
4
Ghi chú: % giảm cân sau 3 giờ và nhiệt độ cân bằng; độ lệch chuẩn được cho trong ngoặc đơn.
Nguồn: James và Bailey, 1987b.
và chuyển động không khí tối thiểu là mong muốn để đạt được nhiệt độ đồng đều và tốc độ giảm
của việc giảm cân.
6.6.3.2.2 Nhiệt luyện hai giai đoạn
Trong quy trình ủ hai giai đoạn, hoạt động cấp đông ban đầu được theo sau bởi một quy trình riêng biệt.
giai đoạn cân bằng nhiệt độ. Điều quan trọng là lượng nhiệt mong muốn được chiết xuất trong
hoạt động đóng băng vụ nổ ban đầu. Ví dụ về các điều kiện và nhiệt độ cân bằng cuối cùng
được đưa ra trong Bảng 6.14. Lịch sử nhiệt độ điển hình ở bề mặt và tâm nhiệt của
mặt sau được tôi luyện ở
30
C, 3,0 m s
1 và
35
nhiệt độ có xu hướng thấp hơn vài độ sau 3 giờ ở
C, 1,0 m s
35
1 được thể hiện trong Hình 6.10. Bề mặt
C so với ở
30
C, trong khi đó
nhiệt độ trung tâm rất giống nhau, khoảng
6
C. Trong mỗi trường hợp tối đa
chênh lệch nhiệt độ giữa các lưng nhỏ hơn 1
C sau 3 giờ ở trạng thái cân bằng
phòng và nhiệt độ ở bất kỳ phần nào của mặt sau đều nằm trong khoảng 1
C so với nhiệt độ phòng
sau 7 giờ.
Điều quan trọng là hệ thống làm lạnh phải có kích thước phù hợp để trích xuất lượng nhiệt cần thiết
từ thịt xông khói. Năng lượng được giải phóng trên mỗi kg thịt xông khói trong mỗi khoảng thời gian nửa giờ trong
một thí nghiệm được thay đổi theo hệ số 2,7 từ 0,0139 kW h kg
1 đến 0,0051 kW h kg
1
(Hình 6.10). Tổng năng lượng trung bình được chiết xuất trên mỗi kg thịt xông khói trong quá trình hoạt động kéo dài 3 giờ là
0,0535 kWh kg
1.
Trong một hệ thống hai giai đoạn có một số cân nhắc thực tế. Trong một nghiên cứu kéo dài 3 giờ
Hoạt động đóng băng nổ ở
9,5
35
C, 1,0 m s
1 thu được nhiệt độ cân bằng mong muốn là
C và đạt mức giảm cân thấp nhất là 0,55%. Tuy nhiên, những điều kiện này rất
quan trọng và sẽ không cho phép một khoảng thời gian kéo xuống sau khi tải và việc sử dụng một chút
)g1n
gW
ng
ợ
ăh
ư
k
N
l
(
k
lưng dày hơn hoặc thịt xông khói có hàm lượng muối cao hơn. Thêm máy sưởi vào phòng cân bằng để
0,016
0,014
0,012
0,01
0,008
0,006
0,004
0,002
0
0–0,5 0,5–1 1–1,5 1,5–2 2–2,5 2,5–3
Thời gian (giờ)
Hình 6.10 Năng lượng được giải phóng (kW h kg
30
C, 3,0 m s
1) bởi thịt xông khói trong khoảng thời gian 0,5 giờ trong quá trình đông lạnh nhanh ở
1 (nguồn: James và Bailey, 1987b).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
Đông lạnh thịt 141
cung cấp khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác với tải sản phẩm hơi âm được coi là khả thi hơn so với
việc cố gắng kiểm soát nhiệt độ làm lạnh so với tải dương trong thực tế. Sự phân phối và kiểm soát
không khí cũng sẽ kém chính xác hơn ở mức 3 m/ s-1 và sự thay đổi ±0,5 m /s-1 của vận tốc không khí
trên mặt sau của thịt xông khói sẽ ít ảnh hưởng đến nhiệt độ cân bằng cuối cùng hơn so với sự thay
đổi tương tự về giá trị trung bình của 1,0 m /s. Do đó , các điều kiện vận hành
30
C, 3,0 m /s-1 đã
được chọn cho nhà máy công nghiệp đặc biệt này vì chúng ít quan trọng hơn và mang lại mức độ linh
hoạt.
Các cuộc điều tra đã chỉ ra rõ ràng sự cần thiết phải điều chỉnh kích thước hệ thống làm lạnh để
đáp ứng tốc độ giải phóng nhiệt ban đầu từ lưng thịt xông khói ấm (James 1997). Trong các thử nghiệm,
một tủ đông thử nghiệm không thể duy trì điểm đặt mong muốn là
30
C nhưng đã tăng lên
27
C ngay
sau khi chất hàng và mất 1,5 giờ để phục hồi hoàn toàn. Nhiệt độ cân bằng trung bình trong thử nghiệm
này cao hơn 0,6
đạt tới
30
C so với hai thử nghiệm liên tiếp trong đó sử dụng ít thịt xông khói hơn và tủ đông
C trong vòng vài phút sau khi nạp. Mặc dù tốc độ giải phóng nhiệt trung bình từ mặt sau
của thịt xông khói trong quá trình đông lạnh là 0,0175 kW kg-1 nhưng nhà máy làm lạnh phải có công
suất gấp đôi để đáp ứng tốc độ giải phóng trong 0,5 giờ đầu tiên. Trong điều kiện công nghiệp, nhiệt
truyền qua cửa mở trong quá trình chất hàng và yêu cầu làm mát đáng kể của các giá đỡ cũng phải được
xem xét. Một giải pháp thực tế là một nhà máy làm lạnh trung tâm phục vụ một số buồng đông lạnh riêng
biệt.
Những thứ này có thể được nạp và dỡ theo trình tự để cung cấp cho nhà máy tải lạnh gần như không đổi,
giúp nó hoạt động với hiệu suất tối ưu.
6.7 BẢO QUẢN THỊT VÀ SẢN PHẨM THỊT ĐÔNG LẠNH
Có sự khác biệt rõ ràng giữa các điều kiện môi trường cần thiết để làm mát, đó là quá trình loại bỏ
nhiệt/giảm nhiệt độ và những điều kiện cần thiết để bảo quản với mục đích duy trì nhiệt độ sản phẩm
đã đặt. Dữ liệu mở rộng có sẵn về điều kiện bảo quản tối ưu và thời gian bảo quản đông lạnh có thể
đạt được cho nhiều sản phẩm (IIR, 1986; ASHRAE, 2006).
Vì vi khuẩn tìm thấy trên thịt sẽ không phát triển ở nhiệt độ dưới
12
C nên những thay đổi về
nồng độ vi sinh vật không phải là yếu tố ảnh hưởng đến thời gian bảo quản đông lạnh của thịt. Trên
thực tế, đông lạnh và bảo quản đông lạnh có thể cải thiện độ an toàn của thịt. Georgsson và cộng sự.
(2006), chẳng hạn, đã phát hiện ra rằng việc đông lạnh gia cầm và bảo quản trong 30 ngày đã làm giảm
mức độ Campylobacter tới 2,87log cfu (kg thân thịt) 1. Tuy nhiên, mức giảm tương tự không được tìm
thấy ở coliform phân. Trong khi Sandberg và cộng sự (2005) báo cáo Campylobacter giảm 2log cfu g
sau 3 tuần ở
cfu g
20
1
C. Đối với thịt bò vụn Moorhead và Dykes (2002) đã báo cáo mức giảm 0,6–2,2 log
1 trong 7 ngày bảo quản đầu tiên ở
18
C.
Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian bảo quản thịt đông lạnh có thể tác động ở một trong ba giai
đoạn trước khi đông lạnh, trong quá trình cấp đông thực tế (đã được thảo luận) và sau cấp đông ngay
trong thời gian bảo quản (James và Evans, 1997).
6.7.1 Xử lý trước cấp đông
Một số yếu tố trước khi đông lạnh, ví dụ như sự khác biệt về loài, sự khác biệt giữa các con vật hoặc
sự khác biệt giữa các miếng thịt, là vốn có ở động vật. Ngoài ra còn có các yếu tố khác bao gồm cho
ăn và vận chuyển có thể ảnh hưởng đến việc bảo quản đông lạnh.
Loài là yếu tố đông lạnh chính thường được cho là có ảnh hưởng đến thời gian bảo quản đông lạnh.
Bảng 6.15 cung cấp dữ liệu từ ba nguồn về thời gian bảo quản thịt từ các loài khác nhau cũng như mức
trung bình và phạm vi từ tất cả các ấn phẩm được xuất bản.
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
142 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 6.15 Thời gian bảo quản đông lạnh (tháng) đối với các loài khác nhau.
Nguồn
2
1
Nhiệt độ(
20
C)
C
3
18
C
Trung bình ở mức
18
C
18
Phạm vi tại
C
18
C
Giống loài
12
Thịt bò
12
Thịt lợn
18
10,2
2,8–19,4
12
17,4
2,8–23,3
Cừu non
6
8
24
7,8
2,8–24,3
Thịt gà
10 12
12 10
18
13,6
6,0–23,3
Nguồn: James và Evans, 1997.
Có sự khác biệt gấp đôi giữa các loài về thời gian bảo quản được khuyến nghị nhưng
quan trọng hơn là xếp hạng tương đối, về mặt có thể được lưu trữ lâu nhất,
khác nhau giữa các nguồn. Khi tất cả các dữ liệu có sẵn trong tài liệu được xem xét
hình ảnh càng trở nên khó hiểu hơn. Giá trị trung bình về thời gian bảo quản của các loại khác nhau
các loài ở
18
C (Bảng 6.15) có thứ hạng khác với thứ hạng được chấp nhận chung và
phạm vi thời gian lưu trữ là rất lớn.
Rất ít ấn phẩm so sánh thịt của hơn hai loài dưới các điều kiện có thể so sánh trực tiếp.
điều kiện. Hiner và cộng sự. (1951) phát hiện ra rằng trong chế độ đóng gói và ủ tương tự, thịt bò
được phát hiện có thể bảo quản trong 69 tuần, thịt lợn trong 53 tuần và thịt cừu trong 44 tuần ở
Thịt lợn
18
18
C. Tại
C vẫn ngon miệng lâu hơn thịt cừu nhưng ở nhiệt độ cao hơn thịt cừu
đã ổn định hơn. Có vẻ công bằng khi kết luận rằng hầu hết các công trình đều hướng tới sự khác biệt, nhưng
không nhất thiết phải có sự khác biệt nhất quán về thời gian bảo quản đông lạnh giữa các loài.
Để xem xét sự biến đổi giữa các loài động vật, hai thử nghiệm đã được thực hiện ở New Zealand, nơi
thịt cừu được bảo quản ở
5
C. Trong thử nghiệm đầu tiên, thịt cừu được đánh giá là bị ôi thiu sau 20 tuần.
một thử nghiệm trùng lặp, con cừu được lưu trữ trong 40 tuần. Biến thể duy nhất có thể là
xác định là các động vật khác nhau đã được sử dụng trong hai thử nghiệm. Có vẻ lớn
sự khác biệt giữa các loài động vật gây ra những thay đổi trong thời gian bảo quản thịt nhưng tại sao những điều này
sự khác biệt tồn tại không được hiểu hoàn toàn.
Cho ăn ảnh hưởng đến thời gian bảo quản đông lạnh. Thịt lợn được cho ăn bằng nguyên liệu có chứa nội tạng
hoặc rác thải sinh hoạt có thời gian bảo quản thực tế bằng một nửa so với lợn cho ăn
đã được cho ăn theo chế độ ăn thông thường (Bailey và cộng sự, 1973). Khẩu phần có số lượng lớn
axit béo không bão hòa có xu hướng tạo ra thịt và chất béo không ổn định hơn. Việc cho ăn dầu cá
hoặc dầu thực vật không bão hòa cao dùng cho gia cầm được biết là tạo ra mùi tanh trong thịt
nhưng có một số tranh luận về việc liệu chế độ ăn này có ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian bảo quản đông lạnh hay không. Các
Hàm lượng axit linoleic trong thịt có thể đóng vai trò chính trong việc bảo quản. Đã có một vị tướng
xu hướng ở Anh trong những năm gần đây là lợn gầy hơn và do đó có tỷ lệ lớn hơn
axit linoleic trong mô của chúng. Có khả năng thịt lợn có thể được bảo quản kém hơn mức có thể
được mong đợi từ kết quả từ 10 hoặc 20 năm trước.
Các báo cáo về sự thay đổi thời gian bảo quản của các loại thịt khác nhau rất hiếm và chủ yếu
cho thấy thịt nhạt được bảo quản trong thời gian dài hơn thịt sẫm màu. Điều này được cho là do
với số lượng sắc tố hem cao hơn trong cơ tối hoặc với số lượng cao hơn
phospholipid là tác nhân chính tạo ra hương vị bị oxy hóa trong thịt nấu chín.
Căng thẳng hoặc kiệt sức gia tăng có thể tạo ra PSE (mềm nhợt nhạt và tiết dịch) hoặc DFD (sậm màu).
thịt chắc và khô), không nên bảo quản chủ yếu do không hấp dẫn
bản chất và ngoại hình.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
Đông lạnh thịt 143
Thịt thường không được đông lạnh cho đến khi quá trình đông cứng hoàn tất và đạt được một mức độ điều
hòa nào đó, nếu không thịt có thể bị dai và chảy nước nhiều hơn. Trong thịt đỏ, có rất ít bằng chứng về
mối quan hệ giữa tốc độ làm lạnh và thời gian bảo quản đông lạnh. Tuy nhiên, có bằng chứng cho thấy việc
tăng thời gian bảo quản lạnh trước khi đông lạnh sẽ làm giảm thời gian bảo quản đông lạnh. Thân thịt được
kích thích bằng điện có thời gian bảo quản kéo dài và điều này có thể là do khoảng thời gian giữa giết
mổ và cấp đông ngắn hơn. Ở gia cầm, phương pháp làm lạnh có ảnh hưởng đến thời gian bảo quản. Gà thịt
được làm lạnh bằng không khí có sự thay đổi hương vị đáng kể sau 3 tháng ở
gà được làm lạnh bằng ngâm chỉ biểu hiện sự thay đổi ở
12
12
C và
C sau 6 tháng và ổn định ở
20
C, trong khi
20
C. Làm lạnh
bằng nước của gà thịt tạo ra hương vị ngon hơn ở thịt chân và thịt ức so với làm lạnh bằng không khí.
Thielke và cộng sự (2005) phát hiện ra rằng ủ thịt gia cầm ít nhất 6 giờ sau khi làm lạnh và trước khi
tách xương và đông lạnh đã cải thiện kết cấu của phi lê ức nấu chín.
Chế biến thịt trước khi cấp đông thường có thời gian bảo quản lâu hơn. Việc làm nóng trước khi đông
lạnh có thể giúp kéo dài thời gian PSL (thời gian bảo quản thực tế) cho xúc xích thêm 50%. Tuy nhiên, quá
trình làm nóng có thể rất quan trọng vì cơ được nấu ở nhiệt độ cao hơn dễ bị thay đổi oxy hóa nhất trong
quá trình bảo quản. Các phương pháp xử lý bằng nhiệt như chiên có xu hướng kéo dài thời gian bảo quản
ngắn, có thể do hàm lượng chất béo cao trong sản phẩm. Các sản phẩm tẩm bột thường được chiên và mặc dù
chỉ tẩm bột có thể có tác dụng bảo vệ sản phẩm nhưng việc thêm dầu vào có thể có tác dụng phản tác dụng.
Một quá trình như băm đã được chứng minh là có tác dụng bảo quản các sản phẩm đã được nghiền nhỏ,
điều này có thể là do sự gia nhiệt gây ra và kết quả là diện tích bề mặt tăng lên. Việc bổ sung chất béo
vào thịt băm có thể làm giảm thời gian bảo quản trừ khi sử dụng vật liệu bọc cao cấp, có khả năng loại
trừ không khí, để bọc sản phẩm. Hút thuốc nói chung có lợi do đặc tính chống oxy hóa của khói. Gà thịt
hun khói và giăm bông bảo quản tốt trong hơn một năm mà chất lượng không bị thay đổi nghiêm trọng.
Các chất phụ gia, chẳng hạn như gia vị, hạt nêm, chất chống oxy hóa và chất cô đặc protein có thể ảnh
hưởng đến thời gian bảo quản. Việc sử dụng các chất chiết xuất từ thực vật như nước ép hành tây, vỏ hành
tây vàng, chiết xuất nước nóng của cà tím (cây trứng), khoai tây và khoai lang đã được chứng minh là giúp
kiểm soát tình trạng ôi thiu ở thịt bò và thịt gà tây. Tuy nhiên, việc bổ sung muối cũng có thể làm giảm
thời gian bảo quản do độ ôi thiu tăng lên. Thịt được thu hồi bằng máy móc được sử dụng trong nhiều loại
sản phẩm thịt, nhưng có thể gây ra vấn đề về bảo quản do hàm lượng chất béo cao và tăng độ ôi thiu (James
và Evans, 1997).
6.7.2 Trong quá trình bảo quản đông lạnh
Ba yếu tố trong quá trình bảo quản – nhiệt độ bảo quản, mức độ dao động của nhiệt độ bảo quản và loại bao
bì/đóng gói dùng để bảo quản thịt – thường được cho là có ảnh hưởng chính đến thời gian bảo quản đông
lạnh.
6.7.2.1 Nhiệt độ bảo quản
Trích dẫn từ Sách đỏ IIR, “thời gian bảo quản của hầu hết các loại thực phẩm đông lạnh phụ thuộc vào
nhiệt độ bảo quản…” và trong cuốn sách này có một bảng cung cấp thời gian bảo quản thực tế của các loại
thực phẩm khác nhau ở ba nhiệt độ bảo quản, trích trong Bảng 6.16. Tuy nhiên, có rất ít bài báo trình bày
dữ liệu từ các thí nghiệm về PSL của thịt ở các nhiệt độ bảo quản khác nhau. Nhiều trong số đó đã được
xác định nằm trên các sản phẩm không đáp ứng quy tắc bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn – bảo quản lâu hơn (độ
ổn định bình thường).
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
144 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 6.16 Thời hạn bảo quản thực tế (tháng) ở các nơi bảo quản khác nhau
nhiệt độ.
12
Sản phẩm
C
18
24
C
C
Thịt bò Thịt bò
8
15
24
bít tết/thịt bò
8
18
24
Thịt bò xay
6
10
15
Thịt bê Thịt
6
12
15
bê bít tết/thịt bê
6
12
15
Thịt cừu thăn Thịt
18
24
>24
cừu bít tết
12
18
24
Thịt lợn Thịt lợn
6
10
15
bít tết/cắt miếng
6
10
15
12
12
12
9
18
>24
Thịt lợn xông khói thái lát (vac.)
Thịt gà, nguyên
con/thịt gà Thổ Nhĩ
9
18
>24
Kỳ, vịt nguyên
8
15
>24
con, ngỗng, gan nguyên
6
12
18
con
4
12
18
Nguồn: IIR, 1986.
Dữ liệu thực nghiệm từ nhiều ấn phẩm khác nhau đã được lập biểu đồ theo nhiệt độ bảo quản thịt bò (Hình
6.11), thịt lợn (Hình 6.12) và thịt cừu (Hình 6.13). Có một sự rõ ràng
ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian bảo quản, với nhiệt độ thấp hơn sẽ kéo dài thời gian bảo quản,
nhưng có sự phân tán đáng kể giữa các kết quả ở bất kỳ nhiệt độ nào.
Người ta đã chứng minh rằng độ ôi của thịt xông khói tăng lên khi hàm lượng muối cao hơn và
tốc độ phản ứng hóa học được tăng tốc khi nhiệt độ giảm xuống khi được đóng gói trong
bọc thấm. Các sản phẩm thịt lợn chữa khỏi được biết là có nhiệt độ bất thường
trong khoảng từ
5
C đến
60
C và bảo quản kém hiệu quả hơn trong khoảng từ
30
C đến
40
C.
Điểm mùi thơm được cải thiện được cho là có liên quan vừa phải đến nhiệt độ đóng băng thấp hơn, nhưng
không liên quan đến hương vị. Điểm thơm của thịt bò băm được cải thiện trong thời gian từ 6–12
tháng bảo quản ở
12,2
C,
17,8
C hoặc
23,3
C, mặc dù độ ôi cũng tăng nhẹ
xảy ra.
Làm việc ở New Zealand (Winger, 1984) đã phát hiện ra rằng các bảng tiêu dùng thường không
nhạy cảm với những thay đổi về chất lượng và không thể phân biệt được sự khác biệt giữa các mẫu thịt cừu được bảo quản
ở
5
C và
35
C. Một hội đồng hương vị được đào tạo có thể phân biệt giữa hai nhiệt độ
và cho điểm các mẫu được bảo quản ở
5
C là ôi.
6.7.2.2 Biến động nhiệt độ
Nói chung, nhiệt độ dao động trong quá trình bảo quản được coi là có hại cho sản phẩm.
Tuy nhiên, đã có báo cáo rằng các chu kỳ đóng băng-tan băng lặp đi lặp lại không gây ra bất kỳ vấn đề thiết yếu nào.
sự thay đổi trong cơ sở hạ tầng cơ sở (Carrol và cộng sự, 1981) và một số chu kỳ đóng băng-tan băng
trong suốt vòng đời của sản phẩm chỉ gây ra thiệt hại nhỏ về chất lượng (Wirth, 1979) hoặc có thể không có thiệt hại nào
ở tất cả. Trên thực tế, có sự cải thiện nhỏ nhưng đáng kể ở các mẫu được đông lạnh và
rã đông nhiều lần đã được hội đồng hương vị phát hiện (tháng 7 năm 1982).
Sự dao động nhiệt độ nhỏ trong sản phẩm được bảo quản thường được coi là không quan trọng,
đặc biệt nếu chúng ở dưới
18
C và chỉ có cường độ 1–2
C. Đóng gói tốt
các sản phẩm và những sản phẩm được đóng gói chặt chẽ trong thùng carton cũng ít có khả năng được hiển thị hơn.
Machine Translated by Google
17:29
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Đông lạnh thịt 145
1200
1000
)yà
ig
n
t
ờn
a
o
ả
ị
i(
ả
u
h
ò
T
g
q
t
b
800
600
400
200
0
40
30
20
10
0
Nhiệt độ (°C)
Hình 6.11 Số liệu thực nghiệm về thời gian bảo quản thịt bò ở các nhiệt độ khác nhau (nguồn: James và Evans,
1997).
1200
1000
800
)yà
ig
n
t
ờn
a
o
ả
ị
n
i(
ả
u
h
ợ
T
g
b
q
t
l
600
400
200
0
40
30
20
10
0
Nhiệt độ (°C)
Hình 6.12 Số liệu thực nghiệm về thời gian bảo quản thịt lợn ở các nhiệt độ khác nhau (nguồn: James và Evans,
1997).
1200
1000
)yà
ig
n
t
ờn
a
o
ả
ị
u
i(
ả
u
h
ừ
T
g
b
q
t
c
800
600
400
200
0
40
30
20
10
0
Nhiệt độ (°C)
Hình 6.13 Số liệu thực nghiệm về thời gian bảo quản thịt cừu ở các nhiệt độ khác nhau (nguồn: James và Evans,
1997).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
146 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
mất chất lượng. Tuy nhiên, các mẫu được đóng gói kém sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự thay đổi nhiệt độ.
Có sự bất đồng về mức độ ảnh hưởng của sự dao động nhiệt độ lớn hơn đối với sản phẩm.
Một số tác giả cho rằng sự dao động nhiệt độ có tác động tương tự đến chất lượng sản phẩm giống như việc
bảo quản ở nhiệt độ trung bình không đổi (Dawson, 1969); những người khác cho rằng các biến động có thể
có tác động phụ (Van Arsdel, 1969; Bech-Jacobsen và Bøgh-Sørensen, 1984). Có bằng chứng cho thấy việc tiếp
xúc với nhiệt độ trên
18
C thay vì biến động nhiệt độ có thể là yếu tố chính ảnh hưởng đến sự suy giảm
chất lượng (Gortner và cộng sự, 1948).
Mặc dù Reid và Perez Albeta (2006) đã phát hiện ra rằng sự dao động nhiệt độ ở mức 5
17
C hoặc 10
C khoảng
C có nghĩa là mức giảm cân tăng lên từ hệ thống mô hình lần lượt là khoảng 0,1% và 0,3%.
6.7.2.3 Bao bì
Bao bì có ảnh hưởng trực tiếp lớn đến thời gian bảo quản, đặc biệt là đối với thực phẩm béo và trong một
số trường hợp đặc biệt là gián tiếp do thời gian đông lạnh tăng lên đáng kể. Có một số trường hợp như vậy
khi các pallet lớn đựng thịt ấm, đóng hộp đã được đông lạnh trong phòng bảo quản. Trong những trường hợp
này, thời gian đông lạnh có thể quá lớn đến mức hoạt động của vi khuẩn và enzyme làm giảm thời gian bảo
quản. Trong hầu hết các trường hợp, chất liệu và loại bao bì ảnh hưởng đến thời gian bảo quản đông lạnh.
Việc bọc trong gói vừa khít có khả năng thấm nước và oxy thấp (chẳng hạn như gói chân không) có thể tăng
gấp đôi thời gian bảo quản của sản phẩm. Bao bì không thấm nước cũng giúp chúng ta ngăn ngừa cháy tủ đông
và đóng gói chặt giúp ngăn ngừa đá tích tụ trong gói. Khi một sản phẩm được tẩm bột, bao bì dường như ít
có tác dụng và trong một thử nghiệm trong đó sườn lợn tẩm bột và thịt lợn xay tẩm bột được đóng gói trong
những bao bì kém chất lượng và rất tốt thì không thể tìm thấy tác dụng của việc đóng gói (Van Arsdel, 1969).
Tình trạng ôi thiu xảy ra ở thịt chưa được bọc vì bề mặt của nó khô đi, cho phép oxy tiếp cận với lớp
mỡ dưới da. Nếu không bọc, có thể xảy ra hiện tượng cháy tủ đông, gây ra tình trạng quá cứng và ôi thiu ở
khu vực bị ảnh hưởng. Trong một số trường hợp, bao bì có thể có hiệu quả trong việc giảm sự biến màu bằng
cách giảm sự xâm nhập của oxy vào thịt. Ánh sáng, đặc biệt là tia cực tím, cũng có thể làm tăng quá trình
oxy hóa chất béo (Volz và cộng sự, 1949; Lentz, 1971). Việc tiếp xúc với mức độ ánh sáng ở nhiều khu vực
trưng bày thực phẩm đông lạnh bán lẻ có thể gây ra sự thay đổi màu sắc đáng kể trong vòng 1–3 ngày. Sự phát
triển của mùi vị lạ có thể được tăng tốc và có thể nhận thấy rõ trong vòng 1–2 tháng khi trưng bày. Do đó,
các sản phẩm được bảo quản trong bao bì tối màu hoặc mờ đục có thể sẽ giữ được màu lâu hơn so với các sản
phẩm tiếp xúc với ánh sáng.
6.8 LOẠI PHÒNG KHO
6.8.1 Phòng chứa đồ lớn
Hầu hết thịt, gia cầm không đóng gói và tất cả các loại thực phẩm được bọc đều được bảo quản trong các
phòng lớn có thông gió. Để giảm thiểu sự hao hụt trọng lượng và những thay đổi về hình thức liên quan đến
hiện tượng hút ẩm, chuyển động không khí xung quanh sản phẩm chưa được đóng gói phải ở mức yêu cầu tối
thiểu để duy trì nhiệt độ không đổi. Với các sản phẩm được bọc, vận tốc không khí thấp cũng là điều mong
muốn để giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, nhiều phòng bảo quản được thiết kế và xây dựng ít
quan tâm đến sự phân bố không khí và vận tốc cục bộ của sản phẩm. Cuộn dây làm lạnh ném ngang thường được
gắn ở không gian trống phía trên giá đỡ hoặc đường ray của sản phẩm và không cố gắng phân phối không khí
xung quanh sản phẩm.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
Đông lạnh thịt 147
Sử dụng trần giả hoặc dạng ống dẫn khác để phân phối không khí khắp phòng bảo quản có thể làm giảm đáng kể sự
thay đổi về vận tốc và nhiệt độ.
6.8.2 Phòng bảo quản khí quyển được kiểm soát
Phòng bảo quản không khí có kiểm soát được phát triển cho các cửa hàng chuyên bán trái cây, đặc biệt là táo. Sự
quan tâm ngày càng tăng trong việc áp dụng kỹ thuật này vào các mặt hàng khác bao gồm cả thịt. Ngoài nhà máy kiểm
soát nhiệt độ thông thường, các cửa hàng này còn có các bộ phận kín khí đặc biệt để duy trì bầu không khí thường
có hàm lượng oxy thấp hơn và hàm lượng nitơ và carbon dioxide cao hơn không khí. Cần có thêm nhà máy để kiểm soát
nồng độ CO2 , tạo ra nitơ và tiêu thụ oxy.
6.8.3 Kho lạnh có vỏ bọc
Làm mát tường, sàn và trần của cửa hàng giúp kiểm soát nhiệt độ rất tốt trong không gian kín với sự chuyển động
không khí tối thiểu. Nó đặc biệt thích hợp cho việc bảo quản CA và cho các sản phẩm chưa được đóng gói rất nhạy
cảm với chuyển động của không khí hoặc biến động nhiệt độ.
Áo khoác lạnh có thể được cung cấp bằng cách nhúng các cuộn ống vào cấu trúc hoặc sử dụng kết cấu hai lớp để
không khí lạnh được lưu thông qua đó.
Mặc dù áo khoác lạnh có hiệu quả trong việc hấp thụ bất kỳ lượng nhiệt nào từ môi trường xung quanh nhưng
việc thiếu sự lưu thông không khí trong không gian kín có nghĩa là việc thoát nhiệt khỏi sản phẩm là rất hạn chế.
Do đó, phải cẩn thận để (a) đạt được nhiệt độ bảo quản mong muốn trong toàn bộ sản phẩm trước khi bảo quản, (b)
giảm thiểu lượng nhiệt sinh ra trong quá trình xếp và dỡ hàng, và (c) cung cấp khả năng làm lạnh bổ sung cần
thiết cho bất kỳ sản phẩm nào hô hấp.
6.9 KẾT LUẬN
(1) Trong điều kiện thương mại, sự khác biệt về tốc độ đông lạnh khó có thể tạo ra những thay đổi không thể nhận
biết được về chất lượng cảm quan của thịt được sản xuất. Tuy nhiên, pháp luật hiện hành yêu cầu nhiệt độ
thịt tối thiểu phải đạt được là
12
C trước khi thịt được chuyển ra khỏi hệ thống cấp đông. Do đó, thời
gian đóng băng có tầm quan trọng kinh tế đáng kể.
(2) Hầu hết thịt chưa qua chế biến đều được đông lạnh trong hệ thống không khí theo mẻ ở dạng xương ở dạng thân thịt, thịt
sườn hoặc thịt làm tư, hoặc được rút xương trong thùng carton. Thời gian đóng băng trong các hệ thống như vậy thường là
25–72 giờ. Một số nội tạng được đông lạnh trong tủ đông dạng tấm.
(3) Các mặt hàng chế biến nhỏ thường được đông lạnh trong tủ đông băng chuyền liên tục hoặc trong tủ đông lạnh.
đường hầm.
(4) Việc đông lạnh và ủ lớp vỏ đang ngày càng được sử dụng để cho phép chia hoặc cắt lát cơ học tốc độ cao thịt
và các sản phẩm thịt. Sự phân bổ nhiệt độ cuối cùng do hệ thống cấp đông tạo ra là rất quan trọng trong các
hoạt động như vậy.
Mặc dù có rất nhiều nghiên cứu về thời gian bảo quản đông lạnh của các loại thịt khác nhau nhưng dữ liệu cơ
bản được hỗ trợ bởi một số lượng tương đối nhỏ các thí nghiệm khoa học được kiểm soát.
Phần lớn dữ liệu khoa học có từ thời điểm thịt được bảo quản ở trạng thái không bọc hoặc trong các vật liệu gói
không còn được sử dụng nữa. Không có gì đáng ngạc nhiên khi chúng ta xem xét
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
148 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
những thay đổi trong phương pháp đóng gói và xử lý trong thế kỷ qua cho thấy có sự phân tán đáng kể về dữ liệu về
thời hạn bảo quản của các sản phẩm tương tự.
Trong những năm gần đây, yêu cầu bảo tồn năng lượng đã làm tăng mối quan tâm đến khả năng sử dụng nhiệt độ bảo
quản hiệu quả hơn mức nhiệt độ đã sử dụng cho đến nay.
Các nhà nghiên cứu như Jul đã đặt câu hỏi về sự khôn ngoan của việc bảo quản dưới
20
C và hỏi liệu có lợi ích
kinh tế thực sự nào khi bảo quản ở nhiệt độ rất thấp hay không. Ngày càng có nhiều người nhận ra rằng thời gian
bảo quản của một số loại thực phẩm có thể ít phụ thuộc vào nhiệt độ hơn so với suy nghĩ trước đây. Vì nghiên cứu
đã chỉ ra rằng thịt và gia cầm thường có đường cong nhiệt độ-thời gian phi tuyến tính nên có thể có nhiệt độ bảo
quản tối ưu cho một sản phẩm cụ thể. Cải thiện việc đóng gói và bảo quản sản phẩm cũng có thể tăng thời hạn bảo
quản và có thể cho phép sử dụng nhiệt độ bảo quản cao hơn. Một gợi ý là khi bảo quản ở nhiệt độ
18
C, các loại
thịt có độ ổn định thấp như thịt thu hồi bằng máy nên được bảo quản trong thời gian 8 tháng hoặc ít hơn, các loại
thịt có độ ổn định trung bình như thịt lợn và thịt đã qua chế biến nên được bảo quản trong khoảng từ 8 đến 15
tháng, và các loại thịt có độ ổn định trung bình nên được bảo quản trong khoảng từ 8 đến 15 tháng, và các loại
thịt có độ ổn định trung bình nên được bảo quản trong khoảng từ 8 đến 15 tháng. các loại thịt ổn định, bao gồm tất
cả các loại thịt và gia cầm ngoại trừ thịt lợn, có thể được bảo quản trong hơn 15 tháng.
NGƯỜI GIỚI THIỆU
A’n’on, MC và Calvelo, A. (1980). Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh đến sự thất thoát nhỏ giọt của thịt bò đông lạnh. Khoa học về thịt 4,
1–14.
ASHRAE (2006). Cẩm nang Điện lạnh, phần 9–29.
Bailey, C., Cut, CL, Enser, N. và Rhodes, DN (1973). Ảnh hưởng của trọng lượng giết mổ đến độ ổn định
mặt thịt lợn trong kho đông lạnh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp 24, 1299.
Bech-Jacobsen, K. và Bøgh-Sørensen, L. (1984). TTT-Nghiên cứu các sản phẩm thịt lợn đóng gói bán lẻ khác nhau.
Trong: P. Zeuthen, JC Cheftel, C. Eriksson, M. Jul, H. Leniger, P. Linko, G. Varela và G. Vos, eds. Chế biến nhiệt
và chất lượng thực phẩm. Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng Elsevier, trang 716–720.
Berry, BW và Leddy, KF (1989). Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh, nhiệt độ bảo quản đông lạnh và thời gian bảo quản đến
giá trị mềm mại của miếng thịt bò. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 54(2), 291–296.
Bevilacqua, A., Zaritzky, NE và Cavelo, A. (1979). Các phép đo mô học của nước đá trong thịt bò đông lạnh.
Tạp chí Công nghệ Thực phẩm 14, 237–251.
Giám mục, E. (1972). Đông lạnh gia cầm. Điện lạnh và Điều hòa không khí 75, 37–40, 85.
Brown, T. và James, SJ (2006). Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí, vận tốc và thành phần độ nghiêng thị giác đến
thời gian ủ của khối thịt bò đông lạnh. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 73, 545–552.
Hội trưởng, J. (1986). Làm lạnh và đông lạnh các sản phẩm thịt bằng nitơ lỏng. Fleischwirtschaft 66(4),
568–570.
Callow, EH (1929). Việc đông lạnh và bảo quản thịt xông khói được xử lý nhẹ. Cục DSIR Điều tra Thực phẩm
Bảng 67–73.
Carrol, RJ, Cavanaugh, RJ và Rorer, FP (1981). Ảnh hưởng của bảo quản đông lạnh đến siêu cấu trúc của bò
cơ bắp. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 46, 1091–1094, 1102.
Castell-Perez, ME, Heldman, DR và Steffe, JF (1989). Mô phỏng máy tính về sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình
đông lạnh và bảo quản thực phẩm đông lạnh. Tạp chí Kỹ thuật Chế biến Thực phẩm 10, 249–268.
Creed, PG và James, SJ (1981). Một cuộc khảo sát về đông lạnh khối thịt thương mại ở Vương quốc Anh và
Eire. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 4, 348–354.
Creed, PG và James, SJ (1983). Thời gian đông lạnh của gan trong tủ đông dạng tấm đứng. Trong: Tiến bộ trong Khoa học
và Công nghệ Điện lạnh, Kỷ yếu của Đại hội Điện lạnh Quốc tế lần thứ XVI, Quyển III. Paris, Pháp). 4, trang 145–151.
Creed, PG và James, SJ (1984). Dự đoán thời gian đông lạnh và rã đông của thịt cừu.
Trong: Kỷ yếu của Cuộc họp các công nhân nghiên cứu thịt châu Âu lần thứ 30. Bristol. Bài 2:5, trang 59–60.
Creed, PG và James, SJ (1985). Truyền nhiệt trong quá trình đông lạnh gan trong tủ đông dạng tấm. Tạp chí Khoa học Thực
phẩm 50, 285–288, 294.
Critchell, JT và Raymond, J. (1912). Lịch sử buôn bán thịt đông lạnh, tái bản lần thứ 2. Luân Đôn: Cảnh sát &
Công ty TNHH
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
Đông lạnh thịt 149
Dawson, LE (1969). Tính ổn định của thịt và trứng gia cầm đông lạnh. Trong: WB Van Arsdel, MJ Copley và RL
Olson, biên tập. Chất lượng và tính ổn định của thực phẩm đông lạnh – Khả năng chịu nhiệt độ-thời gian và ý nghĩa của
nó. trang 143–167.
de Jong, RS (1994). Công nghệ đông lạnh dạng tấm và kinh tế áp dụng cho ngành công nghiệp thịt. Trong: Kỷ yếu
Hội nghị Công nghệ IRHACE. Giấy 11.
Dobryzcki, J., Pietrzak, E. và Hoser, A. (1977). Đặc điểm lưu biến của cơ gà tươi và đông lạnh và mối quan hệ của chúng với
độ mềm được đo bằng phương pháp cảm quan. Acta Alimentaria 6(2), 107–111.
DuBois, CW, Tressler, DK và Fenton, F. (1942). Ảnh hưởng của tốc độ đông đặc và nhiệt độ của
bảo quản về chất lượng gia cầm đông lạnh. Kỹ thuật Điện lạnh 44, 93–99, 111.
Esselen, WB, Levine, AS, Pflug, IJ và Davis, LL (1954). Ngâm nước muối làm mát và đông lạnh
sẵn sàng để nấu gia cầm. Kỹ thuật Điện lạnh 62, 61–63.
Everington, DW (2001). Phát triển thiết bị đông lạnh nhanh. Trong: Làm lạnh nhanh thực phẩm. Cuộc họp
của Ủy ban IIR C2. Bristol, Vương quốc Anh. Phần 2, trang 173–180.
Fernandez-Martin, F., Otero, L., Solas, MT và Sanz, PD (2000). Sự biến tính protein và tổn thương cấu trúc trong quá trình
đông lạnh ở áp suất cao của cơ lợn và bò. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 65, 1002–1008.
Fleming, AK, Chadderton, T., Amos, ND và Cleland, AC (1996). Công nghệ làm lạnh phi truyền thống
các giải pháp cho ngành công nghiệp thịt New Zealand. MIRINZ ấn phẩm 961, ISSN 0465-4390.
Georgsson, F., Porkelsson, AE, Geirsdottir, M., Reiersen, J. và Stern, NJ (2006). Ảnh hưởng của việc đông lạnh và thời gian
bảo quản đối với Campylobacter và vi khuẩn chỉ thị trong thân thịt gà thịt. Vi sinh thực phẩm 23(7), 677–683.
Gortner, WA, Fenton, F., Volz, FE và Gleim, E. (1948). Ảnh hưởng của sự dao động nhiệt độ bảo quản đến
chất lượng thực phẩm đông lạnh. Kỹ thuật Công nghiệp Hóa học 40, 1423–1246.
Grujic, R., Petrovic, L., Pikula, B. và Amidzic, L. (1993). Định nghĩa tốc độ đông lạnh tối ưu – 1, khảo sát cấu trúc và
siêu cấu trúc của thịt bò M. longissimus dorsi đông lạnh ở các tốc độ đông lạnh khác nhau.
Khoa học về Thịt 33, 301–318.
Hanenian, R., Mittal, GS và Usborne, WR (1989). Ảnh hưởng của việc làm lạnh trước, tốc độ cấp đông và thời gian bảo quản
về chất lượng miếng thịt bò. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 54(3), 532–535.
Hill, MA và Glew, G. (1973). Đánh giá cảm quan sản phẩm đông lạnh bằng hai phương pháp: nitơ lỏng
và vụ nổ đóng băng. Tạp chí Công nghệ Thực phẩm 8, 205–210.
Hiner, RL, Gaddis, AM và Hankins, OG (1951). Tác dụng của phương pháp bảo vệ, ngon miệng của tủ đông
thịt dự trữ. Công nghệ thực phẩm 223–229.
Viện Điện lạnh Quốc tế. (1986). Khuyến nghị về chế biến và xử lý thực phẩm đông lạnh
Thực phẩm, tái bản lần thứ 3.
Jackobsson, B. và Bengtson, N. (1973). Đông lạnh thịt bò sống: ảnh hưởng của quá trình lão hóa, tốc độ đông lạnh và phương
pháp nấu đến chất lượng và năng suất. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 38, 560–565.
James, SJ và Bailey, C. (1979). Xác định thời gian cấp đông của khối thịt đóng hộp. Trong: Tiến hànhcủa Viện Điện Lạnh. Phiên (1978–79), trang 1–8.
James, SJ và Bailey, C. (1987). Khu thịt bò đông lạnh. Trong: Kỷ yếu Đại hội quốc tế XVII
của Điện Lạnh C, Vienna (Áo), C2-4.
James, SJ và Bailey, C. (1987b). Ủ thịt xông khói để cắt lát tốc độ cao. Trong: Kỷ yếu XVII Đại hội Điện lạnh Quốc tế C,
Vienna (Áo), C2-1.
James, SJ, Nair, C. và Bailey, C. (1983). Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh và rã đông đến sự thất thoát nước từ thịt bò đông
lạnh. Trong: P. Zeuthen, et al. eds. Xử lý nhiệt và chất lượng thực phẩm, tái bản lần thứ 1. Luân Đôn & New York: Nhà
xuất bản Khoa học Ứng dụng Elsevier, trang 807–813.
James, SJ (1997). Ủ thịt xông khói để cắt lát tốc độ cao. Trong: Proc. Làm lạnh thịt – Tại sao và như thế nào?
Chương trình hành động phối hợp của EU CT94 1881, Langford, Vương quốc Anh.
James, SJ và Evans, JA (1997). Bảo quản đông lạnh thịt và các sản phẩm từ thịt. Hành động phối hợp CÔNG BẰNG
PL95-1180.
Tháng bảy, M. (1982). Sự phức tạp của chuỗi tủ đông. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 5, 226–230.
Kondratowicz, J., Bak, T. và Denaburski, J. (2000). Ảnh hưởng của quá trình cấp đông – Đặc điểm của
thịt lợn bình thường, cũng như thịt lợn có tính trạng PSE- và DFD. Fleischwirtschaft 80, 81–83.
Lammertz, M. và Brixy, N. (2001). Cải tiến liên tục quy trình và sản xuất bằng cách áp dụng làm lạnh bằng khí đông lạnh.
Trong: Làm lạnh nhanh thực phẩm, Cuộc họp của Ủy ban IIR C2, Bristol, Vương quốc Anh.
Lampitt, LH và Moran, T. (1933). Vị ngon của thịt đông lạnh nhanh. Tạp chí của Hiệp hội Công nghiệp Hóa chất 52, L11.21 143t–
146t.
Le Bail, A., Chevalier, D., Mussa, DM và Ghoul, M. (2002). Làm đông và rã đông thực phẩm ở áp suất cao:
đánh giá. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 25, 504–513.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:29
150 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Lentz, CP (1971). Ảnh hưởng của ánh sáng và nhiệt độ đến màu sắc và hương vị của thịt bò đông lạnh đóng gói sẵn.
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Canada số 4, 166.
Maria, GT, Abril, J. và Casp, A. (2005). Hệ số truyền nhiệt bề mặt đối với quá trình làm lạnh và đông lạnh
thực phẩm ngâm trong nước đá. Tạp chí Điện lạnh Quốc tế 28, 1040–1047.
Mascheroni, RH (1985). Khái quát hóa phương pháp mô tả đặc tính của thịt bò đông lạnh nhanh. Thịt
Khoa học 13, 81–89.
Mittal, GS và Barbut, S. (1991). Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh và thời gian bảo quản đến tính chất cấu trúc của
thịt băm. Lebensmittel – Wissenschaft và -Technologie 24, 226–230.
Moorhead, SM và Dykes, GA (2002). Sự sống sót của Campylobacter jejuni trên thịt bò vụn trong quá trình đông lạnh
và bảo quản đông lạnh. Thư trong Vi sinh ứng dụng 34, 72–76.
Newman, M. (2001). Đóng băng va chạm đông lạnh sử dụng nitơ lỏng nguyên tử hóa để đóng băng nhanh
của các sản phẩm thực phẩm. Trong: Làm lạnh nhanh thực phẩm, Cuộc họp của Ủy ban IIR C2, Bristol, Vương quốc Anh.
Ngapo, TM, Babare, IH, Reynolds, J. và Mawson, RF (1999). Hiệu ứng đóng băng và tan băng trên nhỏ giọt
thất thoát mẫu thịt lợn. Khoa học về Thịt 53, 149–158.
Persson, PO và L¨ondahl, G. (1993). Công nghệ đông lạnh. Trong: CP Mallett, biên tập. Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh, Chương 2.
Blackie Học thuật & Chuyên nghiệp.
Petrovic, L., Grujic, R. và Petrovic, M. (1993). Định nghĩa tốc độ đông lạnh tối ưu – 2 Nghiên cứu tính chất lý hóa của thịt bò
M. longissimus dorsi đông lạnh ở các tốc độ đông lạnh khác nhau. Khoa học về Thịt 33, 319–331.
Reid, DS và Perez Albeta, L. (2006). Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản trung bình và sự dao động nhiệt độ đến tốc độ di chuyển hơi
ẩm trong thực phẩm đông lạnh mô hình. IUFOST 1979–1988.
Sacks, B., Casey, NH, Boshof, E. và van Zyl, H. (1993). Ảnh hưởng của phương pháp đông lạnh đến việc rã đông nhỏ giọt và mất
protein của cơ cừu được kích thích bằng điện áp thấp và không được kích thích. Khoa học về Thịt 34, 235–243.
Sakata, R., Oshida, T., Morita, H. và Nagata, Y. (1995). Chất lượng lý hóa và chế biến của lợn
M. longissimus dorsi đông lạnh ở các nhiệt độ khác nhau. Khoa học về Thịt 39, 277–284.
Sebranek, JG (1980). Việc đông lạnh miếng thịt bò xay bằng phương pháp đông lạnh cho thấy tác dụng cảm quan vượt trội. Đóng băng
nhanh Tháng 8, 50–53.
Sandberg, M., Hofshagen, M., Ostensvik, O., Skjerve, E. và Innocent, G. (2005). Sự sống sót của Campylobacter trên thân thịt gà
thịt đông lạnh theo thời gian. Tạp chí Bảo vệ Thực phẩm 68, 1600–1605.
Sebranek, JG, Sang, PN, Rust, RE, Topei, DG và Kraft, AA (1978). Ảnh hưởng của nitơ lỏng, carbon dioxide lỏng và đông lạnh cơ
học đến đặc tính cảm quan của miếng thịt bò xay. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 43, 842–844.
Sundsten, S., Andersson, A. và Tornberg, E. (2001). Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh đến chất lượng của
bánh mì kẹp thịt. Trong: Làm lạnh nhanh thực phẩm, Cuộc họp của Ủy ban IIR C2, Bristol, Vương quốc Anh.
Swain, MJ và James, SJ (2005). Làm tan băng và ủ bằng lò vi sóng Trong: H. Schubert và Regier, M. eds.
Chế biến thực phẩm bằng lò vi sóng. Nhà xuất bản Woodhead Limited.
Thielke, S., Lhafi, SK và Kuhne, M. (2005). Ảnh hưởng của quá trình lão hóa trước khi đông lạnh đến độ mềm của thịt gia cầm.
Khoa học Gia cầm 84, 607–612.
Thumel, H. và Gamm, D. (1994). Đóng băng quay lỏng lẻo. Fleischwirtschaft 74(1), 64–65.
Van Arsdel, NHTG (1969). Ước tính sự thay đổi chất lượng từ lịch sử nhiệt độ đã biết. Trong: WB Van Arsdel, MJ Copley và RL
Olson, biên tập. Chất lượng và tính ổn định của thực phẩm đông lạnh – Khả năng chịu nhiệt độ-thời gian và ý nghĩa của nó.
trang 237–262. van den Berg, L. và Lentz,
CP (1958). Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ đông lạnh và hình thức bên ngoài của gia cầm được moi ruột
đông cứng trong không khí. Công nghệ thực phẩm 12, 183–185.
Volz, FE, Gortner, WA, Pitz, EW và Miller, JE (1949). Tác dụng của tia cực tím trong máy làm mát thịt
về việc duy trì chất lượng thịt lợn đông lạnh. Công nghệ thực phẩm 3, 4.
Wanous, MP, Olson, DG và Kraft, AA (1989). Vị trí pallet và tốc độ đông lạnh ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa lipid và myoglobin
trong xúc xích thịt lợn tươi thương mại. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 54(3), 549–552.
Cầu thủ chạy cánh, RJ (1984). Thời gian bảo quản và chất lượng liên quan đến việc ăn uống của thịt cừu đông lạnh New Zealand:
một bản tóm tắt về tuổi thọ không thể thay đổi được. Trong: P. Zeuthen, JC Cheftel, C. Eriksson, M. Jul, H. Leniger, P. Linko,
G. Varela và G. Vos, eds. Chế biến nhiệt và chất lượng thực phẩm. Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng Elsevier, trang 541–552.
Wirth, F. (1979). Làm lạnh, đông lạnh, bảo quản và xử lý thịt: kiến thức hiện tại của chúng ta. Fleis-chwirtscaft 59(12), 1857–
1861.
Zhu, SM, Le Bail, A., Chapleau, N., Ramaswamy, HS và de Lamballerie-Anton, M. (2004). Sự đông lạnh thay đổi áp suất của cơ thịt
lợn: ảnh hưởng đến màu sắc, sự mất nước, kết cấu và độ ổn định của protein. Tiến bộ công nghệ sinh học 20, 939–945.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
7 Đông lạnh cá Ola M.
Magnussen, Anne KT Hemmingsen, Vidar
Hardarsson, Tom S. Nordtvedt và Trygve M. Eikevik
7.1 GIỚI THIỆU
Thuật ngữ 'cá' bao gồm nhiều loài có đặc điểm rất khác nhau, chẳng hạn như hình dạng, hình dáng
và kích thước. Đặc điểm chung nhất là chúng chủ yếu có mang, đuôi, vây và chúng có máu lạnh. Tuy
nhiên, động vật có vỏ thường được coi là nằm trong nhóm này.
Sự khác biệt đặc trưng nhất giữa cá và các sản phẩm động vật là phần cơ ăn được. Ở thịt bò, các
sợi chạy qua cơ và liên kết chặt chẽ với nhau bằng mô liên kết. Cá chủ yếu sống trong điều kiện
“không trọng lượng” trong nước và cơ cá được tạo thành từ hàng triệu sợi được sắp xếp thành từng
đoạn hoặc khối ngắn. Các đoạn ngắn được liên kết với nhau bằng mô liên kết hoặc màng mỏng bằng
vật liệu collagen có độ bền vật liệu thấp. Do đó, cơ cá sẽ dễ dàng bị gãy hoặc các mảnh cơ thể
sẽ tách rời khỏi miếng thịt khác do áp lực hoặc sức căng cơ học. Điều này thường được gọi là nứt
nẻ và là lỗi thường gặp đối với các sản phẩm cá nếu tiếp xúc với quá trình xử lý khó khăn trong
quá trình đánh bắt, chế biến và đông lạnh.
Các loài cá phổ biến nhất thường được chia thành hai nhóm riêng biệt, cá nổi và cá đáy.
Các loài cá nổi như cá trích, cá trích, cá thu và cá capelin sống chủ yếu ở các tầng trên của
biển. Chúng ăn thực vật phù du và động vật phù du, có nhiều vào mùa xuân và mùa hè.
Hầu hết các loài cá nổi có hàm lượng chất béo cao nhưng có sự thay đổi lớn do mùa kiếm ăn.
Cá Pelagic có làn da mỏng và mềm, dễ bị tổn thương trong quá trình xử lý và cấp đông. Cơ thịt cá
béo có độ bền cơ học thấp, cần tránh bị căng trong quá trình chế biến và đông lạnh. Các loài cá
tầng đáy như cá tuyết, cá tuyết chấm đen và cá minh thái và cá dẹt sống gần hoặc dưới đáy biển.
Chúng ăn chủ yếu là các loài cá và sinh vật khác. Chất béo dự trữ chủ yếu được tích tụ ở gan.
Phi lê / cơ nạc và có khả năng chống căng thẳng hơn một chút. Quá trình sinh sản thường gây áp
lực đáng kể lên protein của cá, khiến mỡ và mô cơ trở nên lỏng và mềm trong mùa sinh sản. Chất
lượng và năng suất philê sau đó trở nên kém hơn và không phù hợp với các sản phẩm chất lượng cao.
Nuôi cá gần đây đã trở thành một vấn đề lớn ở nhiều nước. Việc nuôi trồng mang lại mức độ
kiểm soát cao về chất lượng và kích cỡ cá và giảm sự biến đổi trong sản phẩm. Cá được giết mổ và
xử lý trong các nhà máy tập trung lớn và thường được đông lạnh ở dạng sản phẩm moi ruột hoặc phi lê.
Cá béo nuôi, chẳng hạn như cá hồi và cá bơn, không giống như cá nổi, có độ bền cơ học tốt hơn
của cơ và thời hạn sử dụng lâu hơn như các sản phẩm đông lạnh.
7.2 TÁC DỤNG LÀM ĐÔNG TRƯỚC
Ngày nay người ta ngày càng tập trung vào các phương pháp giết mổ và giết cá có đạo đức.
Nên gây mê trước khi giết mổ để cá bình tĩnh lại nhằm giảm bớt
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
152 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
căng thẳng và đơn giản hóa việc xử lý và tiêu diệt. Việc chảy máu phải diễn ra ngay sau khi giết và không
muộn hơn 20–30 phút sau khi bắt. Chảy máu kém sẽ dẫn đến các mạch máu nhìn thấy được trong cơ cá. Điều này
xảy ra ở cả phi lê cá trắng và đỏ, đặc biệt là sau khi đông lạnh. Xử lý kém, dẫn đến áp lực cao, va đập
và tác động lên cá, đồng thời sẽ dẫn đến tràn máu. Do đó cần phải xử lý cá một cách nhẹ nhàng.
Việc rút ruột và rửa nên diễn ra ngay sau khi chảy máu. Vạt bụng cá chưa rút ruột sẽ sớm bị đổi màu do rò
rỉ nước tiểu từ bàng quang. Đối với những loài cá nhỏ đánh bắt với số lượng lớn, chẳng hạn như cá trích,
cá trích và cá thu, thường không thể moi ruột ngay lập tức. Điều này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và cùng
với các yếu tố khác sẽ dẫn đến thời hạn sử dụng thấp của những con cá này. Ở cá đánh bắt vào mùa có nguồn
thức ăn dồi dào, hoạt động của enzym có thể cao và có thể tấn công dạ dày, vạt bụng và các cơ quan khác,
dẫn đến hiện tượng “vỡ bụng”.
Việc đông lạnh phải được thực hiện càng sớm càng tốt sau khi cá được giết mổ, tốt nhất là trước khi cá
bắt đầu cứng lại. Tất cả quá trình bảo quản trung gian sẽ dẫn đến chất lượng thấp hơn và giảm thời hạn sử
dụng sau khi đông lạnh. Nếu không thể đông lạnh ngay vì lý do nào đó, chẳng hạn như vận chuyển, phi lê và
chế biến, thì việc làm lạnh phải được thực hiện ngay sau khi đánh bắt và phải nhanh chóng đạt nhiệt độ sản
phẩm xuống dưới 0
C . Cá đánh bắt trên tàu đánh cá không có thiết bị cấp đông phải được làm lạnh càng sớm
càng tốt.
Việc giảm nhiệt độ sản phẩm xuống điểm đóng băng hoặc thấp hơn 1
2
C so với điểm đóng băng trước khi
phi lê đã cho thấy làm tăng năng suất và chất lượng phi lê, mặc dù còn phụ thuộc vào loài cá. Việc phi lê
trước quá trình đông cứng sẽ dẫn đến một số độ co của phi lê sau khi bắt đầu quá trình đông cứng. Việc xử
lý mạnh miếng phi lê ở trạng thái cứng có thể khiến miếng phi lê bị gãy hoặc bị hở.
Chất lượng của cá ướp lạnh, đặc biệt là cá nổi béo như cá trích, tương đối kém, xem Hình 7.1.
30
28
26
24
22
20
)yà
ig
g
ờn
n
h(
ạ
ử
ụ
T
h
s
d
18
16
14
12
10
số 8
6
cá hồi
4
cá tuyết
cá trích
2 0
1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Nhiệt độ (°C)
Hình 7.1 Thời hạn sử dụng cảm quan thực tế của các loài cá quan trọng ở Bắc Đại Tây Dương (Flesland và Magnussen,
1990). Thời hạn sử dụng dự kiến phụ thuộc vào sự thay đổi theo mùa, như cho ăn, hàm lượng chất béo, mùa sinh sản
và cách xử lý (tiêu chuẩn thương mại của Na Uy).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
Đông lạnh cá 153
Do đó, bảo quản lạnh cá trước khi đông lạnh sẽ làm giảm thời hạn sử dụng của sản phẩm đông lạnh.
Sự suy giảm chất lượng của sản phẩm tươi sống phụ thuộc phần lớn vào các vi sinh vật có trong hoặc
xung quanh sản phẩm. Quá trình trao đổi chất của vi sinh vật hầu hết sẽ kết thúc ở điều kiện đông
lạnh. Ngày nay không có cách tổng quát thích hợp nào để tính toán ảnh hưởng của việc bảo quản lạnh
đến chất lượng thực phẩm đông lạnh. Do đó, ảnh hưởng của việc xử lý và bảo quản lạnh đến chất lượng
cá đông lạnh phải được xác định đối với các sản phẩm và loài cụ thể.
7.3 TÁC DỤNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐÓNG ĐÔNG
Kể từ khi bắt đầu sử dụng kính hiển vi quan sát thực phẩm đông lạnh vào khoảng năm 1990, ảnh hưởng
của tốc độ đông lạnh và kích thước tinh thể đá đến chất lượng của sản phẩm đông lạnh đã được thảo
luận. Việc đóng băng rất nhanh các bộ phận mô nhỏ có thể tạo ra các tinh thể băng nhỏ phân bố bên
trong tế bào. Tuy nhiên, ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh rất nhanh đến chất lượng thực phẩm thực tế
vẫn còn được thảo luận. Tốc độ đóng băng yêu cầu rất cao và chỉ có thể đạt được khi truyền nhiệt rất
hiệu quả và chênh lệch nhiệt độ lớn (đông lạnh, N2 hoặc CO2). Ngay cả khi đó, tốc độ đóng băng tạo
ra các tinh thể băng nhỏ chỉ đủ cao trên bề mặt của các sản phẩm thương mại. Do tốc độ đóng băng
giảm gần như tỷ lệ với bình phương độ dày của lớp băng nên kích thước và sự phân bố tinh thể băng sẽ
khác nhau trong toàn bộ sản phẩm. Vì mục đích thực tế, ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh đến chất lượng
của hầu hết các sản phẩm cá chưa được chứng minh. Tuy nhiên, ảnh hưởng chất lượng của tốc độ đông
lạnh và các yêu cầu cần được kiểm tra đối với các sản phẩm mới.
Sự thay đổi pha từ nước lỏng sang nước rắn sẽ khác với quá trình hóa rắn của hầu hết các chất
lỏng khác, làm tăng thể tích và giảm mật độ khoảng 5–7%. Trong quá trình đóng băng hầu hết các sản
phẩm thương mại và tủ đông thường được sử dụng, sự hình thành băng bắt đầu trên bề mặt và nhiệt được
truyền qua lớp băng ngày càng tăng. Thể tích bên trong tăng lên do sự kết tinh của nước đóng băng.
Với nhiệt độ đông lạnh được sử dụng phổ biến nhất, vẫn sẽ có một ít chất lỏng bên trong cơ sau khi
đông lạnh. Việc tăng thể tích có thể được cho phép bằng cách giãn nở và di chuyển ở các bộ phận không
bị đóng băng và không nhìn thấy vết nứt nào. Việc sử dụng nhiệt độ rất thấp thường sẽ dẫn đến nhiệt
độ bề mặt/băng nơi gần như toàn bộ chất lỏng bị đóng băng và tồn tại cái gọi là 'trạng thái thủy
tinh'. Kết quả là có rất ít hoặc không có khả năng giãn nở và sự tích tụ nội lực cao cho đến khi vật
liệu bị nứt ở những phần yếu nhất. Do đó, các giới hạn về nhiệt độ thấp trên bề mặt sản phẩm và khả
năng giãn nở trong quá trình đóng băng cần được kiểm tra khi sử dụng nhiệt độ đóng băng thấp.
7.4 PHƯƠNG PHÁP ĐÔNG LẠNH
Nhìn chung, các công ty chế biến cá xử lý và chế biến một số loài và sản phẩm cá. Các sản phẩm có
thể có cách đóng gói, kích thước sản phẩm và thời gian cấp đông khác nhau, thường yêu cầu thiết bị
cấp đông linh hoạt và khả năng xử lý nhiều loại mặt hàng.
Việc lựa chọn tủ đông thường là một thách thức và đòi hỏi phải đánh giá cẩn thận về khối lượng cũng
như các yêu cầu đối với các sản phẩm quan trọng nhất, sự thay đổi theo mùa và khả năng sử dụng cho
các sản phẩm mới. Kết quả thường là thiết bị thông thường sử dụng nhiều lao động cho hầu hết các sản
phẩm và có chi phí tương đối cao. Sự khác nhau về sản phẩm, thời gian đông lạnh và thể tích tạo ra
sự khác biệt lớn về tải trọng làm lạnh. Việc sử dụng thường xuyên một số máy nén trục vít lớn có khả
năng kiểm soát công suất bằng cách điều chỉnh van trượt và điều khiển công suất đơn giản, thường dẫn
đến mức tiêu thụ năng lượng cao khi tải một phần. Các hệ thống được cải tiến, chẳng hạn như hệ thống
điều khiển tần số cần được sử dụng để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Các phép đo trong chế biến cá
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
154 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
nhà máy đã cho thấy mức tiêu thụ năng lượng gần như không đổi bất kể nhu cầu đóng băng và khối lượng xử
lý. Do đó, chúng tôi đặc biệt khuyến khích lựa chọn các hệ thống làm lạnh có khả năng đáp ứng các thay
đổi về tải với hiệu suất năng lượng cao. Nên lựa chọn cẩn thận máy nén, kiểm soát công suất và sử dụng
điều khiển tần số của máy nén và quạt. Hầu hết các nhà máy cũng tiêu thụ lượng nước nóng lớn để vệ sinh,
giặt giũ và sưởi ấm phòng. Ở mức độ lớn hơn, điều này cần được giải quyết bằng việc thu hồi năng lượng từ
bộ làm mát dầu của máy nén trục vít và/hoặc bơm nhiệt giai đoạn cao và máy nén cao áp.
7.4.1 Đóng băng không khí (khí)
Do có nhiều loại sản phẩm được đông lạnh ở hầu hết các nhà máy chế biến cá nên đông lạnh bằng khí thổi
được sử dụng ở hầu hết các công ty. Máy đông lạnh không khí đa năng có thể được sử dụng cho hầu hết các
loại cá, cá thành phẩm hoặc bán thành phẩm, với kết quả chấp nhận được do đặc tính dòng chảy của không
khí. Mặt khác, yêu cầu về nhân công để đạt được độ đông đồng đều và nhanh chóng thường cao do phải xếp
chồng và vận chuyển. Hút ẩm trong quá trình đông lạnh có thể gây biến màu da và mất bề mặt sáng đặc trưng
của cá tươi chất lượng cao. Cấp đông hàng loạt và kiểm soát luồng khí kém thường dẫn đến thời gian chạy
quá lâu của quạt lớn để đảm bảo cấp đông tất cả sản phẩm. Mức giảm trọng lượng lên tới 5% đã được đo lường
đối với các sản phẩm tiêu dùng nhỏ. Điều này cũng sẽ dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng cao cho quạt và máy
nén. Do đó, nên sử dụng các hệ thống kiểm soát và điều chỉnh cải tiến. Hiện có một số lượng lớn các loại
và cách bố trí máy làm đông thổi khí, từ loại thông dụng đến loại chuyên dụng cao cho một sản phẩm. Nhìn
chung, thách thức chính là đảm bảo dòng chất lỏng chảy đồng đều trên bề mặt sản phẩm. Đặc biệt đối với
các tủ đông lắp tại chỗ , người ta ít chú trọng đến kích thước, sắp xếp sản phẩm và đảm bảo luồng không
khí đồng đều.
Hầu hết các loại tủ đông không khí/khí hiện có đều được sử dụng trong ngành đánh bắt cá; mô tả ba loại phổ
biến nhất sau đây.
7.4.1.1 Tủ đông dạng hầm
Tủ đông dạng đường hầm là loại tủ đông linh hoạt có thể được sử dụng cho các sản phẩm cá ở mọi kích cỡ
và hình dạng, được đóng gói hoặc không đóng gói. Sản phẩm phải được đặt trên giá có không gian kệ phù hợp
với chiều cao của sản phẩm để cho phép luồng không khí đồng đều khắp sản phẩm. Các sản phẩm không được
đóng gói sẽ dính vào kệ và tủ đông đường hầm do đó chủ yếu được sử dụng để cấp đông các sản phẩm được đóng gói.
Vật liệu đóng gói, kích thước và hình dạng thường có ảnh hưởng mạnh đến thời gian cấp đông. Độ dẫn nhiệt
thấp của vật liệu đóng gói và khe hở không khí giữa vật liệu đóng gói và sản phẩm có thể làm giảm đáng kể
quá trình truyền nhiệt. Với độ dày phổ biến của sản phẩm hoặc bao bì được sử dụng trong đông lạnh cá số
lượng lớn, thời gian cấp đông nhiều giờ là phổ biến. Ví dụ, đông lạnh cá nổi trong hộp đóng gói tiêu chuẩn
20 kg được thể hiện trong Hình 7.2.
Lớp đệm và lớp không khí giữa cá và nắp khiến nhiệt gần như không truyền qua nắp. Ngoài ra, với việc
xếp chồng dày đặc trên kệ, việc đóng băng chỉ diễn ra từ dưới cùng của gói hàng. Cấp đông theo đợt thông
thường cần 18–20 giờ, nếu tính cả số giờ xếp và dỡ hàng thì tổng thời gian cấp đông là 24 giờ hoặc hơn.
Đóng gói đắt tiền; có thể giảm chi phí đáng kể bằng cách sử dụng túi nhựa. Thời gian đông kết khi đó cũng
sẽ giảm đi rất nhiều. Theo truyền thống, luồng không khí đi qua một số kệ qua đường hầm được sử dụng, dẫn
đến nhiệt độ trong không khí tăng lên đáng kể, đặc biệt là trong giai đoạn đóng băng chính. Điều này dẫn
đến sự khác biệt về thời gian đóng băng và tổng lượng hoạt động quá mức của quạt và máy nén.
hn
g
2ó
ìĐ
.
H
7
cp
.
ợắ
t
ãở
ư
a
đ
c
r
n
YÁĐ
uh
át
c
PẮN
YẤI
ỜG
T
AỰHN
C)
°Nhiệt
độ
(
03
02
01
04 0
0
01
g1ní
ns
c
ô
ậ4
ố
h
V
t
k
m
4
pắN
.n
g
do
á
y
is
ị
h
ủ
ò
I
b
p
h
D
.é
g
y
o
dh
á
y
n
ả
ic
ị
ủ
ò
I
b
p
h
D
ố8
s
)ờ
ii
n
ờg
a
h(
i
T
g
21
61
gnp
ôắ
hn
ó
K
c
”HSIFRAt
Kỏ
Sb
ị
ắ
“
c
02
42
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
02
Machine Translated by Google
18:0
Đông lạnh cá 155
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
156 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Hình 7.3 Tủ đông thổi khí kiểu mẻ để mô phỏng luồng không khí và cá nổi.
Sơ đồ của máy đông lạnh thổi khí hiện đại dành cho cá nổi được thể hiện trong Hình 7.3. Thiết kế
chính nên được lựa chọn từ việc tối ưu hóa luồng không khí, nhiệt độ, công suất yêu cầu, loại quạt
và cách bố trí kết cấu. Luồng không khí thống nhất và thời gian đóng băng phải được thiết kế bằng
cách sử dụng mô phỏng máy tính. Nên giảm thiểu tiêu thụ năng lượng bằng cách sử dụng bộ khuếch tán
quạt, kiểm soát tốc độ quạt và điều chỉnh thời gian cấp đông.
7.4.1.2 Tủ đông liên tục
Nhu cầu ngày càng tăng đối với thực phẩm làm sẵn từ cá đã làm tăng đáng kể việc sản xuất công nghiệp
các sản phẩm đông lạnh đơn lẻ. Mặc dù ngày nay trọng tâm chính là các sản phẩm tươi sống, ngành này
cũng chứng kiến sự gia tăng lớn về sản xuất các sản phẩm đông lạnh, chủ yếu do thời hạn sử dụng ngắn
của cá tươi. Điều này đã tạo ra nhu cầu lớn về các sản phẩm đông lạnh bán thành phẩm được rã đông,
chế biến và bán dưới dạng 'làm mới'. Sản xuất công nghiệp hiệu quả đòi hỏi phải xử lý và cấp đông
ngay trên dây chuyền trong thời gian cần thiết và tránh tình trạng gián đoạn trong dây chuyền chế
biến. Chủ yếu sử dụng máy cấp đông thổi khí liên tục trong đó sản phẩm được vận chuyển trên hệ thống
dây đai. Để đạt được khả năng đóng băng nhanh, cần có nhiệt độ thấp và tốc độ không khí cao trên và/
hoặc theo chiều dọc trên băng tải. Máy cấp đông thổi khí đa băng liên tục và máy cấp đông dạng xoắn
ốc thường được sử dụng. Tủ đông liên tục chủ yếu được sử dụng để cấp đông các sản phẩm không được
đóng gói hoặc các sản phẩm được đóng gói chân không hoặc đóng gói bằng da để đạt được cấp đông nhanh.
Tổn thất khối lượng trên bề mặt cá ướt điển hình của philê cá không đóng gói có thể được giảm bớt
bằng cách sử dụng nhiệt độ thấp.
Ưu điểm của máy cấp đông thổi khí nhiều băng tải (xem Hình 7.4) là các băng tải rộng, cho phép
cấp đông philê lớn mà không làm thay đổi hình dạng của chúng. Có thể tránh được việc sử dụng tấm thép
không gỉ làm dấu đai trên miếng phi lê, thường thấy khi sử dụng đai lưới thép không gỉ hoặc các bộ
phận bằng nhựa dẻo. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi chiều dài của đai trên/đầu tiên đủ để
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
Đông lạnh cá 157
Hình 7.4 Tủ đông thổi khí đa băng với dòng chính nằm ngang.
Hình 7.5 Tủ đông dạng xoắn ốc nơi luồng không khí đi xuống theo chiều dọc đi qua các sản phẩm cá.
tạo thành một thân cứng (đóng băng vỏ) để sản phẩm được chuyển sang dây đai tiếp theo mà không bị
thay đổi về hình dạng hay chất lượng. Chiều dài đai cấp đông dạng vỏ sẽ xác định chiều dài tủ
đông tối thiểu và do đó xác định không gian sàn cần thiết. Nhìn chung, không gian cần thiết cho
loại tủ đông này hơi lớn so với các loại tủ đông xoắn ốc thông thường hơn (xem Hình 7.5). Việc
sắp xếp các dây đai có thể được điều chỉnh theo chiều cao của sản phẩm và chiều dài của dây đai
sẽ không xác định được không gian sàn. Các tủ đông hiệu quả nhất có luồng không khí thẳng đứng do
kiểm soát phân phối không khí xung quanh sản phẩm tốt hơn nhưng cũng đắt hơn.
7.4.1.3 Tủ đông tầng sôi
Sản phẩm biển chính đông lạnh trong tủ đông tầng sôi (xem Hình 7.6) là tôm đã nấu chín và bóc vỏ.
Do kích thước và hình dạng của tôm nên sản phẩm có độ lỏng tốt.
Các bộ phận nhỏ, chẳng hạn như phần đuôi bị hỏng và các bộ phận vỏ bị bong tróc, có thể tràn theo
luồng không khí. Thời gian đông lạnh ngắn, thường dưới 10 phút và mất nước
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
158 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Hình 7.6 Tủ đông tầng sôi.
nhỏ. Thông thường tôm bóc vỏ được tráng men sau khi đông lạnh để tăng độ ổn định và giảm tổn
thất chất lượng. Lên đến 15% nước được thêm vào đai tắm hoặc bằng cách ngâm. Cần phải làm mát
phụ có kiểm soát đối với tôm tráng men do nhiệt độ tăng cao trong quá trình này.
7.4.2 Đóng băng tiếp xúc
Trong đông lạnh tiếp xúc, có sự tiếp xúc trực tiếp giữa bề mặt thiết bị bay hơi kim loại và bề
mặt cá ướt, tạo điều kiện truyền nhiệt rất hiệu quả; không cần thêm năng lượng cho quá trình
chuyển giao. Do đó, loại tủ đông này hoạt động hiệu quả và nhỏ gọn, cần ít không gian. Hầu hết
các tủ đông được sử dụng để cấp đông cá ngày nay đều có tấm nhôm hoặc thép với các kênh để giãn
nở trực tiếp chất làm lạnh. Tủ đông dạng tấm ngang ban đầu được giới thiệu vào những năm 1930 để
cấp đông các khối phi lê hình chữ nhật, nhưng ngày nay được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau.
7.4.2.1 Tủ đông dạng tấm nằm ngang
Thiết bị này phổ biến trong ngành công nghiệp phi lê để đông lạnh các phi lê tiêu dùng đóng gói
nhỏ truyền thống và các khối lớn hơn để chế biến 'ngón tay cá', v.v. Phi lê ướt được đóng gói
trong các tông mỏng và xếp chồng lên các khay trong khung để có hình dạng đều đặn và đặt giữa
các tấm (xem hình 7.7). Sự tiếp xúc tốt giữa các tấm và bao bì được đảm bảo bằng áp suất thủy
lực, điều này cũng cho phép giãn nở đông lạnh và hình dạng đều đặn. Điều này đặc biệt quan trọng
đối với các khối được cắt trong quá trình xử lý. Thời gian cấp đông cho bao bì tiêu dùng và khối
công nghiệp thường từ 30 phút đến 2 giờ. Việc đổ sản phẩm/khung vào giữa các tấm hẹp và lấy ra
các sản phẩm đông lạnh tốn nhiều thời gian và nặng nề, đồng thời sản phẩm nguội khiến công việc
này trở nên khó khăn. Hiện có sẵn các hệ thống bán liên tục khác nhau để bốc, dỡ và xếp chồng
sản phẩm và được khuyến khích sử dụng. Đối với các sản phẩm tiêu dùng nhỏ, tủ đông dạng tấm ngang
bán liên tục tự động cũng có sẵn để sử dụng trong dây chuyền.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
Đông lạnh cá 159
Hình 7.7 Tủ đông dạng tấm ngang loại tiếp xúc.
7.4.2.2 Tủ đông dạng tấm đứng
So với tủ đông dạng tấm ngang chủ yếu được sử dụng cho các sản phẩm cá chế biến, phiên bản dọc
được phát triển sau này là loại tủ đông khối lượng lớn điển hình. Nhờ các lỗ thẳng đứng (xem
Hình 7.8), sản phẩm có thể được đổ vào giữa các tấm theo trọng lượng hoặc thể tích. Đối với hầu
hết các sản phẩm, cần phải có sản phẩm số lượng lớn và sản phẩm được đông lạnh thành đĩa. Tuy
nhiên, một số sản phẩm được cho vào túi nhựa trước khi cấp đông. Vị trí tấm được điều khiển bởi một
Hình 7.8 Sự đóng băng tiếp xúc giữa các tấm thẳng đứng.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
160 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Cho phép hệ thống thủy lực giữa vị trí mở và đóng và điều chỉnh chuyển động để giãn nở đóng băng.
Khả năng truyền nhiệt rất hiệu quả giúp đông lạnh nhanh và tủ đông rất nhỏ gọn, đòi hỏi không
gian tương đối nhỏ hơn. Mặc dù các tấm đơn giản dường như không phù hợp với hình dạng phức tạp
của cá, nhưng tủ đông thường được sử dụng để đông lạnh số lượng lớn cá nguyên con, đặc biệt là
trên tàu. Với khoảng cách đĩa thông thường là 75–100 mm, cá nguyên con nặng tới 5–6 kg trở lên
được đặt giữa các đĩa ở vị trí đóng (mật độ khối 700–900 kg m
3, tùy thuộc vào cá và cách đóng
gói). Sự giãn nở đóng băng có thể dẫn đến áp lực cao cục bộ lên các loài cá nằm đối diện nhau.
Điều này đặc biệt đáng tiếc đối với cá béo và thịt mềm. Do vấn đề ép, không nên cho cá vào giữa
các đĩa ở vị trí mở. Việc đổ đầy nước/chất lỏng sau khi đóng băng ban đầu có thể làm giảm các
vấn đề về áp suất và tình trạng ôi thiu trong quá trình bảo quản nhưng làm cho quá trình cân và
rã đông trở nên khó khăn hơn.
Việc dỡ hàng được thực hiện bằng cách đảo ngược chu trình làm lạnh; làm nóng các đĩa bằng khí
nóng để bề mặt cá đông lạnh trên đĩa được rã đông trước khi mở thủy lực. Trên các tủ đông hiện
đại, việc loại bỏ cá đông lạnh được thực hiện dễ dàng bằng cách nâng thủy lực các khối lên phía
trên của tủ đông hoặc mở đáy để các khối rơi xuống băng tải vận chuyển.
7.4.3 Làm đông lạnh nước muối
Phương pháp đông lạnh cá nổi công nghiệp quy mô lớn đầu tiên dựa trên đông lạnh nước muối và
được Ottosen và Dahl giới thiệu (Plank, 1954). Các loại nước muối phổ biến nhất đều dựa trên các
loại nước muối được chấp nhận, chủ yếu là NaCl và dung dịch đường. Nhiệt độ đóng băng sau đó
được giới hạn ở
18
C (NaCl) đến khoảng
25
C, do các điểm cùng tích của chúng. Có nhiều vấn
đề thực tế trong việc đông lạnh nước muối, chẳng hạn như ăn mòn và nhu cầu lao động, và phương
pháp này chỉ được sử dụng cho một số loài cá và chủ yếu trên tàu.
7.4.4 Đông lạnh đông lạnh
Thuật ngữ đông lạnh đông lạnh thường được sử dụng để chỉ sự đóng băng bằng cách làm bay hơi chất
lỏng ở áp suất khí quyển. Do các quy định và chi phí, chỉ sử dụng carbon dioxide (CO2) và nitơ
(N2) . CO2 có điểm ba ở 5,18 bar và
78,8
56,6
C và ở áp suất khí quyển, nhiệt độ thăng hoa là
C. N2liq. có nhiệt độ bay hơi ở 1 atm là
195,8
C.
Tốc độ cấp đông và nhiệt độ bề mặt phải được hạn chế trong quá trình đông lạnh hầu hết các loại
cá và sản phẩm cá do bị nứt và chất lượng kém. Trong thực tế, tủ đông lạnh là tủ đông khí được
làm lạnh bằng cách thăng hoa hoặc bay hơi chất lỏng đông lạnh. Sự truyền nhiệt chính từ sản phẩm
là do sự đối lưu của khí tương tự như sự đóng băng không khí, nhưng ở nhiệt độ thấp hơn. Tủ đông
chủ yếu được sử dụng cho các sản phẩm nhỏ ở nhiệt độ thấp. Sơ đồ của máy cấp đông nitơ thẳng
hàng một đai được thể hiện trong Hình 7.9. Do chi phí cao của chất lỏng ở nhiệt độ thấp nên chi
phí đông lạnh thường cao hơn nhiều so với tủ đông thông thường. Nguồn cung cấp dọc bờ biển thường
thấp và các phương pháp này hiếm khi được sử dụng về mặt thương mại trong đông lạnh cá.
7.5 XỬ LÝ SAU ĐÔNG LẠNH
Mục đích chính của quá trình sau cấp đông là ngăn chặn tình trạng giảm chất lượng và bảo vệ sản
phẩm trong quá trình bảo quản và phân phối. Đối với một số sản phẩm cá, điều này sẽ ảnh hưởng
lớn đến thời hạn sử dụng, đặc biệt là đối với cá béo. Xử lý sau cấp đông đúng cách cũng sẽ làm giảm
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
Đông lạnh cá 161
Hình 7.9 Tủ đông nitơ thẳng hàng một đai.
làm mất màu thịt cá. Việc đóng băng một lớp mỏng nước hoặc dung dịch nước có chất chống oxy hóa,
polyphosphate hoặc alginate trên bề mặt sản phẩm thường được gọi là tráng men.
Lớp màng này bảo vệ sản phẩm khỏi bị thất thoát oxy và nước/đá từ sản phẩm ("đốt cháy tủ đông").
Dán kính công nghiệp thường được thực hiện bằng cách phun lên bề mặt sản phẩm hoặc nhúng sản phẩm
vào dung dịch nước trong thời gian ngắn. Thách thức chính là thu được một lớp màng đồng nhất trên
bề mặt cá thô và kiểm soát quá trình. Vì cá có tỷ lệ bề mặt trên thể tích cao nên sản phẩm có thể
bị tăng nhiệt độ lớn trong quá trình tráng men và có thể cần đông lạnh lại sau khi tráng men.
Đóng gói hiệu quả là điều cần thiết để giảm ô nhiễm vi sinh vật và hóa học, mất nước và hư
hỏng cơ học từ môi trường xung quanh. Mùi cá đặc trưng sẽ giảm đi khi đóng gói và lượng chất lỏng
thất thoát khỏi sản phẩm, đặc biệt là sau khi rã đông, cũng sẽ giảm đi.
Sự đa dạng của các vật liệu đóng gói khác nhau làm cho việc lựa chọn trở nên khó khăn và cách
tiếp cận mang tính hệ thống có tính đến các yếu tố chất lượng, nhu cầu bảo vệ và phân phối, chi
phí và hiệu quả xử lý là rất quan trọng.
7.6 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ
Giống như hầu hết ngành công nghiệp thực phẩm, yêu cầu và xu hướng thói quen ăn uống của người
tiêu dùng đang thay đổi nhanh chóng. Người tiêu dùng bận rộn trong xã hội hiện đại có ít thời
gian cho việc chuẩn bị thực phẩm và có nhu cầu thực phẩm ít cần chuẩn bị và nấu nướng. Việc tập
trung vào thực phẩm lành mạnh và tác dụng tích cực của cả cá béo (chất béo không bão hòa) và thực
phẩm cá/biển nói chung là rất quan trọng. Nhiều nhóm người tiêu dùng cũng yêu cầu tính bền vững
và đạo đức trong sản xuất, chế biến sản phẩm cá. Ngoài ra, việc người tiêu dùng ngày càng sẵn
lòng chi trả cho cá chất lượng cao và khỏe mạnh đã làm thay đổi xu hướng sản xuất công nghiệp.
Khối lượng ngày càng tăng đã giúp các nhà máy sản xuất và chế biến hợp lý và hiệu quả hơn. Sử dụng tự động hóa
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
162 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
và hệ thống kiểm soát được cải tiến thường xuyên. Đồng thời, cần có sự linh hoạt để tăng sự đa dạng
về sản phẩm và cách đóng gói.
Nhu cầu ngày càng tăng đối với các sản phẩm chất lượng cao khiến việc kiểm soát nhiệt độ sản
phẩm từ khi thu hoạch đến tay người tiêu dùng trở nên đặc biệt quan trọng. Việc làm lạnh ngay lập
tức cá đánh bắt và nuôi đến điểm đóng băng và bảo quản ở mức tối thiểu trước khi chế biến là điều
hoàn toàn cần thiết. Điều quan trọng hơn nữa là giữ nhiệt độ sản phẩm ở mức thấp và đồng đều trong
quá trình chế biến để đảm bảo chất lượng và năng suất tối ưu. Việc đông lạnh nhanh đến nhiệt độ
thấp hơn nhiều so với nhiệt độ sản phẩm thông thường ngày nay (
30
máy hiện đại. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc hạ nhiệt độ xuống dưới
C) hiện nay phổ biến ở các nhà
45
C có ảnh hưởng lớn đến
chất lượng và điều đó là bắt buộc đối với một số sản phẩm (tức là các sản phẩm sushi). Ngoài ra,
nhiệt độ lưu trữ và phân phối thấp hơn sẽ cần thiết cho dây chuyền lạnh cải tiến mới. Việc rã đông
thường đòi hỏi khắt khe hơn việc đông lạnh và phải sử dụng các quy trình và thiết bị rã đông cải tiến mới.
Các nhà máy sản xuất cá nổi lớn chế biến sản phẩm đánh bắt trên tàu để sản xuất các sản phẩm
tiêu dùng hoặc bán thành phẩm. Phi lê chủ yếu được đông lạnh trong tủ đông dạng tấm ngang (thiết bị
nhỏ gọn), nhưng cũng sử dụng đường hầm và tủ đông băng chuyền liên tục. Hiện nay, ngày càng nhiều
tàu lưới kéo và tàu dài đã chuyển từ sản xuất cá tươi sang đông lạnh cá chưa qua chế biến để rã đông
và chế biến trên đất liền. Tủ đông dạng tấm đứng hoặc đường hầm số lượng lớn được sử dụng. Ngành
công nghiệp chế biến cá truyền thống dựa vào cá từ các tàu đánh cá và tàu đánh cá nhỏ ven biển. Sự
thay đổi theo mùa về khối lượng cá đòi hỏi phải đông lạnh nguyên liệu thô. Nguyên liệu thô được rã
đông trước khi chế biến. Do đó, kiến thức về quy trình và thiết bị rã đông cũng cần thiết và cần
thiết để duy trì năng suất và chất lượng cao của sản phẩm cá.
7.7 CÁC KHÍA CẠNH PHÁP LUẬT CỦA VIỆC ĐÓNG BĂNG
Các yêu cầu pháp lý về đông lạnh cá khác nhau tùy theo khu vực và gần đây đã được thay đổi phần nào
ở Châu Âu. Ở Châu Âu, các quy định của EU là tiêu chuẩn phổ biến nhất.
Yêu cầu chủ yếu là khuyến nghị. Ở Na Uy, hướng dẫn được đưa ra trong 'Mô tả chất lượng cá và sản
phẩm cá' và được tóm tắt dưới đây.
Cá và các sản phẩm từ cá phải được đông lạnh trong thiết bị đông lạnh có đủ công suất và theo
cách sao cho sản phẩm thực tế đạt được nhiệt độ kết tinh tối đa càng sớm càng tốt. Việc đông lạnh
sẽ làm giảm nhiệt độ ở nơi ấm nhất của sản phẩm xuống
18
C hoặc thấp hơn. Khi lựa chọn phương
pháp đông lạnh, tốc độ đông lạnh và các tính chất của nguyên liệu thô và thành phẩm phải được xem
xét.
Đóng băng tiếp xúc, đóng băng không khí và bay hơi của môi trường đông lạnh có thể được sử dụng
trực tiếp trên sản phẩm. Phương tiện đông lạnh duy nhất có thể tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm là
không khí, nitơ và carbon dioxide. Việc xếp sản phẩm trong hầm cấp đông phải được thực hiện sao cho
môi chất cấp đông có thể chảy dọc theo toàn bộ bề mặt của từng đơn vị sản phẩm.
Việc đông lạnh cá và sản phẩm cá phải được thực hiện càng sớm càng tốt sau khi hoàn thành tất cả
các hoạt động chế biến cần thiết. Thời gian từ khi nguyên liệu được đưa vào sản xuất cho đến khi
đưa vào tủ đông không quá 4 giờ. Cá được miễn các hướng moi ruột có thể được đông lạnh dạng tròn.
Cá đông lạnh chủ yếu không có ký sinh trùng và có hàm lượng thức ăn trong dạ dày thấp. Cá được đông
lạnh để sử dụng làm mồi trong quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh phải được dán nhãn và bảo
quản sao cho không xảy ra nhầm lẫn với thực phẩm của con người.
Với đóng băng tiếp xúc, thời gian đóng băng phải được đặt sao cho nhiệt độ ở điểm ấm nhất của
sản phẩm là
18
C hoặc thấp hơn sau một thời gian tính bằng giờ tương đương với nửa độ dày của sản
phẩm tính bằng centimet (ví dụ: độ dày 5 cm cho kết quả tối đa Thời gian đóng băng 2,5 giờ).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
Đông lạnh cá 163
Với cấp đông bằng không khí, thời gian đông lạnh đối với cá tròn (đông lạnh đơn lẻ, theo khối hoặc
đóng gói) tối đa là 24 giờ (nhiệt độ ở điểm ấm nhất của sản phẩm phải là
18
C hoặc thấp hơn trong
giới hạn thời gian này). Đối với cá nguyên con có độ dày trên 16 cm, thời gian cấp đông có thể kéo
dài đến 72 giờ. Việc tráng men các sản phẩm cá phải được thực hiện hợp vệ sinh, bằng nước tinh khiết
và theo cách sao cho độ tăng nhiệt độ là tối thiểu.
Phòng bảo quản đông lạnh phải được cách nhiệt và có thiết bị làm lạnh để sản phẩm cá sau khi ổn
định nhiệt được bảo quản sao cho nhiệt độ lõi của toàn bộ sản phẩm là
18
C hoặc thấp hơn. Không
được chuyển sản phẩm từ thiết bị cấp đông sang thiết bị bảo quản cấp đông trước khi sản phẩm có
nhiệt độ lõi tối thiểu
18
C.
Sản phẩm phải được chuyển sang thiết bị bảo quản đông lạnh ngay sau khi rời khỏi thiết bị cấp đông.
Nguyên liệu thô và thành phẩm đông lạnh, nếu không có quyết định nào khác, phải được dán nhãn, bảo
quản, vận chuyển và trình bày dưới dạng sản phẩm đông lạnh và dây chuyền cấp đông phải được duy trì
xuyên suốt mọi điểm.
7.8 CHẤT LƯỢNG THỰC PHẨM VÀ TỶ LỆ ĐÔNG LẠNH
Tài liệu về đông lạnh cá thường gây nhầm lẫn về những gì xảy ra với cá khi đông lạnh.
Sự khác biệt giữa đông lạnh chậm và đông lạnh nhanh vẫn chưa được hiểu rõ và chỉ trong những năm gần
đây, kiến thức về xử lý cấp đông mới tiến bộ đủ để giải thích sự khác biệt giữa cấp đông chậm và
cấp đông nhanh.
Một cách hiểu phổ biến là đông lạnh nhanh cá (sản phẩm nhỏ: 50–100 mm h-1) là không đạt yêu cầu
do mô cơ bị đứt gãy trong quá trình làm lạnh đột ngột. Một giả thuyết khác cho rằng thành tế bào
trong quá trình đóng băng nhanh có thể vỡ ra dưới áp suất cảm ứng do sự giãn nở của nước trong quá
trình đóng băng nhanh. Người ta cũng cho rằng đông lạnh chậm (trong phòng cấp đông nhanh: 2 mm h-1)
dẫn đến hình thành các tinh thể băng lớn có thể gây hư hỏng thành tế bào, dẫn đến thất thoát nước
nhỏ giọt đáng kể trong quá trình rã đông. Tuy nhiên, người ta đã chứng minh rằng sự khác biệt về
kích thước của các tinh thể băng không đưa ra lời giải thích đầy đủ vì thành tế bào cơ cá đủ đàn hồi
để thích ứng với các tinh thể băng lớn hơn mà không bị hư hại quá mức. Ngoài ra, nước trong cơ cá
liên kết với protein dưới dạng gel nên sẽ có rất ít chất lỏng bị mất đi trong quá trình rã đông ngay
cả khi thành tế bào bị hư hại. Tuy nhiên, đông lạnh số lượng lớn chậm sẽ tạo ra các sản phẩm có chất
lượng kém hơn và hiện nay điều này được giải thích chủ yếu là do sự biến tính của protein phụ thuộc
vào nhiệt độ. Quá trình biến tính giảm đi khi nhiệt độ giảm và ở nhiệt độ cao hơn, thời gian đóng
băng chậm lâu hơn (Johnston và cộng sự, 1994).
Nhiều ưu điểm của đông lạnh nhanh có thể bị mất đi trong quá trình bảo quản tiếp theo (Fennema,
1975) và thường phải tốn quá nhiều công sức vào tốc độ cấp đông cao trong các máy cấp đông quy trình.
Việc đông lạnh sản phẩm hoàn chỉnh có lẽ quan trọng hơn vì tốc độ giảm nhiệt độ trong bảo quản đông
lạnh thấp hơn nhiều dẫn đến giảm đáng kể chất lượng sản phẩm (Valentas và cộng sự, 1997). Sự đóng
băng rất nhanh (100–1000 mm h-1) trong các khí hóa lỏng như nitơ hoặc carbon dioxide có thể gây ra
ứng suất dẫn đến tách hoặc nứt mô.
Nhìn chung, nhiệt độ bảo quản đông lạnh càng thấp thì tốc độ thay đổi vi sinh vật và sinh hóa
càng thấp. Việc đông lạnh và bảo quản đông lạnh có tác động khác nhau lên vi sinh vật và không làm
bất hoạt enzyme. Các loại vi sinh vật khác nhau có khả năng chống chịu nhiệt độ thấp khác nhau. Ở
nhiệt độ bảo quản bình thường là
18
C, chất lượng cá bị giảm dần (Fellows, 1997), nguyên nhân chủ
yếu là do quá trình oxy hóa lipid.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến tính protein trong quá trình đông lạnh bao gồm nồng độ muối,
pH, cường độ ion, quá trình oxy hóa lipid, phản ứng enzyme, sức căng bề mặt và các tác động vật lý.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
18:0
164 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
băng và mất nước. Đối với nhiều protein, nhiệt độ từ
2
C đến
10
C là rất quan trọng. Tốc độ
đông lạnh và kiểm soát nhiệt độ có thể được sử dụng để duy trì tính toàn vẹn của protein trong
quá trình đông lạnh. Tốc độ đóng băng phải đủ cao để ngăn chặn sự hình thành các tinh thể băng
lớn trong không gian ngoại bào. Ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh đến màu sắc, độ pH và kết
cấu dường như đã được nghiên cứu nhiều hơn so với ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh đến các đặc
tính này (Sun, 2006).
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Flesland, O. và Magnussen, OM (1990). Làm lạnh cá nuôi. Trong: Làm lạnh và đông lạnh cá mới
Sản phẩm, Bản in sẵn. Aberdeen, ngày 18–20 tháng 9, trang 159–164.
Plank, R. (1954). Handbuch der k¨altetechnik, ban nhạc Erster, Entwiklung wirtschaftliche bedeutung werkstoffe,
Springer-Verlag, Berlin/G¨ottingen/Heidelberg, tr. 568.
Johnston, WA, Nicholson, FJ, Roger, A., Stroud, GD (1994). Bảo quản đông lạnh trong thủy sản.
Tài liệu kỹ thuật nghề cá của FAO. Số 340. Rome, FAO. P. 143.
Fennema, HOẶC (1975). Bảo quản đông lạnh. Trong: Nguyên tắc khoa học thực phẩm-Phần II Nguyên tắc vật lý của
Bảo quản thực phẩm. New York: Marcel Dekker, trang 173–215.
Valentas, KJ, Rotstein, E., Singh, PR (1997). Sổ tay Thực hành Kỹ thuật Thực phẩm. Boca Raton, New York: Nhà xuất
bản CRC, tr. 718.
Nghiên cứu sinh, PJ (1997). Công nghệ chế biến thực phẩm, nguyên tắc và thực hành. Cambridge, Anh: Woodhead
Nhà xuất bản Limited, tr. 505.
Tôn, Đại Văn (2006). Sổ tay chế biến và đóng gói thực phẩm đông lạnh. Boca Raton, Luân Đôn, New York: CRC, Taylor &
Francis, tr. 737.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
8 Đông lạnh trái cây và rau quả Cristina
LM Silva, Elsa M. Gonc¸alves và
Teresa RS Brand˜ao
8.1 GIỚI THIỆU
Lợi ích của việc ăn trái cây và rau quả đã được người tiêu dùng nói chung công nhận.
Trái cây và rau quả là những phần quan trọng của chế độ ăn uống hợp lý hàng ngày, do là nguồn cung
cấp vitamin, muối khoáng và chất xơ dồi dào có đặc tính tăng cường sức khỏe hoặc ngăn ngừa bệnh tật.
Rau quả là loại thực phẩm dễ hư hỏng với tốc độ hư hỏng cực nhanh; điều này có nghĩa là độ ổn
định của chúng sau khi thu hoạch và trong quá trình bảo quản tiếp theo là rất quan trọng (Canet, 1989).
Bảo quản thực phẩm thường liên quan đến các công nghệ ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật cũng
như làm chậm các phản ứng suy giảm chất lượng. Trong số các quy trình như vậy, đông lạnh là một
phương pháp đã được chứng minh và hiệu quả. Đối với rau quả, đông lạnh được công nhận rộng rãi là
phương pháp bảo quản lâu dài phù hợp nhất và là một phân khúc quan trọng của thị trường thực phẩm
đông lạnh. Thị trường trái cây đông lạnh đang tăng trưởng chậm (Wisnow, 2006). Họ có thể bị coi là
tốt thứ hai khi so sánh với sản phẩm tươi hoặc ướp lạnh. Tuy nhiên, nhu cầu ngày càng tăng của người
tiêu dùng đối với các sản phẩm tốt cho sức khỏe giúp giảm bớt lối sống bận rộn, ít phải chuẩn bị bữa
ăn và mua sắm, khiến trái cây đông lạnh trở thành thị trường thời thượng.
Trái cây và rau sống chứa một lượng lớn nước tương ứng với trọng lượng của chúng và do đó, sự
thay đổi pha nước xảy ra trong quá trình đông lạnh khiến các sản phẩm này dễ bị hình thành tinh thể
băng và tan băng hơn các loại thực phẩm khác. Do đặc điểm cấu trúc tế bào của chúng, trái cây có khả
năng chống chịu quá trình đông lạnh kém hơn rau.
Thêm vào những đặc điểm này, thực tế là rau đông lạnh thường được tiêu thụ khi nấu chín, với các
hoạt động rã đông và nấu diễn ra đồng thời, khiến các khía cạnh chất lượng ít liên quan đến rau đông
lạnh hơn so với trái cây đông lạnh. Người tiêu dùng mong đợi nhiều hơn từ trái cây đông lạnh. Mùi
thơm, màu sắc, kết cấu và độ tươi hấp dẫn là những đặc điểm mạnh mẽ khó tách khỏi sản phẩm thô và do
đó tác động tiêu cực của việc đông lạnh đến chất lượng trái cây là rất lớn.
Một số phương pháp mới để đông lạnh và rã đông nhanh thực phẩm nhằm nâng cao chất lượng đã được
áp dụng trong công nghệ thực phẩm đông lạnh (Li và Sun, 2002). Trong trường hợp cụ thể của trái cây
và rau quả, quá trình khử nước đã được sử dụng thành công vì một phần nước được loại bỏ trước khi
đông lạnh, do đó là một lợi thế cho việc bảo quản kết cấu thực vật. Các kỹ thuật khác, tuy đắt tiền
và đầy thách thức, chẳng hạn như bổ sung protein chống đông, có thể được áp dụng nhằm mục đích kiểm
soát sự phát triển của tinh thể băng và tái kết tinh, từ đó cải thiện đặc tính kết cấu.
Ảnh hưởng của quá trình đông lạnh đến chất lượng sản phẩm là rất lớn. Tuy nhiên, một số lượng lớn
các yếu tố khác cũng có thể góp phần tạo nên đặc tính của sản phẩm đông lạnh cuối cùng. Các yếu tố
như loại và chủng loại sản phẩm, độ chín, chất lượng sản phẩm thô, thu hoạch
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
166 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
phương pháp, thời gian trôi qua giữa thu hoạch và chế biến và xử lý cấp đông trước là một số ví dụ (Parren ˜o và
Torres, 2006; Torreggiani và Maestrelli, 2006). Tất cả các yếu tố này và/hoặc sự kết hợp của chúng, kết hợp với
điều kiện đóng gói và bảo quản trong chuỗi phân phối, dẫn đến khó dự đoán chính xác về chất lượng sản phẩm trái
cây và rau quả đông lạnh.
Về mặt an toàn, người tiêu dùng tin tưởng vào sản phẩm đông lạnh. Rõ ràng, những hồ sơ an toàn đó phụ thuộc
trực tiếp vào chất lượng của sản phẩm thô trước quá trình cấp đông cũng như các tiêu chuẩn và biện pháp thực
hành vệ sinh trong tất cả các bước quy trình, bảo quản và phân phối.
Ngành công nghiệp thực phẩm muốn đa dạng hóa và đổi mới trong khi vẫn duy trì mức độ an toàn và chất lượng
cao. Hiện nay, thách thức đối với ngành thực phẩm đông lạnh là duy trì vai trò của sản phẩm đông lạnh trong một
thị trường mà người tiêu dùng ưa chuộng thực phẩm tươi sống.
Thực phẩm đông lạnh rất phù hợp với xu hướng tiêu dùng đang thay đổi. Loại sản phẩm này mang lại sự linh hoạt
cao trong việc chuẩn bị bữa ăn và giúp người tiêu dùng lựa chọn thực phẩm tốt cho sức khỏe. Người tiêu dùng
không chỉ mong đợi các nhà cung cấp thực phẩm đông lạnh đáp ứng nhu cầu của họ về thực phẩm tiện lợi và tốt cho
sức khỏe mà còn mở rộng sự đa dạng và nâng cao chất lượng.
Các khía cạnh chất lượng và an toàn cũng như các công nghệ cấp đông truyền thống và cải tiến được áp dụng cho
trái cây và rau quả sẽ được xem xét kỹ hơn trong các phần sau.
8.2 CHẤT LƯỢNG VÀ AN TOÀN CỦA TRÁI CÂY, RAU CỦ ĐÔNG LẠNH
Chất lượng và an toàn là hai vấn đề lớn về thực phẩm. Chất lượng là một khái niệm rộng, bao gồm cả các thuộc
tính cảm quan mà các giác quan của con người dễ dàng cảm nhận được (như hình dáng bên ngoài, kết cấu, mùi vị và
mùi thơm) và các thuộc tính tiềm ẩn (như giá trị dinh dưỡng, thành phần hóa học, tính chất cơ học và chức năng).
có thể liên quan đến việc định lượng và đo lường bằng dụng cụ (Shewfelt và cộng sự, 1997; Abbott, 1999). An toàn
liên quan đến đặc tính hóa học và vi sinh của sản phẩm. Rõ ràng, ngoài đặc tính, chất lượng và an toàn là những
yêu cầu và tiêu chuẩn về sự xuất sắc của sản phẩm.
Rất nhiều loại sản phẩm thường được gọi là 'rau'. Đây không phải là một thuật ngữ thực vật và đề cập đến các
bộ phận đa dạng nhất của cây, chẳng hạn như rễ (cà rốt), thân (măng tây), lá (rau diếp), hoa (bông cải xanh),
hạt (đậu Hà Lan) và cả các loại trái cây như dưa chuột và bí ngô.
Sự đa dạng lớn của các mô và cấu trúc thực vật là một yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng rau quả đông
lạnh cuối cùng. Tuy nhiên, hầu hết các loại rau đều có cấu trúc dạng sợi cho phép giữ lại cấu trúc khi chúng rã
đông sau khi đông lạnh. Mặt khác, trái cây có cấu trúc mềm hơn, dễ bị mất độ cứng hơn (Sterling, 1968; Alonso và
cộng sự, 1997).
Chất lượng và độ ổn định của trái cây và rau quả đông lạnh bị ảnh hưởng rõ rệt bởi chính Sản phẩm, bởi Quy
trình đông lạnh được áp dụng và bởi Bao bì. Những yếu tố này thường được gọi là yếu tố PPP. Những khía cạnh này
đã được ghi lại rõ ràng trong một số sổ tay về thực phẩm đông lạnh (Deitrich và cộng sự, 1977 và Torreggiani và
Maestrelli, 2006 là hai ví dụ).
8.2.1 Ảnh hưởng của sản phẩm
Nguyên liệu thô được sử dụng trong chế biến rau quả đông lạnh là yếu tố ảnh hưởng quan trọng, ảnh hưởng đến cả
đặc tính vật lý và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm cuối cùng. Sự thích hợp cho việc đông lạnh rất khác nhau tùy
theo thực tiễn và điều kiện nông học,
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
Đông lạnh trái cây và rau quả 167
các loài và giống liên quan, mức độ chín và thời gian trôi qua giữa thu hoạch và chế biến (Fennema,
1966; Munoz-Delgado, 1977; Canet, 1989).
Rõ ràng là chỉ nên chọn nguyên liệu thô sạch và còn nguyên vẹn để đông lạnh, nhưng điều này là chưa
đủ. Các yếu tố nông học, bao gồm loại đất, điều kiện khí hậu, tưới tiêu, phương pháp canh tác, thành
phần và cách sử dụng phân bón, có thể và thực sự có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng dinh dưỡng và kết
cấu của sản phẩm đông lạnh.
Nhiều tác giả, chẳng hạn như Buss (1977), Karel (1979) và Reid (1990), đã nghiên cứu ảnh hưởng của
các giống cây trồng khác nhau trong cùng một giống đến giá trị dinh dưỡng, kết cấu và hương vị của sản
phẩm đông lạnh cuối cùng. Mặt khác, dường như sự khác biệt về giống cây trồng cũng có thể ảnh hưởng đến
điều kiện chế biến, đặc biệt là thời gian xử lý nhiệt cần thiết (chần) trước khi cấp đông (Mundt và
McCarty, 1960).
Các tác giả khác đã nghiên cứu ảnh hưởng của các giai đoạn trưởng thành khác nhau đến thành phần và
điều kiện đóng băng (Lisiewska và cộng sự, 1999; Robertson và Sissins, 1966; Thompson và cộng sự, 1983).
Cần chỉ ra rằng hầu hết các loại trái cây và một số loại rau dùng để đông lạnh đều được thu hoạch ở
cùng giai đoạn chín như để tiêu thụ tươi. Tuy nhiên, việc xác định giai đoạn chín tối ưu là rất quan
trọng để duy trì chất lượng tối đa của một số loài và giống trong quá trình bảo quản đông lạnh, đặc biệt
đối với trái cây.
Một nguồn giảm chất lượng rõ ràng khác là thời gian trôi qua giữa thu hoạch và đông lạnh.
Nguyên liệu thô thay đổi theo thời gian và trừ khi áp dụng các quy trình xử lý, vận chuyển và bảo quản
cẩn thận, chất lượng ban đầu của nguyên liệu thô được đưa vào quy trình có thể bị mất.
Các sản phẩm trải qua một số thay đổi nhanh chóng về thành phần hóa học, thuộc tính cảm quan và giá trị
dinh dưỡng cũng như những sản phẩm có quá trình trao đổi chất mạnh, liên quan trực tiếp đến nhiệt độ hô
hấp cao (Maestrelli, 2000), cần được xử lý càng nhanh càng tốt. Ngô ngọt, đậu xanh và măng tây là một
số sản phẩm rau dễ bị ảnh hưởng nhất (Reid, 1990), vì chất lượng có thể bị giảm nghiêm trọng nếu thời
gian giữa thu hoạch và chế biến kéo dài.
Các loại rau như đậu Hà Lan và đậu lima, được thu hoạch bằng máy móc và bị dập nát nặng trong quá
trình tuốt, có thể bị hư hỏng nhanh chóng. Việc bầm tím trong quá trình thu hoạch gây ra tình trạng hô
hấp bất thường, nguyên nhân gây ra mùi vị kém, giống như thể những loại rau này đã ở trong môi trường
có lượng oxy thấp. Bảo quản ở nhiệt độ lạnh sẽ làm chậm quá trình hư hỏng, nhưng dù vậy, chúng sẽ không
giữ được lâu hơn 5 hoặc 6 giờ trong điều kiện tốt, trừ khi chúng được chần (Tressler và Evers, 1957).
Bất chấp các nghiên cứu nêu trên, vẫn chưa có nhiều nghiên cứu liên quan đến cấu trúc và thành phần
hóa học của mô thô với các đặc tính cảm quan của trái cây hoặc sản phẩm rau đông lạnh. Cần phải nghiên
cứu các cơ chế cụ thể gây ra những tổn thất về chất lượng này trong từng sản phẩm riêng lẻ, cũng như
trong việc lựa chọn và nhân giống các giống thích nghi hơn với quá trình đông lạnh. Các nhà nghiên cứu
nên chú ý nhiều hơn đến những khía cạnh này, với mục đích mở rộng số lượng giống hiện có phù hợp với
quá trình cấp đông.
8.2.2 Ảnh hưởng đến quá trình
Quá trình xử lý thường dẫn đến ảnh hưởng rõ rệt đến thành phẩm. Các chủ đề phụ sau đây xem xét các giai
đoạn của quá trình xử lý chuẩn bị hoặc tiền đông lạnh, trong đó bao gồm cả quá trình chần và chính quá
trình đông lạnh.
8.2.2.1 Xử lý trước cấp đông
Các biện pháp xử lý chuẩn bị hoặc đông lạnh trước thường là cần thiết để có được sản phẩm sẵn sàng sử
dụng và cung cấp các điều kiện bảo quản tốt nhất (Munoz-Delgado, 1977).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
168 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Phân loại, làm sạch, phân loại, loại bỏ các sản phẩm bị lỗi và kiểm tra, và trong một số
trường hợp, gọt vỏ, bóc vỏ, cắt tỉa, cắt nhỏ và thái lát là những hoạt động phổ biến chính đối
với trái cây và rau quả (Cioubanu và Niculescu, 1976). Những hoạt động này làm giảm lượng vi
sinh vật, loại bỏ tạp chất lạ và giảm thiểu sự biến đổi của sản phẩm, nhưng cũng có thể phá
hủy hàng rào bảo vệ do ngăn chứa tế bào cung cấp và cho phép oxy tiếp cận. Các tác động sau
đó bao gồm rửa trôi các chất dinh dưỡng, hóa nâu, hút ẩm và tương tác giữa các enzyme, có thể
dẫn đến mất chất dinh dưỡng, thay đổi kết cấu và màu sắc (Canet, 1989; Cano et al., 1990;
Reid, 1990 ) .
Một số enzyme nội sinh chịu trách nhiệm cho những thay đổi không mong muốn, chẳng hạn như
mất mùi và vị, thay đổi màu sắc và dinh dưỡng trong quá trình bảo quản đông lạnh. Các enzyme
chính liên quan đến chất lượng thực phẩm đã được Svensson (1977) thảo luận. Theo tác giả này,
các enzym có thể được chia thành bốn nhóm, liên quan đến sự thay đổi về hương vị, màu sắc, kết
cấu/độ đặc và giá trị dinh dưỡng. Tuy nhiên, enzyme nào gây ra sự suy giảm chất lượng của rau
quả đông lạnh vẫn còn là một câu hỏi. Khối lượng công việc nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm
ra mối tương quan giữa sự suy giảm chất lượng của rau quả đông lạnh và hàm lượng enzyme của
nó là rất lớn. Những enzym bị hư hỏng này có thể phải được bất hoạt bằng cách áp dụng các biện
pháp xử lý đặc biệt trước bước cấp đông. Vì vậy, chần là phương pháp xử lý đông lạnh trước
quan trọng nhất để ổn định mô thực vật (Fennema, 1966). Chần là một phương pháp xử lý nhiệt
được thiết kế để làm bất hoạt enzyme mục tiêu ở một mức độ nhất định. Thông thường, peroxidase, tiếp theo là catalase, và trong một số trường hợp là polygalacturonase hoặc lipoxygenase,
được sử dụng làm tiêu chí do chúng có khả năng kháng xử lý nhiệt cao hơn (Fennema, 1985). Tuy
nhiên, như đã đề cập ở trên, không có bằng chứng nào cho thấy các enzyme này là nguyên nhân
chính gây ra sự suy giảm chất lượng.
Chần cũng mang lại một loạt lợi ích thứ cấp, nhờ các chức năng bổ sung như rửa, tiêu diệt
tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật có trên bề mặt, loại bỏ dư lượng thuốc trừ sâu còn sót lại,
tăng cường màu sắc của rau xanh và loại bỏ mùi vị lạ do khí tạo ra. và các chất dễ bay hơi
khác có thể hình thành trong thời gian giữa thu hoạch và chế biến (Fennema, 1966; Shams và
Thompson, 1987).
Tuy nhiên, vì chần là phương pháp xử lý nhiệt nên tồn tại những tác động bất lợi, như thay
đổi mô thực vật và hậu quả là thay đổi kết cấu, hòa tan và phá hủy các chất dinh dưỡng và
vitamin trong môi trường chần, giảm trọng lượng và thay đổi màu sắc, dẫn đến giảm chất lượng.
Do những thay đổi này, nghiên cứu cũng đã được thực hiện để tìm ra các giải pháp thay thế
khả thi có thể thay thế phương pháp chần mà không gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm.
Kết quả của nghiên cứu này là một số loại rau có hương vị tự nhiên cao, hoạt tính enzyme thấp
hoặc khi dự kiến thời gian bảo quản đông lạnh ngắn hơn có thể được bảo quản mà không cần chần.
Đây là trường hợp của hành, ớt xanh, rau mùi tây, tỏi tây và dưa chuột (Leino, 1992; MunozDelgado, 1977). Ngoại trừ một số sản phẩm này, chần vẫn là một bước thiết yếu trong quy trình
đông lạnh rau và do đó cần tiếp tục nghiên cứu trong lĩnh vực này để tối ưu hóa quy trình và
giảm tác động bất lợi đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Nói chung, việc tối ưu hóa quá trình chần (Mundt và McCarty, 1960; Steinbuch, 1983; Selman,
1987; Reid, 1990) ngụ ý:
mô tả cẩn thận đặc tính của nguyên liệu thô, vì mức enzyme phụ thuộc vào giống, độ chín và
các yếu tố khác;
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
Đông lạnh trái cây và rau quả 169
phân tích sản phẩm trước khi chần, để xác định hàm lượng enzym trong mô và ước tính mức
xử lý nhiệt cần thiết để vô hiệu hóa những enzym gây ra những thay đổi có hại trong quá
trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh;
việc lựa chọn hệ thống chần thích hợp nhất, và; sự hiểu
biết và định lượng về mức độ thay đổi enzyme lý hóa và cảm giác xảy ra trong quá trình
này.
Không thể chần trái cây do mô của chúng rất nhạy cảm. Do đó, các phương pháp xử lý trước
thay thế phải được sử dụng, chẳng hạn như xử lý bằng hóa chất hoặc sử dụng chất phụ gia, để
vô hiệu hóa các enzym bị hư hỏng. Barbosa-C'anovas và cộng sự. (2005) đã biên soạn hướng dẫn
cấp đông cho trái cây nhưng vẫn cần có nghiên cứu lớn về lĩnh vực này để có được sản phẩm có
chất lượng tốt hơn.
8.2.2.2 Quá trình đông lạnh
Quá trình đông lạnh đòi hỏi phải loại bỏ nhiệt có kiểm soát khỏi sản phẩm, với tốc độ đồng
đều ổn định, cho đến khi nhiệt còn lại trong sản phẩm bằng với trạng thái cân bằng sau khi
ổn định (Fennema, 1975).
Bên cạnh số lượng lớn các loài và chủng loại thuộc nhóm trái cây và rau quả, các sản phẩm
này có điểm chung là chứa một lượng nước đáng kể trong cấu trúc của chúng. Đặc tính này làm
cho chúng rất nhạy cảm với sự thay đổi pha nước và do đó làm suy giảm chất lượng.
Sự hình thành tinh thể băng xảy ra trong quá trình đóng băng có xu hướng phá vỡ cấu trúc
tế bào. Các tinh thể băng bắt đầu hình thành trong môi trường ngoại bào và tiến về phía tế
bào chất, sau khi màng tế bào mất đi tính thấm. Sự phát triển của các tinh thể băng làm cho
các tế bào bị phân hủy, điều này không cho phép nước quay trở lại môi trường nội bào trong
quá trình tan băng. Kết quả là độ căng của tế bào bị ảnh hưởng và kết cấu có thể bị tổn hại
rõ rệt. Những thay đổi này cũng có thể thúc đẩy sự mất nước nhỏ giọt trong khi rã đông. Các
mô trái cây, mỏng manh hơn, đặc biệt dễ bị tổn thương và tác động của việc đóng băng lên độ
căng và độ cứng của tế bào có thể là thảm họa (Sousa et al., 2006).
Tóm lại, màu sắc, mùi vị, kết cấu và mùi thơm của trái cây và rau quả tươi bị ảnh hưởng
mạnh mẽ bởi công nghệ đông lạnh và những đặc điểm này quyết định chất lượng sản phẩm xuất
sắc và do đó chúng cần được bảo quản.
Quá trình đông lạnh bao gồm nhiều giai đoạn (Hình 8.1). Giai đoạn đầu tiên – giai đoạn
tiền đông lạnh (a) – tương ứng với việc loại bỏ nhiệt khỏi thực phẩm trong thời gian làm
lạnh, khi nhiệt độ giảm xuống điểm đóng băng. Nhiệt độ đóng băng ban đầu này thay đổi tùy
theo sản phẩm, tùy thuộc vào độ ẩm. Trong giai đoạn đầu này, nhiệt có thể cảm nhận được sẽ
được loại bỏ khỏi sản phẩm.
Giai đoạn thứ hai – siêu làm mát (b) – khi nhiệt độ xuống dưới mức đóng băng
điểm, về cơ bản là nhất thời và không phải lúc nào cũng được quan sát.
Giai đoạn thứ ba – giai đoạn đông lạnh (c) – là giai đoạn chuyển đổi nước thành đá trong
toàn bộ khối thực phẩm. Trong giai đoạn này, nhiệt độ không đổi trong hệ thống lý tưởng,
nhưng trong tình huống thực tế giảm chậm và liên tục trong khi ẩn nhiệt được loại bỏ.
Sự biến đổi nước thành băng là một ví dụ về sự kết tinh. Kết tinh là sự hình thành một pha
có tổ chức có hệ thống từ một dung dịch. Quá trình kết tinh bao gồm quá trình tạo mầm và
phát triển tinh thể. Tạo mầm là sự liên kết của các phân tử thành một hạt nhỏ có trật tự có
kích thước đủ để tồn tại và đóng vai trò là nơi phát triển tinh thể.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
170 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
30
20
t)
ệC
i°
h(
ộ
N
đ
10
0
10
b.
c.
20
d.
Một
30
0
10
20
30
40
50
60
Thời gian (phút)
Hình 8.1 Lịch sử nhiệt độ điển hình của sản phẩm trong suốt quá trình cấp đông.
Sự phát triển tinh thể đơn giản là sự mở rộng của hạt nhân bằng cách bổ sung có trật tự các phân
tử (Fennema, 1975).
Giai đoạn cuối cùng – giai đoạn cấp đông (d) – là giai đoạn mà nhiệt độ sản phẩm được hạ xuống
nhiệt độ cuối cùng, nhiệt độ này phải là nhiệt độ bảo quản dự kiến. Trong phần này của quy trình,
phần lớn nhiệt lượng được loại bỏ.
Thời gian đông lạnh bị ảnh hưởng bởi kích thước và hình dạng sản phẩm (đặc biệt là độ dày),
thành phần của trái cây hoặc rau quả cũng như các thông số của quá trình truyền nhiệt và nhiệt
độ của môi trường làm mát. Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để mô hình toán học quá trình đóng
băng, do đó về mặt lý thuyết, thời gian đóng băng có thể được dự đoán từ các thông số vật lý của
hệ thống (Holdsworth, 1968; Bakal và Hayakama, 1973; Cleland và Earle, 1984a, 1984b; Mannapperuma
và Singh, 1988) .
Từ quan điểm vật lý, thực phẩm có thể được coi là dung dịch nước loãng, có điểm đóng băng dưới
0
C. Độ giảm điểm đóng băng là 1,86
C mol
1 L
1, có nghĩa là điểm đóng băng phụ thuộc vào nồng
độ của các phân tử hòa tan trong pha nước chứ không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng nước.
Nói chung, phạm vi nhiệt độ gây ra hầu hết những thay đổi không thể đảo ngược là từ khoảng
1
C đến
5
C. Do đó, trong quá trình đông lạnh, thực phẩm phải vượt qua phạm vi nhiệt độ này
một cách nhanh chóng (Boegh-Sorensen và Jul, 1985). Tressler và Evers (1957) cho rằng quá trình
hóa rắn, vùng hình thành tinh thể tối đa trong khoảng từ 0
C đến
3,9
C, phải diễn ra trong
vòng chưa đầy 30 phút.
Một đặc điểm của thực phẩm đông lạnh là phần lớn nước là đá và người ta cũng biết rằng quá
trình làm lạnh càng nhanh thì các tinh thể băng sẽ càng nhỏ. Trong quá trình đông lạnh thực phẩm,
các tinh thể băng bắt đầu hình thành trong chất lỏng giữa các tế bào và nguyên nhân chính được
cho là do nhiệt độ đóng băng của chất lỏng ngoại bào này cao hơn so với chất lỏng nội bào (BoeghSorensen và Jul, 1985). Trong quá trình đông lạnh chậm, các tinh thể băng phát triển giữa các tế
bào làm cho chất lỏng ngoại bào cô đặc hơn. Các tế bào sẽ mất nước do thẩm thấu, và điều này dẫn
đến sự mất nước trên diện rộng và sự co lại của tế bào. Kết quả là có tương đối ít tinh thể băng
lớn ở giữa các tế bào bị thu nhỏ. Mặt khác, trong quá trình đông lạnh nhanh, nhiệt bị loại bỏ
nhanh đến mức có rất ít thời gian để
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
Đông lạnh trái cây và rau quả 171
sự mất nước của tế bào và các tinh thể băng cũng sẽ được hình thành trong tế bào. Sự phân bố và kích thước
của các tinh thể đá trong thực phẩm đông lạnh là chủ đề của nhiều cuộc điều tra (Luyet, 1968; Fennema, 1975).
Dễ dàng hình dung rằng một sản phẩm đông lạnh chậm sẽ mất đi một lượng nước nhất định trong quá trình rã
đông, đơn giản vì nước có thể không thể trở lại vị trí ban đầu. Cũng dễ dàng kết luận rằng không có vấn đề
nào như vậy xảy ra ở một sản phẩm được đông lạnh nhanh.
Do đó, đông lạnh nhanh dẫn đến các tinh thể đá nhỏ và chất lượng vượt trội của thực phẩm đông lạnh (Reid,
1983; Boegh-Sorensen và Jul, 1985; Reid, 1990), đặc biệt là nguyên liệu thực vật đông lạnh.
Trong quá trình đóng băng, nước được chuyển thành các tinh thể băng có độ tinh khiết cao, tạo thành dung
dịch đậm đặc gồm muối, khoáng chất và các chất khác. Mức độ tập trung phụ thuộc vào sản phẩm, nhiệt độ cuối
cùng và cả tốc độ đông lạnh. Nồng độ chất hòa tan tăng lên này thường gây ra sự thay đổi độ pH, thường là về
phía axit, có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (van den Berg, 1968).
Quá trình đóng băng cũng có thể gây ra những thay đổi về mặt hóa lý, chẳng hạn như mất khả năng liên kết
với nước, dẫn đến mất nước nhỏ giọt; thay đổi protein, dẫn đến cứng hoặc khô; và mất sức trương.
Nhiều thay đổi trong số này tăng lên khi tăng nồng độ chất tan trong pha nước, nhưng đồng thời có thể giảm
khi nhiệt độ đóng băng lạnh hơn (Boegh-Sorensen và Jul, 1985).
Các loại tổn thương tế bào khác nhau có thể xảy ra trong quá trình đóng băng, tùy thuộc vào tốc độ loại
bỏ nhiệt và độ thấm nước. Giai đoạn tiền đông lạnh làm tăng tính thấm của màng mô, cuối cùng làm mất áp lực
nội bào, nhưng những tác động bất lợi không thể đảo ngược của việc đông lạnh đến chất lượng là kết quả của sự
kết tinh. Fennema (1975) tuyên bố rằng những thay đổi này là do sự hình thành băng chứ không phải do nhiệt độ
giảm .
Thể tích nước tăng lên do sự thay đổi trạng thái của nước thành nước đá, phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng
nước tự do trong các mô và lượng khí trong khoảng gian bào của chúng.
Thông qua sự giãn nở do nước đóng băng, các mô tế bào sẽ tiếp xúc với lực cơ học mạnh. Do thể tích tăng lên,
sự phát triển của băng giữa các tế bào buộc các tế bào tách ra, làm vỡ các lá mỏng ở giữa và làm rách thành
tế bào. Do đó, đông lạnh gây ra sự phá vỡ màng tế bào, vô tổ chức tế bào đáng kể, kết quả chính thường là làm
mất độ cứng của mô (Reeve, 1970; Rahman và cộng sự, 1971 ; Fuchigami và cộng sự, 1995a; Khan và Vincent, 1996).
Ví dụ, liên quan đến tốc độ đông lạnh, Khan và Vincent (1996) đã kết luận rằng đối với khoai tây, tốc độ
đông lạnh thấp sẽ gây ra nhiều hư hỏng cơ học hơn so với việc đông lạnh nhanh. Tuy nhiên vẫn còn có sự nhầm
lẫn về ảnh hưởng thực sự của tốc độ đông lạnh đến chất lượng thực phẩm đông lạnh. Dường như đối với nhiều sản
phẩm, tác động có thể do tốc độ đóng băng khác nhau gây ra là không đủ lớn (Fuchigami và cộng sự, 1995a,
1995b; Bartolome và cộng sự, 1996). Ở hầu hết các loại rau, khi đông lạnh sau khi chần, tốc độ đông lạnh có
tầm quan trọng thứ yếu vì quá trình chần gây ra những thay đổi rõ rệt về cấu trúc.
Số lượng nghiên cứu có sẵn trong tài liệu về ảnh hưởng của đông lạnh đến các thành phần dinh dưỡng và sự
thay đổi sắc tố của trái cây và rau quả là rất hạn chế. Lopez và Williams (1985) đã xác định ảnh hưởng của
quá trình đông lạnh đến nồng độ các nguyên tố thiết yếu, chẳng hạn như cadmium và chì trong đậu xanh đông
lạnh, và kết luận rằng có ít thay đổi hơn.
Jansen (1969) đã báo cáo rằng tốc độ đông lạnh rất ít hoặc không ảnh hưởng đến axit ascorbic và vitamin B
trong đậu Hà Lan và đậu snap.
8.2.3 Ảnh hưởng của bao bì
Bao bì có vai trò quyết định trong việc bảo quản chất lượng rau quả đông lạnh, bằng cách bảo vệ thực phẩm
khỏi bị nhiễm bẩn từ bên ngoài hoặc hư hỏng có thể xảy ra trong quá trình sử dụng.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
172 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
chuỗi phân phối từ nhà sản xuất đến người tiêu dùng. Vì vậy, chức năng chính của bao bì là bảo
quản sản phẩm. Thêm vào đó, một bao bì hấp dẫn với thiết kế đẹp sẽ tạo nên hình ảnh về chất
lượng.
Đồng thời, vật liệu đóng gói không thể ảnh hưởng và/hoặc làm ô nhiễm thực phẩm và việc lựa
chọn vật liệu đóng gói phải phù hợp với pháp luật hiện hành.
Vật liệu được sử dụng để đóng gói thực phẩm đông lạnh trước hết phải có tất cả các đặc tính
thông thường cần thiết cho bao bì thực phẩm, cụ thể là: chúng phải trơ và ổn định về mặt hóa
học; không có mùi và không thấm mùi; không có chất độc hại có thể hấp thụ được; không thấm hơi
nước, chất dễ bay hơi và mùi bên ngoài; có thể biến đổi một cách cơ học thành kích thước và
hình dạng phù hợp để trưng bày trong bán lẻ; dễ mở; hấp dẫn; và có khả năng bảo vệ chống lại sự
ô nhiễm vi sinh vật (Feinberg và Hartzell, 1968).
Ngoài những yêu cầu đó, vật liệu đóng gói phải được định hình sao cho thúc đẩy quá trình
đông lạnh nhanh sản phẩm bên trong nhưng vẫn có khả năng chống lại sự giãn nở của sản phẩm thực
phẩm trong quá trình đông lạnh. Chúng cũng phải: không thấm chất lỏng; khả năng chống ẩm, axit
yếu và nhiệt độ thấp; phản chiếu và càng mờ càng tốt; và có thể thấm và chống lại năng lượng vi
sóng, trong những trường hợp hâm nóng hoặc nấu có thể được thực hiện trong lò vi sóng
(Villalvilla, 1988).
Rau quả đông lạnh có những yêu cầu đặc biệt riêng về xử lý sơ bộ và đóng gói. Một số sản
phẩm đặc biệt dễ vỡ, đòi hỏi phải có bao bì có thể chịu được lực nén và va đập trong quá trình
sản xuất. Bức xạ cực tím, có bước sóng 500 nm, cũng có thể xúc tác một số phản ứng hóa học
nhất định có thể làm thay đổi màu sắc đáng kể, trong trường hợp rau có chứa chất diệp lục, và
khiến việc sử dụng vật liệu đóng gói mờ đục là cần thiết.
Trái cây và rau quả đông lạnh có thể bị mất nước đáng kể trong quá trình bảo quản do sự biến
động của nhiệt độ bảo quản và khả năng thấm nước của bao bì. Sự mất nước như vậy là không thể
khắc phục được, làm tăng sự hình thành băng bên trong bao bì và gây ảnh hưởng bất lợi đến chất
lượng (thay đổi màu sắc và hương vị, cháy tủ đông, tăng nguy cơ oxy hóa và hư hỏng cấu trúc).
Do đó, trong quá trình bảo quản, lý tưởng nhất là các gói phải kín khí, hoàn toàn không thấm
hơi nước và có hiệu quả như chất cách nhiệt để hạn chế sự dao động nhiệt độ có thể có trong sản
phẩm (Ahveainen và Malkki, 1984).
Có rất nhiều bài báo đề cập đến các tính chất cơ lý của vật liệu đóng gói, nhưng lại có rất
ít bài báo đề cập đến ảnh hưởng của loại bao bì đến chất lượng và độ ổn định của trái cây và
rau quả đông lạnh (Zhuang et al., 1994; Orun˜a - Concha et cộng sự, 1998).
8.2.4 An toàn
Ngày nay, do thị trường toàn cầu và hành vi của người tiêu dùng, việc xảy ra các đợt bùng phát
vi sinh là phổ biến. Tuy nhiên, thực phẩm đông lạnh thường được công nhận là an toàn (BarbosaC'anovas và cộng sự, 2005). Việc đông lạnh và bảo quản đông lạnh trong điều kiện thích hợp
không ảnh hưởng đáng kể đến mức độ vi sinh vật và hồ sơ an toàn cuối cùng của thực phẩm đông
lạnh phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của nguyên liệu thô, điều kiện rã đông và cách xử lý cuối cùng bởi
người tiêu dùng.
Sự hư hỏng của trái cây và rau quả tươi có thể do hoạt động của vi sinh vật gây ra. Thành
phần dinh dưỡng phong phú và hoạt độ nước cao của các sản phẩm này làm cho chúng trở thành
chất nền hấp dẫn cho vi sinh vật phát triển. Đất và nước tưới không đúng cách là nguồn ô nhiễm
chính. Nếu chất gây ô nhiễm là vi khuẩn, vi rút hoặc ký sinh trùng gây bệnh, người tiêu dùng
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
Đông lạnh trái cây và rau quả 173
sức khỏe chắc chắn sẽ gặp nguy hiểm vì các bệnh nghiêm trọng do thực phẩm gây ra có liên quan đến các vi
sinh vật đó.
Về mặt hư hỏng, từ quan điểm chất lượng, các chi Bacillus, Clostridium, Corynebacteria, Cytophaga,
Erwinia, Pseudomonas và Xanthomonas là những vi khuẩn phổ biến nhất. Nấm cũng ảnh hưởng xấu đến một số sản
phẩm. Salmonella, Shigella, Escherichia coli, Listeria monocytogenes và Aeromonas là những mối đe dọa lớn
đối với sự an toàn của rau quả (Sumner và Peters, 1997).
Để kiểm soát mối nguy tối đa và bảo vệ người tiêu dùng, hệ vi sinh vật này phải được vô hiệu hóa trước
giai đoạn cấp đông. Có thể áp dụng phương pháp rửa khử trùng, xử lý bằng nhiệt (chần) hoặc phương pháp xử lý
không dùng nhiệt thay thế (chẳng hạn như ozon hóa, siêu âm, bức xạ UV-C) để giảm nguy cơ ô nhiễm sản phẩm
đông lạnh cuối cùng.
Trong hầu hết các nhà máy chế biến, băng tải và các thiết bị khác là nguồn ô nhiễm vi sinh vật chính. Vì
vậy, việc vệ sinh liên tục thiết bị và môi trường là một yêu cầu bắt buộc.
Bản thân quá trình đông lạnh ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật trong thực phẩm vì có liên quan đến
các điều kiện không thuận lợi cho sự sống sót của vi sinh vật (ví dụ: nhiệt độ thấp và sự thay đổi pha nước).
Tuy nhiên, tác động này rất khác nhau tùy theo loại vi sinh vật và trạng thái sinh lý của nó, loại trái cây
và rau quả cũng như thành phần của nó cũng như tốc độ đóng băng và tan băng.
Mức độ nitrat trong thực phẩm đã gây ra mối lo ngại vì tiềm ẩn độc tính và nồng độ nitrit cao có thể gây
ra bệnh methaemoglobinaemia ở trẻ sơ sinh. Một số tác giả đã chứng minh rằng phương pháp chần có thể làm
giảm đáng kể hàm lượng nitrat trong nguyên liệu thực vật (Bodiphala và Ormrod, 1971; Kmiecik và Lisiewska,
1999). Chần đã được chứng minh là có thể loại bỏ các chất gây ô nhiễm khác, chẳng hạn như DDT
(dichlorodiphenyltrichloroethane) và cặn cacbonyl (Elkins và cộng sự, 1968), di-syston (Kleinschmidt, 1971),
adrin, heptaclor epoxide và endrin (Solar và cộng sự, 1971). .
8.2.5 Khía cạnh pháp lý của rau quả đông lạnh
Các tiêu chuẩn pháp lý và lập pháp cụ thể hiện hành đối với rau quả đông lạnh chủ yếu là các cơ sở tư vấn
quy định. Những tài liệu cụ thể này là những hướng dẫn để thực hành xử lý và xử lý đúng cách.
Về mặt vệ sinh, các vấn đề môi trường, điều kiện làm việc, ghi nhãn, HACCP, đóng gói, bảo quản và phân
phối, luật pháp của EU đối với hàng đông lạnh là phổ biến trong sản xuất thực phẩm nói chung (Sørensen,
2002). Chỉ thị của Hội đồng 89/108/EEC đã xác định mức độ gần đúng của luật pháp của các Quốc gia Thành viên
liên quan đến thực phẩm đông lạnh nhanh dành cho người tiêu dùng, sau đó được thực hiện thông qua các biện
pháp Chỉ thị của Ủy ban 92/1/EEC và 92/e/EEC , tương ứng về việc theo dõi nhiệt độ trong quá trình vận
chuyển, lưu kho và bảo quản cũng như về quy trình lấy mẫu và phương pháp phân tích để kiểm soát nhiệt độ
chính thức.
Quy tắc thực hành quốc tế được khuyến nghị về chế biến và xử lý (Tiêu chuẩn thực phẩm của FAO/WHO, 2006)
dành cho thực phẩm đông lạnh nhanh nói chung và liên quan đến nguyên liệu thô và quá trình chuẩn bị, quy
trình đông lạnh, bảo quản, vận chuyển và phân phối, trưng bày bán lẻ, đóng gói và các chủ đề về ghi nhãn và
vệ sinh. Chỉ nên sử dụng những nguyên liệu thô lành tính và lành mạnh và phải ở trạng thái tốt nhất ngay
trước khi chế biến. Sau khi chuẩn bị, sản phẩm phải được đông lạnh nhanh chóng, không chậm trễ, sử dụng
thiết bị thích hợp để giảm thiểu những thay đổi về vật lý, sinh hóa và vi sinh vật. Hơn nữa, phạm vi nhiệt
độ để kết tinh tối đa phải được vượt qua nhanh chóng và quá trình này chỉ đạt được khi nhiệt độ sản phẩm đạt
18
C sau khi ổn định nhiệt. Sau đó, nhiệt độ
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
174 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
phải được giữ không đổi và việc đóng gói lại có thể được thực hiện trong các điều kiện được kiểm soát.
Sørensen (2002) đã trình bày một phân tích quan trọng về luật pháp hiện hành của EU, cũng đề cập đến
luật pháp của Hoa Kỳ và Úc, và kết luận rằng luật pháp này bị hạn chế do số lượng lớn các sản phẩm khác
nhau, đưa ra ít hướng dẫn cho nhà sản xuất và có thể tìm thấy nhiều thông tin chi tiết hơn. ở một số nước.
Riêng đối với rau quả đông lạnh, có một số Tiêu chuẩn Codex (Tiêu chuẩn Thực phẩm FAO/WHO, 2006) dành
cho nhiều sản phẩm đông lạnh nhanh, chẳng hạn như dâu tây, đào và các loại quả mọng khác, rau bina,
bông cải xanh, cải bruxen, đậu Hà Lan. , tỏi tây, súp lơ, đậu xanh và khoai tây. Các Tiêu chuẩn Codex
này nhấn mạnh các quy tắc thực hành tốt để tối đa hóa các khía cạnh chất lượng và đề cập đến các thành
phần và chất phụ gia tùy chọn được phép.
Cuối cùng, tồn tại một số quy định xuất nhập khẩu (ví dụ Cơ quan Thanh tra Thực phẩm Canada
Liên lạc – Chuẩn bị và Điều phối Chính sách, 2006).
8.3 CÔNG NGHỆ ĐÔNG TRUYỀN THỐNG
Như đã mô tả trước đây, quá trình cấp đông có thể được chia thành hai giai đoạn chính, đó là các giai
đoạn xử lý cấp đông trước bao gồm quá trình chần và đông lạnh. Các chủ đề phụ tiếp theo tóm tắt các
công nghệ đông lạnh truyền thống và đưa ra chỉ dẫn về các kỹ thuật cải tiến nhằm tối đa hóa chất lượng
sản phẩm rau quả đông lạnh cuối cùng.
8.3.1 Phương pháp xử lý chuẩn bị truyền thống
Các quy trình chuẩn bị phổ biến nhất để đông lạnh trái cây và rau quả là phân loại, lựa chọn, rửa, gọt
vỏ và trong một số trường hợp là bóc vỏ, cắt tỉa, cắt nhỏ và thái lát (Cioubanu và Niculescu, 1976).
Quá trình rửa làm sạch sản phẩm khỏi bụi bẩn, tạp chất và loại bỏ dư lượng thuốc trừ sâu. Beuchat
(2000) đã báo cáo rằng nước rửa có nồng độ clo khoảng 5 ppm làm giảm hơn 90% quần thể vi sinh vật, từ
quần thể ban đầu là 104–106 CFU g
1. Tuy nhiên, hiệu quả của hoạt động này phụ thuộc vào độ pH, nhiệt
độ, loại sản phẩm và sự đa dạng của vi sinh vật.
Garg và cộng sự. (1990), chẳng hạn, đã quan sát thấy rằng nhúng rau diếp vào nước chứa 300 ppm clo, làm
giảm tổng số lượng vi sinh vật khoảng 1000 lần, nhưng không có tác dụng đối với vi sinh vật.
tính vào cà rốt.
Lột, một trong những phương pháp tiền xử lý tinh vi nhất, được thực hiện công nghiệp bằng cách mài
mòn, hơi nước áp suất cao hoặc xử lý bằng dung dịch natri hydroxit. Nhược điểm của tất cả các phương
pháp này là tổn thất nguyên liệu thô đáng kể (Canet, 1989).
Sau khi rửa và gọt vỏ, tùy thuộc vào loại và chủng loại sản phẩm, sản phẩm có thể được thực hiện các
quy trình khác như bóc vỏ, cắt nhỏ và cắt lát. Tất cả các hoạt động này phải được thực hiện với sự cẩn
thận tối đa, trong các điều kiện vệ sinh nghiêm ngặt nhất, để ngăn ngừa ô nhiễm sản phẩm và hư hỏng cơ
học. Mức độ phức tạp khác nhau và sự tự động hóa của các phương pháp xử lý chuẩn bị đòi hỏi sự hiểu biết
thấu đáo về các cơ chế tùy theo loại sản phẩm và cần có các nghiên cứu sâu hơn để cải thiện chất lượng
và tối ưu hóa quy trình.
Chần là phương pháp xử lý nhiệt, thường được áp dụng cho nhiều loại rau, với các mục tiêu khác nhau,
quan trọng nhất là bảo quản và ổn định sản phẩm thông qua quá trình vô hoạt enzyme. Chần có thể được
thực hiện trong nước sôi, hơi nước hoặc kết hợp cả hai. Sản phẩm thường được làm nóng bằng cách ngâm
trong nước một thời gian ngắn đến nhiệt độ giữa
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
Đông lạnh trái cây và rau quả 175
Bảng 8.1 Tốc độ cấp đông của các phương pháp cấp đông khác nhau.
85
C và 100
Phương pháp đông lạnh
Tốc độ đóng băng (cm h
Đóng băng cực nhanh
Trên 10
đông lạnh nhanh
1–10
Đóng băng bình thường
0,3–1
Đóng băng chậm
0,1–0,3
Đóng băng rất chậm
dưới 0,1
1)
C và trong khoảng thời gian khoảng 1–10 phút, tùy thuộc vào yêu cầu của sản phẩm hoặc ở dạng hơi nước có nhiệt
độ lên tới 100
C.
Việc bố trí cơ học để đảm bảo gia nhiệt đồng đều cho tất cả các miếng và kiểm soát kích thước miếng là rất quan trọng,
nhằm rút ngắn thời gian gia nhiệt để chần đủ. Ưu điểm tương đối của phương pháp chần bằng hơi nước và chần nước đã được
nghiên cứu rộng rãi (Odland và Eheart, 1975; Fellows, 1988; Howard và cộng sự, 1999). Mặc dù có một số bất đồng tồn tại,
nhưng dường như có sự đồng thuận rằng việc giữ lại các chất dinh dưỡng hòa tan trong rau chần bằng hơi nước cao hơn so với
rau được chần bằng nước, do tổn thất do rửa trôi ít hơn (Fitz, 1979; Selman, 1987; Fellows, 1988; Howard và cộng sự . ,
1999).
Như đã mô tả trước đây, là một phương pháp xử lý nhiệt, chần luôn có tác động tiêu cực và nghiên cứu thực tế hướng tới
các công nghệ tiên tiến nhằm cố gắng tối đa hóa chất lượng sản phẩm cuối cùng.
8.3.2 Phương pháp cấp đông truyền thống
Bởi vì việc so sánh thời gian đông lạnh của các sản phẩm có kích thước rất khác nhau là không có ý nghĩa lắm nên khái niệm
tốc độ đông lạnh đã được đưa ra. Tốc độ đóng băng có thể được thể hiện bằng nhiều cách. Sự thay đổi nhiệt độ theo đơn vị
thời gian, ví dụ
C s
1, đôi khi được sử dụng, nhưng sự thay đổi nhiệt độ sẽ thay đổi đáng kể từ bề mặt đến trung tâm, do
đó làm cho phương pháp này ít hữu ích hơn trong việc mô tả các quá trình đóng băng nhất định. Do đó, tốc độ đóng băng thường
được biểu thị bằng vận tốc trung bình mà mặt trước băng di chuyển từ bề mặt đến tâm nhiệt. Khi độ sâu được đo bằng cm và
thời gian đóng băng được tính bằng giờ, tốc độ đóng băng được biểu thị bằng cm h-1.
Các phương pháp đông lạnh có thể được đặc trưng bởi tốc độ đông lạnh (Bảng 8.1), và các loại thông thường là:
– Có thể đông lạnh siêu nhanh bằng cách đông lạnh các sản phẩm có kích thước nhỏ trong nitơ lỏng hoặc carbon dioxide (đông
lạnh đông lạnh).
– Cấp đông nhanh có thể thực hiện trong tủ đông tầng sôi và tủ đông dạng tấm.
– Đóng băng bình thường được tìm thấy trong hầu hết các tủ đông thổi khí.
– Đóng băng chậm được phát hiện trong quá trình cấp đông bằng khí thổi thực phẩm trong thùng carton.
– Có thể xảy ra tình trạng đông lạnh rất chậm khi tốc độ không khí xung quanh sản phẩm, trong tủ cấp đông nhanh, quá thấp
hoặc khi nhiệt độ không khí không quá thấp hoặc sản phẩm được đông lạnh với khối lượng quá lớn.
Barbosa-C'anovas và cộng sự. (2005) đã trình bày một đánh giá có hệ thống về các thiết bị sẵn có để đông lạnh trái cây và
rau quả.
Máy đông lạnh thổi khí và nhiều tấm được sử dụng rộng rãi nhất, trong khi hệ thống cấp đông bằng không khí được sử dụng
cho IQF (đông lạnh nhanh riêng lẻ) các sản phẩm nhỏ. IQF đông lạnh bị hạn chế hơn do giá khí hóa lỏng cao. Tuy nhiên, nhu
cầu về thời gian bảo quản lâu hơn và
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
176 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
hương vị và chất lượng sản phẩm được cải thiện đã thúc đẩy sự phát triển của loại thiết bị này
(Fellows, 1988; Ramaswamy và Marcotte, 2005).
Quá trình hóa lỏng không khí (IQF) đã được nghiên cứu rộng rãi và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong
thương mại trong suốt 40 năm qua. Quá trình đông lạnh này có nhiều tính năng hấp dẫn,
bao gồm:
Tốc độ cấp đông cao do kích thước sản phẩm nhỏ và khả năng chịu nhiệt của sản phẩm IQF,
và hệ số truyền nhiệt bề mặt cao; Chất lượng tốt
của các sản phẩm đông lạnh có hình thức hấp dẫn và không bị dính
cùng nhau;
Tính liên tục và khả năng tự động hóa hoàn toàn của quá trình cấp đông.
Bên cạnh những ưu điểm này, đông lạnh tầng sôi bằng không khí cũng có một số nhược điểm,
chẳng hạn như:
Hệ số truyền nhiệt bề mặt thấp hơn và tốc độ đóng băng so với ngâm
phương
pháp; Cần luồng không khí tốc độ và áp suất cao, dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng của quạt cao; Một số tổn
thất độ ẩm từ bề mặt sản phẩm và sự đóng băng nhanh chóng của bộ làm mát không khí
(thiết bị bay hơi), gây ra bởi sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa sản phẩm và
chất làm lạnh bay hơi; Độ
nhạy quá mức của các thông số quy trình đối với hình dạng, khối lượng và kích thước của sản phẩm, khiến
đòi hỏi phải có sự kiểm soát chặt chẽ, cụ thể đối với từng mặt hàng thực phẩm.
Việc đông lạnh ngâm trong môi trường làm lạnh chất lỏng không sôi là một phương pháp nổi tiếng,
có một số ưu điểm quan trọng: tốc độ truyền nhiệt cao, hệ thống tinh thể đá mịn trong thực phẩm,
thông lượng lớn, chi phí đầu tư và vận hành thấp. Các ứng dụng ngâm có
bị hạn chế do sự hấp thụ chất tan không được kiểm soát của các sản phẩm được làm lạnh và các vấn đề khi vận
hành với chất lỏng ngâm (độ nhớt cao ở nhiệt độ thấp, khó khăn khi vận hành).
duy trì môi trường ở nồng độ không đổi xác định và không có chất gây ô nhiễm hữu cơ). Những thành tựu gần đây
về truyền nhiệt và truyền khối, hóa lý, động lực học chất lỏng và
điều khiển quá trình tự động giúp giải quyết những vấn đề này và phát triển các
hệ thống IQF nhúng cải tiến (Fikiin, 2003).
Việc lựa chọn hệ thống thích hợp nhất cho một sản phẩm nhất định phải là sự cân bằng giữa
chi phí, chất lượng và tính khả thi (Bebilacqua và cộng sự, 2004).
8.4 CÔNG NGHỆ ĐỔI MỚI
Không nghi ngờ gì nữa, đông lạnh là phương pháp thỏa đáng nhất hiện có để bảo quản lâu dài.
bảo quản trái cây và rau quả. Hàm lượng dinh dưỡng phần lớn được giữ lại và sản phẩm
giống nguyên liệu tươi hơn là thực phẩm chế biến bằng nhiệt. Tuy nhiên, như nó có
được mô tả, một số thay đổi xảy ra chủ yếu là về kết cấu và ở mức độ nhỏ hơn là mất mát
chất dinh dưỡng, màu sắc và mùi vị.
Vì vậy, có động lực mạnh mẽ để phát triển nghiên cứu đổi mới sáng tạo chủ yếu dành riêng cho
để khắc phục những nhược điểm của các phương pháp xử lý trước cần thiết, chần đặc biệt và đông lạnh
quá trình.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
Đông lạnh trái cây và rau quả 177
8.4.1 Các phương pháp điều trị chuẩn bị cải tiến
Sự phát triển chủ yếu tập trung vào các hệ thống cố gắng giảm thiểu hoặc thậm chí tránh xử lý
trước bằng nhiệt để giữ được chất lượng ban đầu của rau quả tươi tốt hơn.
Đã có một số bằng sáng chế cho phương pháp chần vi sóng, cả ở áp suất khí quyển và áp suất cao
hơn (Cryodry Corporatio, 1969; Jeppson, 1970; Smith và Williams, 1970). Việc sử dụng vi sóng nhìn
chung có thể không có lợi trong quá trình chần, một phần do đặc tính gia nhiệt không đồng đều của
nó. Có báo cáo cho rằng rau củ nấu bằng lò vi sóng có màu sắc kém hơn rau xanh chần bằng nước hoặc
hơi nước (Drake và cộng sự, 1981). Hơn nữa, việc sử dụng lò vi sóng có thể không làm giảm đáng kể
thời gian hoạt động. Tuy nhiên, có một số lợi ích khi sử dụng hệ thống này đối với các loại rau có
mặt cắt ngang lớn, chẳng hạn như khoai tây và cải Bruxen (Selman, 1987).
Có vẻ như việc tối ưu hóa hệ thống có thể liên quan đến việc sử dụng chung vi sóng và hơi nước
để tăng nhiệt độ sản phẩm nhanh chóng, sau đó là thời gian giữ được kiểm soát chỉ bằng hơi nước
(Decareau, 1985). Tuy nhiên, vẫn còn rất ít thông tin về hậu quả của việc chần thay thế này đối
với chất lượng (Begum và Brewer, 2001; Ramesh và cộng sự, 2002).
Việc sử dụng các kỹ thuật chần mới như dẫn điện vẫn còn rất hạn chế (Vigerstrom, 1976; Garrote
et al., 1988). Điều này có thể là do chi phí vốn cao để thay thế các máy chần nước hiện tại và
thực tế là cần nhiều công việc hơn để chứng minh rằng chất lượng sản phẩm cao hơn so với các sản
phẩm chần thông thường.
Nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về tiêu chuẩn chất lượng cao đã thúc đẩy việc tìm
kiếm các công nghệ xử lý mới và nhẹ nhàng giúp kéo dài thời hạn sử dụng mà không gây ra tác động
bất lợi do chần. Thực tế này đã thúc đẩy việc tìm kiếm và phát triển các phương pháp khác, hiệu
quả như chần, để giảm hoạt động của enzyme và lượng vi sinh vật trên sản phẩm (Piyasena và cộng
sự, 2003; Knorr và cộng sự, 2004). Các phương pháp không dùng nhiệt đã nổi lên như những lựa chọn
thay thế hấp dẫn cho các phương pháp xử lý nhiệt thông thường và tạo thành các phương pháp đầy
thách thức nhằm giảm tác động có hại của phương pháp nhiệt, bằng cách bảo quản chất lượng và các
đặc tính dinh dưỡng của trái cây và rau quả, đồng thời tạo ra các sản phẩm an toàn và ít hư hỏng hơn.
Ứng dụng của ozone, siêu âm và chiếu xạ tia cực tím (UV-C) là những ví dụ về công nghệ phi
nhiệt có thể có những ứng dụng tiềm năng trong ngành thực phẩm. Bởi vì chúng không sử dụng nhiệt
nên những công nghệ này thường được coi là công nghệ phi nhiệt. Hơn nữa, chúng tiêu thụ lượng
năng lượng nhỏ và có nhiều công nghệ tiết kiệm và thân thiện với môi trường hơn (Piyasena và cộng
sự, 2003).
Ozone là một phân tử khí được hình thành bởi ba nguyên tử oxy. Trong tự nhiên, phân tử ba
nguyên tử này được hình thành bởi phần UV (185nm) của ánh sáng mặt trời. Về mặt thương mại, phân
tử này thu được bằng cách đưa các phân tử oxy vào quá trình phóng điện. Phân tử này rất không ổn
định và nhanh chóng phân ly, trở lại dạng oxy trước đây (Butz và Tauscher, 2002).
Ozone được coi là một chất khử trùng mạnh do khả năng oxy hóa cao (Guzel-Seydim và cộng sự,
2004). Các nghiên cứu cho thấy ozone cho phép vô hiệu hóa nhanh chóng các vi sinh vật thông qua
phản ứng với các enzyme nội bào, vật liệu nucleic hoặc các thành phần màng, phá hủy lớp phủ bào tử
hoặc nang virus (Kim và cộng sự, 1999 ) .
Khử trùng là ứng dụng phổ biến và được biết đến nhiều nhất của ozone. Một số ứng dụng của ozone
trong công nghiệp thực phẩm bao gồm bảo quản thực phẩm, vệ sinh bề mặt, khử trùng nước và tái sử
dụng nước thải (Grahamet al., 1969; Schneider et al., 1991; Sheldon và Brown, 1986).
Ozone, được sử dụng dưới dạng khí hoặc trong nước hòa tan, đã được thử nghiệm để xử lý sau thu
hoạch đối với trái cây và rau quả, như táo, cam, quả mọng, nho, hành tây, rau diếp và gia vị
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
178 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
(Beuchat, 1992; Zao và Cranston, 1995; Kim và cộng sự, 1999; P'erez và cộng sự, 1999; Suslow, 2004).
Tuy nhiên, việc sử dụng nó vẫn còn một số tranh cãi và hiệu quả của nó liên quan đến ứng dụng trong thực
phẩm vẫn cần được nghiên cứu thêm.
Ánh sáng cực tím (UV) chiếm một dải bước sóng rộng trong vùng không ion hóa của phổ điện từ, giữa tia X
(200 nm) và phần tím của ánh sáng khả kiến (400 nm). Phạm vi diệt khuẩn nằm trong vùng tia cực tím sóng ngắn
(UV-C), có bước sóng từ 200 đến 280 nm, trong đó 254 nm là nguy hiểm nhất. Việc tiếp xúc với tia UV-C liều
thấp đã được báo cáo là làm giảm sự thối rữa sau thu hoạch của trái cây và rau quả (Lu và cộng sự, 1987;
Erk'an và cộng sự, 2001; Marquenie và cộng sự, 2002; Allende và Art'es , 2003), với những ứng dụng tiềm năng
trong ngành công nghiệp sau thu hoạch.
Siêu âm được định nghĩa là sóng áp suất có tần số từ 20 kHz trở lên (Butz và Tauscher, 2002). Siêu âm có
thể được sử dụng ở tần số từ 20 kHz đến 10 MHz. Siêu âm công suất cao hơn, ở tần số thấp hơn (20–100 kHz),
có khả năng gây ra bọt khí, có khả năng làm bất hoạt vi khuẩn và enzyme (Knorr và cộng sự, 2004; Piyasena và
cộng sự, 2003).
Công nghệ siêu âm ngày càng được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm, để phân tích hoặc biến
đổi thực phẩm. Siêu âm cường độ thấp cung cấp thông tin về các đặc tính vật lý và hóa học, còn siêu âm cường
độ cao thường được sử dụng để thay đổi các đặc tính vật lý và hóa học của thực phẩm, như nhũ hóa, phá vỡ tế
bào, thúc đẩy phản ứng hóa học, ức chế enzyme, làm mềm và biến đổi thịt của quá trình kết tinh (McClements,
1995).
Việc sử dụng sóng siêu âm một lần dường như không có hiệu quả trong việc vô hiệu hóa các vi sinh vật
trong thực phẩm. Tuy nhiên, việc áp dụng kết hợp nhiệt độ nhẹ có thể tăng cường hiệu ứng siêu âm (nhiệt âm)
(Mason và cộng sự, 1996; Lop'ez-Malo và cộng sự, 2005; Cruz và cộng sự, 2006), với những thay đổi nhỏ về mặt
của các thông số chất lượng, khi so sánh với các phương pháp nhiệt thông thường. Các sự kết hợp khác dường
như cũng thành công về mặt vi sinh vật
và bất hoạt enzyme là manosonication và thermomanosonication, kết hợp việc sử dụng áp suất, áp suất và nhiệt
độ cùng với siêu âm (McClements, 1995; Mason và cộng sự, 1996).
8.4.2 Các phương pháp cấp đông cải tiến
Những phát triển gần đây trong công nghệ đông lạnh được đặc trưng chủ yếu bởi những cải tiến trong kiểm
soát quy trình nhằm tăng tốc độ đông lạnh và giảm chi phí (Barbosa-C'anovas và cộng sự, 2005).
Như đã giải thích, sự tạo mầm và phát triển của tinh thể băng là một trong những nguyên nhân chính làm
suy giảm chất lượng của trái cây và rau quả trong quá trình đông lạnh. Do đó, một loạt chiến lược để kiểm
soát tinh thể băng trong thực phẩm đã được thử nghiệm và được liệt kê dưới đây:
Ức chế quá trình tạo mầm. Có một nỗ lực nhằm giảm nhiệt độ đóng băng, với lợi ích là giảm thiểu các quá
trình hóa học và vật lý, mà không có tác động có hại của nồng độ đóng băng và đóng băng. Cách tiếp cận
này đã được Tập đoàn Rich theo đuổi trong một loạt bằng sáng chế và sản phẩm, trong đó điểm đóng băng
được hạ xuống bằng cách đưa vào một lượng lớn vật liệu có hoạt tính thẩm thấu (Blanshard và Franks, 1987).
Kiểm soát quá trình tạo mầm. Vì quá trình tạo mầm và phát triển của băng là các quá trình có tốc độ phụ
thuộc vào nhiệt độ, với mức tối ưu ở các nhiệt độ khác nhau, nên tốc độ tạo mầm và phát triển tương đối
của tinh thể băng có thể được khai thác bằng cách điều chỉnh tốc độ truyền nhiệt thích hợp.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
Đông lạnh trái cây và rau quả 179
(Diller, 1985). Ví dụ về các kỹ thuật mới là đóng băng áp suất cao và đóng băng phản lực va
chạm. Đóng băng ở áp suất cao thúc đẩy sự hình thành băng tức thời và đồng nhất trong toàn bộ
khối lượng sản phẩm và là một công nghệ cải tiến đầy hứa hẹn để cải thiện chất lượng sản phẩm
(Li và Sun, 2002; Van Buggenhout và cộng sự, 2005 ) .
Đóng băng bằng phản lực tác động, đặc trưng bởi sự hỗn loạn cao, dẫn đến quá trình đóng băng
rất nhanh và phương pháp ít tốn kém hơn so với phương pháp đóng băng đông lạnh (Soto và
B'orquez, 2001).
Kiểm soát sự phát triển của tinh thể băng. Pha lê là mong muốn, nhưng có kích thước phù hợp.
Một cách tiếp cận có thể là ức chế một phần sự bồi tụ của các phân tử nước tại bề mặt tiếp xúc
băng. Về bản chất, sự hiện diện và tích lũy của các chất phụ gia phân tử vi mô và vĩ mô có thể
làm thay đổi các đặc tính khuếch tán/kết hợp ở bề mặt tiếp xúc nước-tinh thể băng và do đó hạn
chế sự phát triển rộng rãi của tinh thể băng (Blanshard và Franks, 1987). Protein chống đông
có thể được thêm trực tiếp vào sản phẩm để giảm nhiệt độ đóng băng và làm chậm tốc độ kết tinh
lại trong quá trình bảo quản đông lạnh (Griffith và Ewart, 1995; Li và Sun, 2002).
Khai thác trạng thái thủy tinh. Khu vực này đã là chủ đề của một số cuộc điều tra.
Boutron (1986) đã quan sát thấy rằng, tùy thuộc vào tốc độ làm mát trong một hệ thống, tỷ lệ
nước trong tỷ lệ trạng thái thủy tinh hóa và trạng thái tinh thể sẽ thay đổi một cách có hệ thống.
Do đó, có một mối tương quan rõ ràng và có thể khai thác được giữa động học của quá trình kết
tinh băng và mức độ tổn thương tế bào, tùy thuộc vào việc băng kết tinh bên trong hay bên ngoài
tế bào. Một sự phát triển thậm chí còn thú vị hơn là kết luận của Levine và Slade (1989), những
người đã chứng minh rằng nhiệt độ thủy tinh (Tg) là một hàm số của khối lượng phân tử và đã
thảo luận về cách sử dụng nguyên liệu thô thích hợp trong một sản phẩm thực phẩm được xây dựng,
cho phép chúng tôi thao tác Tg và do đó, thúc đẩy sự ổn định của sản phẩm.
Tạo mầm băng vi khuẩn. Sự tạo mầm băng vi khuẩn, bởi các chủng Pseudomonas, Erwinia và
Xanthomonas, đều đã được phát hiện và nghiên cứu từ những năm 1970, và nó đã được công nhận là
một trong những nguyên nhân chính gây tổn thương do sương giá ở thực vật. Những vi sinh vật này
rất hữu ích trong các quá trình mà việc tạo mầm băng là một bước hạn chế (Margaritis và Bassi,
1991; Watanabe và Arai, 1994). Việc áp dụng các máy tạo mầm đá vi khuẩn này để đông lạnh một
số hệ thống thực phẩm mô hình, nâng cao nhiệt độ tạo mầm, có thể làm giảm thời gian đông lạnh
và cải thiện chất lượng (ví dụ như hương vị và đặc tính kết cấu) của thực phẩm đông lạnh (Li
và Lee, 1995).
Giảm hàm lượng nước. Bằng cách giảm hàm lượng nước trong sản phẩm, đặc biệt là trái cây, tác
động tiêu cực của việc đông lạnh có thể được giảm thiểu. Khử nước là một công nghệ mới đầy hứa
hẹn nhằm giảm hoặc tránh các hiện tượng tiêu cực xảy ra ở hầu hết các loại trái cây và rau quả
đông lạnh sau khi bảo quản và rã đông (Maestrelli và cộng sự, 2001; Li và Sun, 2002; Senesi,
2003).
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Abbott, JA (1999). Đo lường chất lượng trái cây và rau quả. Sinh học và Công nghệ sau thu hoạch 15(3),
207–225.
Ahveainen, P. và Malkki, Y. (1984). Ảnh hưởng của bao bì đến thời hạn sử dụng của cà rốt, cá và kem đông lạnh.
Trong: O. Zeuthen, JC Cheftel, C. Eriksson, M. Jul, H. Leniger, P. Linko, G. Varela và G. Vos, eds.
Chế biến nhiệt và chất lượng thực phẩm. New York: Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng Elsevier, trang 528–532.
Allende, A. và Art'es, F. (2003). Bức xạ UV-C là một kỹ thuật mới để duy trì chất lượng của rau diếp 'Lollo
rosso' tươi đã qua chế biến. Nghiên cứu Thực phẩm Quốc tế 36(7), 739–756.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
180 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Alonso, J., Canet, W. và Rodriguez, MT (1997). Tiền xử lý nhiệt và canxi ảnh hưởng đến kết cấu, pectinesterase và các chất
pectic của quả anh đào đông lạnh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 62(3), 511–515.
Bakal, A. và Hayakama, KI (1973). Truyền nhiệt trong quá trình đông lạnh và rã đông thực phẩm. Nghiên cứu Thực phẩm Nâng cao
20, 217–256.
Barbosa-C'anovas, GV, Altunakar, B. và Mej'ıa-Lor'ıo, DJ (2005). Đông lạnh trái cây và rau quả. FAO
Bản tin Dịch vụ Nông nghiệp 158, Rome.
Bartolome, AP, Ruperez, P. và Fuster, C. (1996). Tốc độ đông lạnh và ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh đến màu sắc và
đặc điểm cảm quan của lát quả dứa. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 61(1), 154–156.
Bebilacqua, M., D'Amore, A. và Polonara, F. (2004). Phương pháp ra quyết định đa tiêu chí để lựa chọn
hệ thống chần-đông lạnh tối ưu. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 63(3), 253–263.
Begum, S. và Brewer, MS (2001). Chất lượng vật lý, hóa học và cảm quan của đậu tuyết chần bằng lò vi sóng. Tạp chí Chất lượng
Thực phẩm 24(6), 479–493.
Beuchat, LR (1992). Khử trùng bề mặt của sản phẩm thô. Sữa, Thực phẩm và Vệ sinh Môi trường 12(1),
6–9.
Beuchat, LR (2000). Khử nhiễm bề mặt của trái cây và rau quả ăn sống: đánh giá. An toàn & Vệ sinh Thực phẩm, Khoa học Thực
phẩm Australia. Có sẵn từ: http://www.who.int/fsf/fos982
1.pdf [2001].
Blanshard, JMV và Franks, F. (1987). Sự kết tinh băng và sự kiểm soát của nó trong hệ thống thực phẩm đông lạnh. Trong: JMV
Blanshard và P. Lillford, biên tập. Cấu trúc và hành vi thực phẩm. Orlando, FL: Nhà xuất bản Học thuật, trang 51–65.
Bodiphala, T. và Ormrod, DP (1971). Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng nitrat trong rau, quả thực phẩm.
Tạp chí của Viện Công nghệ Thực phẩm Canada 4(1), 6–8.
Boegh-Sorensen, L. và Jul, M. (1985). Ảnh hưởng của đông lạnh/rã đông đối với thực phẩm. Trong: RK Robinson, biên tập. Vi
sinh vật của thực phẩm đông lạnh. Luân Đôn và New York: Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng Elsevier, trang 41–82.
Boutron, P. (1986). So sánh với lý thuyết động học và mức độ kết tinh băng và của
xu hướng hình thành thủy tinh trong dung dịch bảo vệ lạnh. Sinh học lạnh 23, 88–102.
Buss, DH (1977). Ưu tiên về dinh dưỡng, đặc biệt là thực phẩm đông lạnh. Trong: WK Downey, biên tập.
Chất lượng thực phẩm và dinh dưỡng. Luân Đôn: Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng.
Butz., P. và Tauscher, B. (2002). Công nghệ mới nổi: khía cạnh hóa học. Nghiên cứu Thực phẩm Quốc tế 35,
279–284.
Liên lạc Cơ quan Thanh tra Thực phẩm Canada – Điều phối Chính sách và Chuẩn bị. (2006). Có sẵn từ: http://www.inspection.gc.ca/
english/reg/rege.shtml (tháng 12 năm 2006).
Cano, P., Marin, MA và F'uster, C. (1990). Làm đông lạnh các lát chuối. Ảnh hưởng của độ chín, mức độ và xử lý nhiệt trước
khi đông lạnh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 55(4), 1070–1073.
Canet, W. (1989). Chất lượng và độ ổn định của rau quả đông lạnh. Trong: S. Thorne, biên tập. Sự phát triển trong bảo quản thực phẩm-
vation,), Tập. 5. New York: Nhà xuất bản Khoa học Elsevier, trang 1–50.
Cioubanu, A. và Niculescu, L. (1976). Công nghệ làm mát trong ngành thực phẩm. Trong: A. Cioubanu, G. Lascu,
V. Bercescu và L. Niculescu, biên tập. Kent: Máy tính bàn tính.
Cleland, AC và Earle, RLJ (1984a). Đánh giá các phương pháp dự đoán thời gian đóng băng. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 49, 1034–
1042.
Cleland, AC và Earle, RLJ (1984b). Dự đoán thời gian đóng băng cho các sản phẩm cuối cùng khác nhau
Khoa học thực phẩm 49, 1230–1232.
Cruz, RMS, Vieira, MC và Silva, CLM (2006). Ảnh hưởng của phương pháp xử lý nhiệt và siêu âm đến động học khử hoạt tính
peroxidase ở cải xoong (Nasturtium officinale). Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 72(1), 8–15.
Tập đoàn đông lạnh (1969). Thiết bị làm nóng lò vi sóng. Bằng sáng chế của Anh số 1: 143 272.
Decareau, RV (1985). Lò vi sóng trong ngành chế biến thực phẩm. New York: Nhà xuất bản học thuật.
Deitrich, WC, Feinberg, B., Olson, RL, Roth, TL và Winter, FH (1977). Rau đông lạnh. Ở: Tây Bắc
Desroier và DK Tressler, biên tập. Nguyên tắc cơ bản của đông lạnh thực phẩm. Westport, Conneticut: Công ty xuất bản AVI,
trang 81–134.
Diller, KR (1985). Ảnh hưởng của quá trình tạo mầm băng có kiểm soát đến việc điều chỉnh lịch sử nhiệt trong quá trình
đóng băng. Sinh học lạnh 22, 268–281.
Drake SR, Spayd, SE và Thompson, JB (1981). Ảnh hưởng của phương pháp chần và đông lạnh đến chất lượng rau được chọn. Tạp chí
Chất lượng Thực phẩm 4(4), 271–278.
Elkins, ER, Lamb, FC, Farrow, RP, Kimball, JR và Cook, RW (1968). Loại bỏ DDT, parathion và carbaryl khỏi rau bina bằng
phương pháp chuẩn bị tại nhà và thương mại. Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm 16(6), 967–973.
Erk'an, M., Wang, CY và Krizek, DT (2001). Chiếu xạ UV-C làm giảm quần thể vi sinh vật và chất gây ô nhiễm
diễn thuyết trong mô quả Cucurbita pepo . Thực vật học môi trường và thực nghiệm 45, 1–9.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
Đông lạnh trái cây và rau quả 181
Tiêu chuẩn Thực phẩm của FAO/WHO. (2006). Có sẵn từ: http://www.codexalimentarius.net/web/standard list.jsp
(Tháng 12 năm 2006).
Feinberg, B. và Hartzell, RP (1968). Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm đông lạnh. Trong: DK Tressler, WB van
Arsdel và MJ Copley, biên tập. Bảo quản đông lạnh thực phẩm, Tập. 2. Wesport, CT: Nhà xuất bản AVI, trang 260.
Nghiên cứu sinh, P. (1988). Công nghệ chế biến thực phẩm - Nguyên tắc và thực hành. Chichester: Công ty TNHH Ellis Horwood.
Fennema, O. (1966). Một cái nhìn tổng thể về bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp. Sinh học lạnh 3(3), 197–213.
Fennema, O. (1975). Ảnh hưởng của bảo quản đông lạnh đến chất dinh dưỡng. Trong: Roberts S. Harris và Endel Karmas, biên
tập. Đánh giá dinh dưỡng trong chế biến thực phẩm, tái bản lần thứ 2. Westport, CT: Nhà xuất bản AVI, trang 244–288.
Fennema, HOẶC (1985). Hóa thực phẩm. New York: Marcel Dekker.
Fikiin, K. (2003). Những điểm mới trong nghiên cứu đông lạnh thực phẩm ở châu Âu và xa hơn nữa. Bản tin kỹ thuật của Flair
Flow 4, Đại học Kỹ thuật Sofia, Bulgaria.
Fitz, VL (1979). Máy làm mát chần xoắn ốc rung. Thực phẩm đông lạnh nhanh quốc tế 21(1), 124–125.
Fuchigami, M., Hyakumoto, N. và Miyazaki, K. (1995a). Hiệu ứng đông lạnh được lập trình trên kết cấu, thành phần pectic và
cấu trúc kính hiển vi điện tử của cà rốt. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 60(1), 137–141.
Fuchigami, M., Miyazaki, K. và Hyakumoto, N. (1995b). Cấu trúc và thành phần pectic của cà rốt đông lạnh bị ảnh hưởng bởi
quá trình chần ở nhiệt độ thấp và đông lạnh nhanh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 60(1), 132–136.
Garg, N., Churey JJ và Splittstoesser, DF (1990). Ảnh hưởng của điều kiện chế biến đến hệ vi sinh vật
rau tươi cắt. Tạp chí Bảo vệ Thực phẩm 53, 701–703.
Garrote, RL, Silva, ER và Bertone, RA (1988). Chần khoai tây nguyên củ nhỏ trong nước sôi và
bằng cách đốt nóng bằng điện dẫn. Lebensmittel-wissenschaft và Tecnologie 21(1), 41–45.
Graham, HN, Struder, VV và Gurkin, M. (1969). Bằng sáng chế Hoa Kỳ, 3, 484, 247.
Griffith, M. và Ewart, KV (1995). Protein chống đông và tiềm năng sử dụng chúng trong thực phẩm đông lạnh. Công nghệ sinh học
Tiến bộ 13(3), 375–402.
Guzel Seydim, ZB, Greene, AK và Seydim, AC (2004). Ứng dụng ozon trong công nghiệp thực phẩm Lebensmith
Wissenschaft và Technologie 37, 453–460.
Holdsworth, SD (1968). Quy trình toán học để tính thời gian đông lạnh cho thực phẩm và phương pháp xác định sự phân bố nhiệt
độ trong sản phẩm đông lạnh. Bản tin kỹ thuật số 16, Hiệp hội nghiên cứu bảo quản thực phẩm Campden, Chipping Campden,
Glos., Vương quốc Anh.
Howard, LA, Wong, AD, Perry, AK và Klein, BP (1999). Sự lưu giữ β-Carotene và axit ascorbic trong
rau tươi và chế biến. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 64(5), 929–936.
Jansen, EJ (1969). Những thay đổi về mặt hóa học và vật lý liên quan đến chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. Trong: WB Van Arsdel, MJ
Copley và RL Olson, biên tập. Chất lượng và tính ổn định của thực phẩm đông lạnh. New York, Luân Đôn, trang 19–42.
Jeppson, MR (1970). Phương pháp và thiết bị xử lý các chất bằng năng lượng vi sóng. Đơn xin cấp bằng sáng chế của Tây Đức số
1 492 600.
Karel, M. (1979). Ảnh hưởng của việc bảo quản đến việc giữ lại chất dinh dưỡng của thực phẩm. Công nghệ Thực phẩm 33(2), 26–37.
Khan, AA và Vincent, JFV (1996). Thiệt hại cơ học do đóng băng có kiểm soát ở táo và khoai tây.
Tạp chí Nghiên cứu Kết cấu 27, 143–157.
Kim, JG, Yousef, AE và Dave, S. (1999). Ứng dụng ozone để tăng cường an toàn vi sinh
và chất lượng thực phẩm: một đánh giá. Tạp chí Bảo vệ Thực phẩm 62, 1071–1087.
Kleinschmidt, MG (1971). Tỷ lệ Di-syston (0,0-diethyl S-[2-(ethylthio)ethyl] photphorodithioate) trong khoai tây trong quá
trình chế biến. Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm 19(6), 1196–1197.
Kmiecik, W. và Lisiewska, Z. (1999). Ảnh hưởng của điều kiện tiền xử lý và thời gian bảo quản đến một số
chỉ tiêu chất lượng của hẹ đông lạnh (Allium schoenoprasum L.). Hóa thực phẩm 67, 61–66.
Knorr, D., Zenker, M., Heinz, V. và Lee, D.-U. (2004). Ứng dụng và tiềm năng của siêu âm trong thực phẩm
xử lý. Xu hướng Khoa học và Công nghệ Thực phẩm 15, 261–266.
Leino, ME (1992). Ảnh hưởng của việc đông lạnh, đông khô và làm khô trong không khí đến mùi của hẹ được đặc trưng bằng sắc
ký khí khoảng trống và phân tích cảm quan. Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm 40, 1379–1384.
Levine, H. và Slade, L. (1989). Phương pháp tiếp cận khoa học polyme thực phẩm đối với việc thực hành ổn định nhiệt độ lạnh
công nghệ. Nhận xét về Nông nghiệp và Thực phẩm-Hóa học 1(6), 315–396.
Li, J. và Lee, TC (1995). Tạo mầm băng vi khuẩn và ứng dụng tiềm năng của nó trong ngành công nghiệp thực phẩm. Xu hướng
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm (6), 259–265.
Li, B. và Sun, D.-W. (2002). Các phương pháp mới để đông lạnh và rã đông nhanh thực phẩm – một bài đánh giá. Tạp chí Kỹ thuật
Thực phẩm 54(3), 175–182.
Lisiewska, Z., Kmiecik, W. và Gebczynski, P. (1999). Ảnh hưởng của các giai đoạn trưởng thành đến hàm lượng tro
các thành phần trong đậu tằm thô, đông lạnh và đóng hộp. Hóa thực phẩm 67(2), 155–162.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
182 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Lopez, A. và Williams, HL (1985). Các nguyên tố thiết yếu, cadmium và chì trong đậu xanh tươi, đóng hộp và đông lạnh
(Phaseolus Vulgaris L.). Tạp chí Khoa học Thực phẩm 50, 1152–1157.
Lop'ez-Malo, A., Palou, E., Jim'enez-Fern'andez, M., Alzamora, SM và Guerrero, S. (2005). Vô hiệu hóa nấm đa yếu tố kết
hợp nhiệt và kháng khuẩn. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 67, 87–93.
Lu, JY, Stevens, C., Yakabu, P., Loretan, PA và Eakin, D. (1987). Gamma, chùm tia điện tử và bức xạ cực tím trong việc
kiểm soát sự thối rữa khi bảo quản và chất lượng của hành tây Walla Walla. Tạp chí Chế biến và Bảo quản Thực phẩm 12,
53–62.
Luyện, B. (1968). Các hiện tượng vật lý cơ bản trong quá trình đông lạnh và rã đông mô động vật và thực vật. Trong: ĐK
Tressler, WB van Arsdel và MJ Copley, biên tập. Bảo quản đông lạnh thực phẩm, Tập. 2. Westport, CT: Nhà xuất bản AVI,
trang 1–25.
Maestrelli, A. (2000). Trái cây và rau quả: chất lượng nguyên liệu thô liên quan đến đông lạnh. Trong: CJ Kennedy,
biên tập. Quản lý thực phẩm đông lạnh. Cambridge: Nhà xuất bản Woodhead Ltd., trang 27–55.
Maestrelli, A., Lo Scalzo, R., Lupi, D., Bertolo, G. và Torreggiani, D. (2001). Loại bỏ một phần nước trước khi đông
lạnh: giống và phương pháp xử lý trước là yếu tố chất lượng của dưa xạ đông lạnh (Cucumis melo, cv reticulatus Naud.).
Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 49(2–3), 255–260.
Mannapperuma, JD và Singh, RP (1988). Dự đoán thời gian đông lạnh và rã đông của thực phẩm bằng máy đo
phương pháp số dựa trên công thức entanpy. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 53(2), 626–630.
Viêm Margar, A. và Bassi, AS (1991). Nguyên tắc và ứng dụng công nghệ sinh học của quá trình tạo mầm băng vi khuẩn.
Bản sửa đổi quan trọng của Công nghệ sinh học 11(3), 277–295.
Marquenie, D., Michiels, CW, Geeraerd, AH, Schenk, A., Soontjen, C., Van Impe, JF và Nicol¨ai, BM
(2002). Vô hiệu hóa bào tử của Botrytis cinerea và Monilinia fructigena bằng cách sử dụng UV-C và xử lý nhiệt.
Tạp chí Quốc tế về Vi sinh Thực phẩm 73, 187–196.
Mason, TJ, Paniwnyk, L. và Lorimer, JP (1996). Ứng dụng siêu âm trong công nghệ thực phẩm siêu âm
và Siêu âm học 3, S253–S260.
McClements, DJ (1995). Những tiến bộ trong ứng dụng siêu âm trong phân tích và chế biến thực phẩm. Xu hướng
trong Khoa học và Công nghệ Thực phẩm 6, 239–299.
Mundt, JO và McCarty, IE (1960). Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chần đậu xanh. Công nghệ thực phẩm
309–311.
Munoz-Delgado, JA (1977). Ảnh hưởng của việc đông lạnh, bảo quản và phân phối đến chất lượng và các thuộc tính dinh dưỡng
của thực phẩm, đặc biệt là trái cây và rau quả. Trong: WK Downey, biên tập. Chất lượng thực phẩm và dinh dưỡng: Ưu
tiên nghiên cứu. Luân Đôn: Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng, trang 353–384.
Odland, D. và Eheart, MS (1975). Axit ascoricic, duy trì khoáng chất và chất lượng trong bông cải xanh đông lạnh chần
trong nước, hơi nước và hơi nước amoniac. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 40(5), 1004–1007.
Orun˜a-Concha, MJ, Gonzalez-Castro, MJ, Lopez-Hernandez, J. và Simal-Lozano, J. (1998). Giám sát hàm lượng vitamin C trong
đậu xanh đông lạnh và ớt chuông bằng HPLC. Tạp chí Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp 76, 477–480.
Parren o, WC và Torres, MDA (2006). Chất lượng và an toàn của rau quả đông lạnh. Trong: D.-W. Mặt trời, biên tập. Sổ tay
chế biến và đóng gói thực phẩm đông lạnh. Boca Raton, FL: CRC Press, trang 377–415.
P'erez, AG, Sanz, C., Rios, JJ và Ol'ıas, R. (1999). Ảnh hưởng của xử lý ozone đến dâu tây sau thu hoạch
chất lượng. Tạp chí Hóa học Thực phẩm Nông nghiệp 47, 1652–1656.
Piyasena, P., Mohareb, E. và McKellar, RC (2003). Vô hiệu hóa vi khuẩn bằng siêu âm: đánh giá.
Tạp chí Quốc tế về Vi sinh Thực phẩm 87, 207–216.
Rahman, AR, Henning, WL và Wescott, DE (1971). Những thay đổi về mô học và vật lý ở cà rốt do ảnh hưởng của quá trình
chần, nấu, đông lạnh, đông khô và nén. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 36, 500–502.
Ramaswamy, H. và Marcotte, M. (2005). Chế biến thực phẩm - Nguyên tắc và ứng dụng. Boca Raton, FL:
Nhà xuất bản CRC, tr. 420.
Ramesh, MN, Wolf, W., Tevini, D. và Bognar, A. (2002). Chần rau củ bằng lò vi sóng. tạp chí của
Khoa học Thực phẩm 67(1), 390–398.
Reeve, RM (1970). Mối quan hệ của cấu trúc mô học với kết cấu của trái cây và rau quả tươi và chế biến. Tạp chí Nghiên
cứu Kết cấu 1, 247–284.
Reid, DS (1983). Các khía cạnh hóa lý cơ bản của đông lạnh. Công nghệ thực phẩm 110–115.
Reid, DS (1990). Tối ưu hóa chất lượng thực phẩm đông lạnh. Công nghệ thực phẩm 44(7), 78–82.
Robertson, J. và Sissins, DJ (1966). Ảnh hưởng của quá trình chín, chế biến, bảo quản trong vỏ và nấu đến
hàm lượng vitamin C trong đậu Hà Lan tươi. Dinh dưỡng 20(1), 21–24.
Schneider, KR, Steslow, FS, Sierra, FS, Rodrick, GE và Noss, CI (1991). Sự làm sạch tầng ozone của Vibrio vulnificus từ
nghêu quahog phía nam, Mercenaria campechiensis. Tạp chí Bệnh học Động vật không xương sống 57(2), 184–190.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:36
Đông lạnh trái cây và rau quả 183
Selman, JD (1987). Quá trình chần. Trong: Stuart Thorme, biên tập. Sự phát triển trong bảo quản thực phẩm,
Tập. 4. London và New York: Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng Elsevier, trang 205–250.
Senesi, E. (2003). Ứng dụng công nghệ nhẹ vào sản phẩm trồng trọt. Kinh nghiệm từ IVTPA.
Thực phẩm, Nông nghiệp & Môi trường 1(2), 150–159.
Shams, MA và Thompson, DR (1987). Xác định định tính tổn thất hạt đậu do ảnh hưởng của phương pháp thông thường
chần nước. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 52(4), 1006–1109.
Sheldon, BW và Brown, AL (1986). Hiệu quả của ozone như một chất khử trùng cho xác gia cầm và nước lạnh. Tạp chí Khoa học Thực
phẩm 51(2), 305–309.
Shewfelt, RL, Erickson, MC, Hung, YC và Malundo, TMM (1997). Áp dụng khái niệm chất lượng trong
phát triển thực phẩm đông lạnh Công nghệ thực phẩm 51(2), 56–59.
Smith, TJ và Williams, LGUS. (1970). Chần bằng lò vi sóng. Bằng sáng chế số 3 578 463.
Solar, JM, Liuzzo, JA và Novak, AF (1971). Loại bỏ aldrin, heptachlor epoxide và endrin khỏi
khoai tây trong quá trình chế biến. Tạp chí Nông nghiệp và Hóa thực phẩm 19(5), 1008–1010.
Sørensen, LB (2002).Pháp luật thực phẩm đông lạnh. Bản tin của Viện Điện lạnh Quốc tế 2002–4.
Soto, V. và B'orquez, R. (2001). Sự đóng băng phản lực của vật liệu sinh học. Kiểm soát Thực phẩm 12, 515–522.
Sousa, MB, Canet, W., Alvarez, MD và Tortosa, ME (2006). Ảnh hưởng của quá trình xử lý đến kết cấu và cấu trúc của quả mâm xôi
(cv. Heritage) và blackberry (cv. Thornfree). Công nghệ nghiên cứu thực phẩm châu Âu 223, 517–532.
Steinbuch, E. (1983). Kỹ thuật chần rau để giảm chi phí, năng lượng và chất thải.
Revue Generale du Froid 73(1), 27–38.
Sterling, C. (1968). Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đến cấu trúc và độ cứng của mô táo. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 33(6), 577–580.
Sumner, SS và Peters, DL (1997). Vi sinh vật của rau. Trong: DS Smith, JN Cash, W.-K. Nip và YH Hui, biên tập. Chế biến rau
quả, khoa học công nghệ. Lancaster, PA: Công ty xuất bản kỹ thuật, trang 87–116.
Suslow, Truyền hình (2004). Các ứng dụng Ozone để khử trùng sau thu hoạch các loại cây trồng làm vườn ăn được, Phân khu
Nông nghiệp và Tài nguyên thiên nhiên. Đại học California, Ấn bản 8133.
Svensson, S. (1977). Vô hoạt enzyme trong quá trình xử lý nhiệt. Trong: T. Hoyem và O. Kvale, eds.
Những thay đổi vật lý, hóa học và sinh học trong thực phẩm do xử lý nhiệt. Luân Đôn: Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng, trang
202–217.
Tressler, DK và Evers, CF (1957). Bảo quản đông lạnh thực phẩm - Đông lạnh thực phẩm tươi sống, Tập. TÔI.
Công ty xuất bản AVI, Inc. Westport, CT.
Thompson, DR, Hung, YC và Norwing, JF (1983). Ảnh hưởng của đặc tính nguyên liệu đến quá trình đông lạnh ngô ngọt. Trong: BM
McKenna, biên tập. Kỹ thuật và Thực phẩm, Tập. 1. Nhà xuất bản Khoa học Ứng dụng Elsevier, trang 299–309.
Torreggiani, D. và Maestrelli, A. (2006). Chất lượng và an toàn của trái cây đông lạnh. Trong: D.-W. Mặt trời, biên tập. Sổ tay
chế biến và đóng gói thực phẩm đông lạnh. Boca Raton, Florida: Nhà xuất bản CRC, trang 417–440.
Van Buggenhout, S., Messagie, I., Van Loey, A. và Hendrickx, M. (2005). Ảnh hưởng của quá trình chần ở nhiệt độ thấp kết hợp
với đông lạnh chuyển dịch ở áp suất cao đến kết cấu của cà rốt đông lạnh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 70(4), S304–S308.
van den Berg, L. (1968). Những thay đổi hóa lý trong thực phẩm trong quá trình đông lạnh và bảo quản sau đó. Trong: J.
Hawthorn và EJ Rolfe, biên tập. Những tiến bộ gần đây trong khoa học thực phẩm. Tập. 4 – Sinh học thực phẩm ở nhiệt độ thấp.
Oxford: Nhà xuất bản Pergamon, trang 205–219.
Villalvilla, C. (1988). Bao bì. Hơn cả sự bảo vệ!. Phẫu thuật 26, 39–45.
Vigerstrom, KB (1976). Sản phẩm khoai tây chiên giòn. Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 3 997 678.
Watanabe, M. và Arai, S. (1994). Hoạt động tạo mầm băng của vi khuẩn và ứng dụng của nó để đông lạnh nồng độ thực phẩm tươi
sống nhằm thay đổi tính chất của chúng. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 22, 453–473.
Wisnow, SJ (2006). Rau, trái cây đông lạnh tốt: Vậy tại sao người ta không ăn nhiều? Nhanh
Thực phẩm đông lạnh quốc tế – Có
sẵn từ: http://www.qffintl.com/pdf/october 2006/ FrozenVegetablesandFruitsAreGood.cfm Zao, J. và Cranston, PM (1995).
Khử nhiễm vi sinh vật của hạt tiêu đen bằng ozone và tác dụng của việc xử lý đối với các thành phần dầu dễ bay hơi của gia vị.
Tạp chí Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp 68(1), 11–18.
Zhuang, H., Barth, H. và Hildebrand, D. (1994). Bao bì ảnh hưởng đến tổng chất diệp lục, protein hòa tan, thành phần axit béo
và hoạt động lipoxygenase trong hoa bông cải xanh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 59, 1171–1174.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
9. Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng
A. LeBail và HD Goff
9.1 SẢN PHẨM BÁNH BÁNH
9.1.1 Công nghệ nướng và sản phẩm bánh
Các sản phẩm bánh mì (được gọi là BCG) như bánh mì, viennoiserie và nhiều món đặc sản khác vẫn là
đầu vào quan trọng trong chế độ ăn uống cân bằng, là nền tảng của kim tự tháp dinh dưỡng (http://
www.usda.gov/cnpp/DietGd .pdf). Người tiêu dùng thích các sản phẩm mới nướng, được chế biến theo
cách truyền thống bằng cách nướng từ đầu. Ngoài ra, người tiêu dùng đang tìm kiếm nhiều loại sản
phẩm hơn bao gồm các sản phẩm dân tộc, sản phẩm tăng cường sức khỏe, sản phẩm không gây dị ứng
(tức là bánh mì không chứa gluten) có độ 'tươi' ('mới nướng') và chất lượng cảm quan cao. Song
song đó, số lượng thợ làm bánh có tay nghề giảm và chi phí mặt bằng cửa hàng đồng nghĩa với việc
các thợ làm bánh truyền thống gặp khó khăn trong việc kết nối sản xuất với nhu cầu. Ngành công
nghiệp thực phẩm đã đề xuất một số giải pháp thay thế để giải quyết vấn đề này. Các công nghệ
tương ứng được gọi là 'Công nghệ nướng bánh' (BOT) bao gồm một số quy trình nướng bánh. Tinh thần
của BOT là duy trì các hoạt động công nghệ và tốn thời gian ở cấp độ công nghiệp và việc chuẩn bị
sản phẩm cuối cùng trước khi bán lẻ được thực hiện trong các cửa hàng nhỏ được trang bị tối thiểu
thiết bị (buồng rã đông, lò nướng) và với trình độ tay nghề tối thiểu. nhân viên.
Thị phần của BOT đang tăng trưởng với tốc độ rất cao (ít nhiều khoảng 10%/năm), trong khi tổng
mức tiêu thụ bánh mì gần như không đổi; do đó có sự chuyển dịch từ nướng bánh truyền thống (nướng
cào) sang BOT.
Các công nghệ chính để làm bánh mì được liệt kê trong Bảng 9.1. Ba công nghệ chủ chốt của BOT
là Bột đông lạnh chưa lên men (UFD), Bánh mì đông lạnh nướng một phần (PBF) và Bánh mì đông lạnh
nướng một phần (PBUF).
UFD yêu cầu nhân sự có tay nghề cao nhưng cũng có thể sản xuất ra những sản phẩm có chất lượng
tương đương với việc nướng bánh. Cần ít nhất 3 giờ để chuẩn bị bánh mì bằng công nghệ UFD. Sản
phẩm UFD là sản phẩm bánh đông lạnh được ưa chuộng nhất ở Pháp. PBF hoặc PBUF không yêu cầu nhân
sự có tay nghề cao. Thông thường PBF và PBUF, bánh mì được rã đông trước khi nướng trong lò đối
lưu. Các sản phẩm nướng một phần (PBF và PBUF) có thể được chuẩn bị trong thời gian chưa đầy 1
giờ nhưng quá trình sản xuất chúng đòi hỏi nhiều năng lượng. Công nghệ bột đông lạnh lên men (FFD) chưa được phát triển rộng rãi do vấn đề chất lượng. Công nghệ này, còn được gọi là 'nướng
sẵn', đầy hứa hẹn; tuy nhiên, nếu lạm dụng nhiệt độ trong dây chuyền lạnh, bề mặt của các miếng
bột có thể đạt đến điểm nóng chảy và dính vào nhau, dẫn đến lớp vỏ không thể chấp nhận được sau
khi nướng.
Năm 2003, thị trường bánh mì châu Âu được chia thành 47% cho bánh nướng xước truyền thống, 6%
cho sản xuất bánh mì trong siêu thị (nướng bánh xước truyền thống), 36% cho bánh tươi công nghiệp.
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 185
Bảng 9.1 Thuật ngữ và từ viết tắt của quy trình làm bánh mì thông thường và Công nghệ nướng.
Tên
Từ viết tắt
Mô tả ngắn gọn về quá trình
Nướng hoàn toàn không đông lạnh hoặc
FB-U
Các công đoạn chính là trộn – nghỉ – chia – tạo hình – lên
làm bánh mì trực tiếp thông
men – nướng – làm lạnh
thường
Nướng đông lạnh hoàn toàn
FB-F
Bánh mì được lấy từ quy trình FB-U và được đông lạnh. Bánh mì
Nướng một phần
PB-UF
được lấy từ FB-U ngoại trừ việc nướng bánh được dừng trước khi
không đông lạnh
tạo màu cho vỏ bánh. Bánh mì được làm nguội và bảo quản
trong bao bì ở nhiệt độ phòng. Bánh mì được lấy từ FB-U
Nướng một phần
PB-F
đông lạnh
ngoại trừ việc nướng bánh được dừng trước khi tạo màu cho vỏ
bánh. Bánh mì được làm lạnh và đông lạnh trong bao bì ở
điều kiện đông lạnh (tức là
Bột đông lạnh
U-FD
chưa lên men
20
C)
Bột được chuẩn bị như đối với FB-U; thời gian ủ được rút
ngắn và chú ý ngăn chặn quá trình lên men quá mức trước
khi đông lạnh, việc này được thực hiện càng sớm càng tốt sau
khi tạo hình.
Việc đông lạnh chậm thường được khuyến khích.
Bột đông
lạnh lên men
F-FD
Bột được chuẩn bị như đối với FB-U; quá trình lên men được
bắt đầu và dừng lại trước khi phát triển đầy đủ.
Bột lên men sau đó được đông lạnh.
Việc đông lạnh nhanh thường được khuyến khích.
Quá trình nướng thường được thực hiện trong một quá
trình (đông lạnh – sẵn sàng nướng) hoặc sau khi rã đông
Nguồn: LeBail và cộng sự, 2006. Được sao chép lại với sự cho phép của Nhà xuất bản Russell.
bánh mì và 11% cho các sản phẩm nướng công nghiệp và nướng bán phần. Pháp, Ý và Đức chiếm
75% thị trường bánh mì châu Âu. Liên quan đến bánh mì đông lạnh, thị phần về số lượng ở cấp
độ châu Âu năm 2003 là 63% đối với FPB, 32% đối với UFD và 5% đối với FBF. Sản lượng được
chia thành 6% cho các thợ làm bánh truyền thống, 19% cho tiêu dùng bên ngoài, 20% cho các
thợ làm bánh trực thuộc và các cửa hàng bán hàng tự động ở trung tâm thành phố và 55% cho
các siêu thị. Trong số các giá trị trung bình này, có sự khác biệt giữa các quốc gia. Ví dụ,
ở Pháp, chỉ 24% bánh mì tươi đến từ các lò bánh công nghiệp, trong khi ở Anh, 51% sản lượng
bánh mì tươi đến từ các lò bánh công nghiệp (trong tổng số 88% tổng sản lượng bánh mì là từ
công nghiệp ở Anh).
9.1.2 Bột đông lạnh
Bánh mì làm từ bột đông lạnh có nguy cơ bị giảm khối lượng toàn cầu trong sản phẩm cuối cùng.
Vấn đề này đã được đề cập và nghiên cứu rất nhiều trong các tài liệu (Anon và cộng sự, 2004).
Thể tích cuối cùng của chiếc bánh mì phụ thuộc vào bước lên men và độ nở của lò.
Sự giãn nở trong quá trình lên men, một trong những giai đoạn quan trọng nhất của quá trình
làm bánh mì, có liên quan đến ba đặc tính chính: hoạt động của nấm men, tính lưu biến của
bột và sự hiện diện của các bong bóng nhỏ nhúng trong bột trong quá trình trộn. Sự giãn nở
trong quá trình nướng có liên quan đến các điểm chính sau: tình trạng của bột khi kết thúc
quá trình lên men, điều kiện nướng và tính lưu biến của bột trong quá trình nướng (chuyển
tiếp bột-mụn và chuyển tiếp bột-vỏ trên bề mặt). Hai loại
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
186 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
của các nghiên cứu có sẵn trong tài liệu tập trung vào công thức và/hoặc vào
quá trình.
9.1.2.1 Điều kiện của quá trình
Các thông số quy trình đã được kiểm tra, chẳng hạn như điều kiện trộn (Rouill'e và cộng sự, 2000), mức độ lên
men trước khi đông lạnh (Kline và Sugihara, 1968; Zounis và cộng sự, 2002), nhiệt độ đóng băng (Stecchini và
cộng sự, 2002), tốc độ đông lạnh (Havet và cộng sự, 2000; Hsu và cộng sự, 1979), điều kiện bảo quản LeBail và
cộng sự, 1999; Ribotta và cộng sự, 2004; Giannou và Tzia, 2007), tốc độ tan băng (Lucas và cộng sự, 2005).
Khối lượng bánh mì cao hơn đã được quan sát thấy với thời gian trộn kéo dài trong một nghiên cứu kết hợp
tác động của các chất cải tiến được chọn (axit ascorbic và α-amylase) (Rouill'e, 2000). Tác động của quá trình
lên men đông lạnh trước đã được nhiều tác giả nghiên cứu. Thực tiễn công nghiệp đã xác nhận rằng việc đông
lạnh phải đạt được càng nhanh càng tốt sau khi tạo hình khối bột để giảm thiểu thời gian bắt đầu lên men.
Nhiệt độ bột phải được giữ ở khoảng 20
C trong quá trình trộn; nhiệt độ của bột trước khi đông lạnh càng cao
thì điểm nướng càng thấp. Zounis và cộng sự. (2002) phát hiện ra rằng bột đông lạnh ở nhiệt độ thấp hơn sẽ có
khả năng chịu lạnh tốt hơn. Stecchini và cộng sự. (2002) tập trung vào mối quan hệ giữa khả năng chịu đóng
băng của men làm bánh và hàm lượng nước trong bột, đóng băng, nhiệt độ bảo quản và ưu tiên trước khi đông
lạnh. Họ quan sát thấy khả năng tồn tại của nấm men chủ yếu bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đóng băng và nhiệt độ
bảo quản. Tốc độ đóng băng có liên quan đến nhiệt độ đóng băng (Plank, 1941), không có bằng chứng rõ ràng nào
cho thấy liệu nhiệt độ đóng băng hay tốc độ đóng băng là thông số quản lý cần xem xét. Các tác giả tương tự
cũng quan sát thấy rằng việc bảo quản ở nhiệt độ dưới nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) cho tỷ lệ sống sót cao
nhất; kết quả này là hợp lý, ở chỗ độ linh động của nước giảm mạnh dưới nhiệt độ chuyển thủy tinh. Tuy nhiên,
Tg của bột nằm trong phạm vi hoặc thấp hơn
30
C (Ribotta và LeBail, 2007a) phụ thuộc vào hàm lượng nước và
công thức của nó. Do đó, mức lưu trữ dưới mức Tg có thể nằm ngoài phạm vi áp dụng đối với hầu hết các kho lưu
trữ dung lượng lớn công nghiệp dưới 0.
Sự đông lạnh cũng ảnh hưởng đến tính lưu biến của bột như Havet et al. (2000), Lu và Grant (1999) và Inoue
và Bushuk (1991). Điều này được cho là do sự thay đổi tỷ lệ nước tự do:nước liên kết. Thật vậy, người ta đã
chứng minh rằng trong quá trình bảo quản lượng nước đóng băng (nước tự do) tăng lên khi thời gian bảo quản
tăng lên (Lu và Grant, 1999). Hiện tượng này dẫn đến sự mất nước của nền và do đó làm thay đổi tính lưu biến
của bột trở nên 'đàn hồi' hơn.
Tác động của tốc độ đóng băng thường được đề cập như một thông số quan trọng. Xu hướng chung được một số
tác giả xác nhận là men làm bánh được bảo quản tốt hơn với tốc độ đông lạnh chậm hơn. Neyreneuf và Delpuech
(1993) đã sử dụng điều kiện đông lạnh và chứng minh rõ ràng thực tế này. Kết quả tương tự cũng đạt được bởi
Havet et al. (2000) và LeBail và cộng sự. (1998) sử dụng que bột và điều kiện đông lạnh gần với tủ đông công
nghiệp.
Một trong những điểm thiếu chính xác chủ yếu gặp phải trong tài liệu nằm ở việc đánh giá 'tốc độ đóng
băng' hay 'tốc độ đóng băng'. Sự khác biệt về hình học và chế độ sử dụng để đánh giá tốc độ đóng băng không
cho phép so sánh trực tiếp giữa các nghiên cứu hiện có.
Thuật ngữ 'tốc độ đóng băng' mang tính chung chung và được sử dụng nhiều hơn để so sánh các quá trình đóng
băng trên cơ sở tương đối. Khi phải đưa ra một giá trị bằng số cho tốc độ đóng băng, các tác giả coi đó là
giá trị chung áp dụng cho toàn bộ hình dạng của mẫu. Trên thực tế, tốc độ đóng băng hoặc tốc độ đóng băng phụ
thuộc vào vị trí được xem xét trong một hình học nhất định. Tốc độ đóng băng có thể được biểu diễn bằng số
dưới dạng vận tốc của mặt trước thay đổi pha (Plank,
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 187
1941) với khoảng cách/thời gian là một đơn vị hoặc là tốc độ làm mát trong quá trình thay đổi pha với
C/thời gian
là một đơn vị. Hầu hết các tác giả sử dụng cách tiếp cận sau bằng cách sử dụng một phương trình (phương trình (9.1))
trong đó T là nhiệt độ và t là thời gian. Đơn vị SI của phương trình (9.1) là K s
dụng K min
1 nhưng hầu hết các tác giả đều sử
1.
FT (r) =
T1
T2
t1
t2
, tính bằng K phút
1
(9.1)
Một nghiên cứu về đánh giá tốc độ đông lạnh đã được thực hiện bởi LeBail Apace và Cornier (1994) và đã được áp dụng
cho hoạt động của nấm men trong bột đông lạnh (LeBail et al., 1998). Kết quả cho thấy tiêu chí ban đầu và tiêu chí
cuối cùng của phương trình (9.1) phải là nhiệt độ thấp hơn điểm đóng băng ban đầu 1
C và nhiệt độ khoảng 1
C. 10
C
dưới điểm đóng băng ban đầu, tương ứng, đối với mức '1' và '2' của phương trình (9.1). Trong trường hợp hình học hình
trụ hoặc hình cầu, người ta có thể dễ dàng chứng minh rằng vận tốc của mặt trước đóng băng (hoặc tốc độ đóng băng)
đang tăng lên khi mặt trước đóng băng di chuyển về phía tâm của hình học (Plank, 1941). Điều này có tác động đến quá
trình đông lạnh áp dụng cho hệ thống bột nhào. Khi nấm men có khả năng chịu đựng tốc độ đóng băng chậm hơn tốt hơn,
thì quá trình đóng băng phải chậm lại khi mặt trước đóng băng nằm trong hình học. Một nghiên cứu cụ thể đã được thực
hiện bởi LeBail et al. (2001). Một so sánh về tác động của thời gian đông lạnh đến thể tích bánh mì được thực hiện
bằng que bột (bánh mì baguette kiểu Pháp). Khối lượng bánh mì cao hơn đạt được bằng cách lấy các que bột ra khỏi tủ
đông khi nhiệt độ trung tâm của nó là
5
C so với việc lấy bánh mì ra khi nhiệt độ trung tâm của nó đạt tới
12
C.
Quá trình đông lạnh được hoàn thành bằng cách đặt các que bột vào tủ đông tĩnh (đóng băng chậm). Kết quả này được
giải thích là do tốc độ đóng băng chậm hơn được áp dụng trong trường hợp đầu tiên. Grenier (2003) đã sử dụng hình ảnh
cộng hưởng từ như một công cụ để đánh giá độ xốp bên trong của thanh bột trong quá trình lên men (Grenier et al.,
2003). Độ xốp cục bộ được quan sát thấy trong một thanh bột (đường kính 5 cm) trong quá trình lên men. Trong trường
hợp tốc độ đóng băng cao hơn, có sự khác biệt đáng kể giữa độ xốp của bột ở bề mặt và ở trung tâm. Mật độ cao hơn
được quan sát thấy ở vị trí trung tâm, nơi có tốc độ đóng băng cao nhất, khẳng định kết quả được quan sát bởi hầu hết
các tác giả.
Việc bảo quản bột đông lạnh dường như có tác động đáng kể đến hiệu suất của men và hiệu suất nướng của bột đông
lạnh. Cả nhiệt độ bảo quản và thời gian bảo quản đều có ảnh hưởng. Bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chuyển hóa
thủy tinh của bột có vẻ thích hợp hơn, mặc dù mức nhiệt độ tương ứng có thể nằm ngoài phạm vi của hầu hết các điều
kiện bảo quản công nghiệp (Stecchini và cộng sự, 2002) vì quá trình chuyển đổi thủy tinh của hệ thống bột nhào là
điều cần thiết. trong khoảng
30
C. Đã có một số nghiên cứu về tác động của thời gian bảo quản (Hsu và cộng sự,
1979; LeBail và cộng sự, 1999; Ribotta và LeBail, 2007b; Inoue và Bushuk, 1991; LeBail và cộng sự, 1998; Inoue và
Bushuk, 1991; Wang và Ponte, 1995; Wang và Ponte, 1994; Takasaki và Karasawa, 1992). Trong quá trình bảo quản, các
khối băng ảnh hưởng đến độ đồng đều của bột. Trong quá trình bảo quản kéo dài, nước khuếch tán từ ma trận tới các cụm
băng dẫn đến giảm khả năng giãn nở của bột (Havet và LeBail, 1999) và làm tăng lượng nước đóng băng (Lu và Grant,
1999). Việc sử dụng hydrocolloid đôi khi được đề xuất để giảm thiểu sự khuếch tán nước này. Sự dao động nhiệt độ có
thể có một vai trò quan trọng như LeBail et al. (1999) đã so sánh việc bảo quản ổn định với việc bảo quản trong dây
chuyền lạnh bị gián đoạn. Ba tuần điều kiện ổn định được cho là có thể so sánh với 1 tuần bảo quản trong dây chuyền
lạnh bị gián đoạn về khối lượng bánh mì.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
188 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
9.1.2.2 Công thức
Đã có một số nghiên cứu về tác động của công thức lên khả năng chịu lạnh của bột.
Các công thức cơ bản có thể khác nhau tùy theo từng nghiên cứu, dù có sử dụng hay không, chẳng
hạn như rút ngắn. Chất lượng của các thành phần cơ bản đầu tiên dường như là một vấn đề quan trọng.
Chất lượng gluten có thể quan trọng như lượng gluten, như Inoue và Bushuk (1992) đã chỉ ra. Bột
có gluten cao hơn thường được khuyên dùng cho bột đông lạnh (tức là cao hơn 12%). Điều này có
thể đạt được bằng cách sử dụng hỗn hợp bột mì cụ thể hoặc bằng cách thêm gluten quan trọng (Wang
và Ponte, 1995, 1994).
Một điểm đáng quan tâm khác là men. Lượng men thường cao hơn đối với bột đông lạnh; thường
được nhân với hệ số 2. Tuy nhiên, các nghiên cứu cụ thể đã tập trung vào sự phát triển của nấm
men chịu lạnh (Stecchini và cộng sự, 2002; Baguena và cộng sự, 1991; Gelinas và cộng sự, 1994;
Oda và cộng sự, 1986). . Các đặc tính cụ thể của nấm men dường như rất quan trọng như hàm lượng
trehalose (Meric và cộng sự, 1995) hoặc hàm lượng lipid (Murakami và cộng sự, 1996; Gelinas và
cộng sự, 1991). Các chất cải tiến để nướng bánh thường được sử dụng và được làm từ hỗn hợp các
thành phần được chọn lọc như amylase cụ thể, gluten và axit ascorbic. Những hỗn hợp như vậy được
các công ty chuyên biệt phát triển và điều chỉnh liên tục và chúng khác nhau tùy theo chất lượng
của bột mì (ví dụ, thời tiết ẩm ướt trong quá trình trồng trọt có thể phát triển hoạt tính
amylase cao hơn, thời tiết khô hơn có thể khiến tinh bột bị hư hỏng nhiều hơn và có thể có 'độ
bền' tốt hơn của bột do lượng và chất lượng gluten được điều chỉnh). Hỗn hợp cũng được phát triển
cho các ứng dụng cụ thể như bột đông lạnh và các ứng dụng nướng một phần.
Amylase tạo điều kiện giải phóng đường tự do cho quá trình lên men. Gluten và axit ascorbic làm
cho tính lưu biến của bột có khả năng chịu lạnh tốt hơn. Một nghiên cứu cụ thể (Rouill'e và cộng
sự, 2000) cho thấy tác động tổng hợp của thời gian trộn, axit ascorbic và α-amylase lên các thông
số chất lượng được chọn (tốc độ lên men, khối lượng bánh mì). Họ quan sát thấy khối lượng bánh
mì có mối tương quan thuận chiều không chỉ với lượng axit ascorbic mà còn với thời gian trộn.
Các thông số kỹ thuật khác, chẳng hạn như chiều dài của thanh bột ở cuối máy đúc, cho thấy bột
đàn hồi hơn khi có lượng axit ascorbic cao hơn.
Chất làm ngắn và chất nhũ hóa đã thu hút rất nhiều sự quan tâm (Matuda và cộng sự, 2005). Các
chất nhũ hóa thường gặp nhất là este diacetyl tartrate của monoglyceride (DATEM) và este sucrose.
Những chất như vậy hầu hết được kết hợp với việc sử dụng rút ngắn (El-Hady và cộng sự, 1999).
Chúng có tác dụng kết hợp và giúp tạo ra các bong bóng khí bám vào bột trong quá trình trộn và
phát triển trong quá trình lên men, nhỏ hơn và nhiều hơn (Zounis et al., 2002), giúp bột có khả
năng chịu lạnh tốt hơn. (Ribotta và cộng sự, 2004, trang 37, 38). Điều này cũng dẫn đến kết cấu
vụn xốp hơn (nhiều ô có đường kính đồng đều). Loại vụn 'có bọt' như vậy chưa được nghiên cứu cho
các sản phẩm cụ thể như bánh mì Pháp (bánh mì giòn) mà người tiêu dùng mong đợi là loại vụn có
cấu trúc phế nang không đều.
Gần đây, việc sử dụng gôm và hydrocolloid đã thu hút nhiều nỗ lực nghiên cứu. Một trong những
vai trò được mong đợi của hydrocoloid là cố định nước nhằm giảm lượng nước 'đóng băng' (hoặc
nước đóng băng tự do) trong bột, dẫn đến khả năng chịu đựng được bảo quản được cải thiện. Một số
nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hydrocolloid cũng có thể có tác dụng làm thoái hóa tinh bột
(Ribotta và cộng sự, 2004, trang 39). Việc sử dụng hydrocolloid trong bột đông lạnh có xu hướng
cải thiện độ ổn định của chúng trong quá trình bảo quản. Ribotta và cộng sự. (2004) quan sát
thấy guar gum và DATEM cải thiện khối lượng và kết cấu bánh mì và dẫn đến giảm tỷ lệ ôi thiu.
Tuy nhiên, họ không thể cân bằng tác động tiêu cực của việc bảo quản đông lạnh lên cấu trúc vi mô của bột.
Do đó, hydrocoloid được cho là chủ yếu tương tác với sự phân bố nước trong bột và với tính lưu
biến của bột, về nguyên tắc mang lại khả năng chịu đựng tốt hơn khi bảo quản đông lạnh.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 189
9.1.3 Bánh mì nướng một phần đông lạnh
9.1.3.1 Giới thiệu
Thị phần bánh mì nướng một phần đông lạnh ngày càng tăng và sản phẩm này có thể coi là câu chuyện thành
công của BOT. Điều này có lẽ là do sự tiện lợi của nó và vì công nghệ này được kiểm soát ở cấp độ công
nghiệp. Do đó, quá trình sản xuất của nó có thể được quản lý bằng các quy trình và mục tiêu chất lượng
được xác định rõ ràng, và quá trình chuyển đổi cuối cùng của nó đòi hỏi nhân viên được đào tạo ở mức tối
thiểu. Người ta cũng có thể đề cập rằng khái niệm 'đông lạnh và nướng một phần' này áp dụng cho một số
sản phẩm khác như pizza đông lạnh, bánh quiche và bánh nướng.
Các tài liệu tham khảo liên quan đến bánh mì nướng một phần đông lạnh rất khan hiếm. Có một số tài
liệu tham khảo bằng tiếng Pháp liên quan đến sản phẩm này nhưng thông tin có được vẫn còn rất chung
chung (Anony-mous, 1988, 2002). Bằng sáng chế của Pháp (LeDuff, 1985) liên quan đến quá trình nướng từng phần.
Bằng sáng chế này chủ yếu liên quan đến điều kiện nướng bánh; nó mô tả cấu hình nhiệt độ nướng được tối
ưu hóa phù hợp với việc sản xuất bánh mì nướng một phần. Monzie (2003) trình bày số liệu cụ thể về các
loại bánh mì đặc biệt (bánh mì dân tộc). Bánh mì nướng một phần thực sự có thể mang lại cho các cửa hàng
khả năng bán một số loại bánh mì mà không gặp phải những hạn chế (như trong trường hợp nướng bằng tay)
trong việc điều chỉnh sản xuất theo nhu cầu của người tiêu dùng.
Các vấn đề cụ thể (sự tách rời) có thể nảy sinh khi các loại ngũ cốc hoặc hạt được phủ lên bề mặt
bánh mì dân tộc. Một nghiên cứu công nghệ được thực hiện bởi Bonnardel và Maitre (1988) đã chứng minh
rằng quá trình nướng một phần gây ra sự mất nước cao hơn so với nướng trực tiếp thông thường (4% so với
2,5%). Các tác giả này đã so sánh các điều kiện nướng khác nhau (10 phút/210
170
C, 15 phút/190
C, 20 phút/
C) và quan sát thấy rằng lượng nước mất đi tăng theo thời gian của quá trình nướng. Gần đây hơn,
Leuschner et al. (1998) và Leuschner và cộng sự. (1999) đã nghiên cứu tác động của việc bảo quản đến
chất lượng vi sinh vật và sự phân bố độ ẩm của bánh mì nướng một phần.
Sự giảm chất lượng trong quá trình bảo quản đông lạnh đã được đánh giá bởi Vulicevic et al. (2004)
trong một thử nghiệm kéo dài 9 tháng. Sự thay đổi về chất lượng trong tháng bảo quản đầu tiên có thể
chấp nhận được nhưng sau đó nó càng xuống cấp. Tác động của việc bảo quản đông lạnh cũng được Barcenas
và cộng sự nghiên cứu. (2003). Các mẫu bột thu nhỏ được đặt trong chảo DSC và được bảo quản ở
18
C
trong 7, 15 và 30 ngày. Chúng được nướng tại chỗ và được giữ làm mẫu 'bánh mì' và bảo quản ở nhiệt độ
4
C trong 2, 4 và 7 ngày. Sự thoái hóa của amylopectin, một dấu hiệu cho thấy bánh mì bị ôi thiu, tăng
lên trong quá trình bảo quản ở 4
C sau lần nướng cuối cùng và sau đó ổn định sau 7 ngày bảo quản. Người
ta quan sát thấy hiện tượng ôi thiu này tăng lên khi thời gian bảo quản tăng lên. Carr và Tadini (2003)
đã nghiên cứu tác động của lượng men và chất cô đặc thực vật lên chất lượng cảm quan và kết cấu của bánh
mì nướng một phần đông lạnh. Việc tăng lượng men sẽ làm cho mẩu bánh xốp hơn, trong khi việc tăng lượng
men sẽ làm cho mẩu bánh mềm hơn. Leuschner và cộng sự. (1997) đã nghiên cứu tối ưu hóa các thông số
nướng cho bánh mì nướng một phần.
9.1.3.2 Vỏ bánh mì nướng một phần
Một trong những vấn đề về chất lượng đối với các sản phẩm đông lạnh nướng một phần là chất lượng của vỏ
bánh về màu sắc, độ bóng và độ giòn, đôi khi hiện tượng bong tróc vỏ bánh (vỏ bánh hay còn gọi là bong
vỏ bánh) được ngành nhắc đến. Có rất ít tài liệu có sẵn về vấn đề này. Lớp vỏ là một phần rất đặc biệt
của món bánh cuộn giòn (thường là bánh mì baguette kiểu Pháp) và có thể chứa tới 1/3 chất khô. Quá trình
xử lý thủy nhiệt đối với bánh mì trong quá trình nướng được áp dụng cho vùng vỏ khô, nơi vẫn còn tinh
bột chưa hồ hóa.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
190 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Hiệu ứng kẹp trên đầu
Quăn ở hai bên sườn
Hình 9.1 Sơ đồ thể hiện tác động của sự co lại của vụn bánh mì trong quá trình làm lạnh và đông lạnh bánh mì.
Hiệu ứng kẹp đang phát triển trên đầu cuộn giòn. Song song đó, sự co lại của vụn bánh gây ra sự cong của bề
mặt sườn của sản phẩm, có lớp vỏ mỏng hơn và do đó khả năng chịu lực cơ học kém hơn.
hiện tại. Điều này ảnh hưởng đến nhận thức cảm quan của người tiêu dùng và cả giá trị dinh dưỡng của bánh mì.
Tác động của các điều kiện quy trình đến sự bong tróc của lớp vỏ đã được nghiên cứu bởi LeBail et al. (2005).
Ảnh hưởng của điều kiện lên men (độ ẩm không khí 50% và 90% ở 27
(độ ẩm không khí 50–55% và 90–95% ở 20
trung tâm 35
C, 45
C hoặc 55
C), điều kiện làm lạnh sau khi nướng một phần
C) và điều kiện đông lạnh (đông lạnh bằng không khí, bánh mì nhiệt độ
C ở lối vào tủ đông) trên lớp vỏ bong tróc của bánh mì nướng một phần đã được
nghiên cứu. Độ bong tróc của vỏ bánh được đánh giá bằng cách nghiền nát một chiếc bánh mì baguette ở mặt trên và
mặt bên rồi thu thập các mảnh vỏ bánh. Độ bong tróc của lớp vỏ được định lượng từ tỷ lệ khối lượng của lớp vỏ và
bánh mì. Một quy trình thiết kế thử nghiệm đã được sử dụng để so sánh ảnh hưởng tương đối của các tham số đã
chọn. Người ta nhận thấy rằng điều kiện làm lạnh sau khi nướng một phần là thông số ảnh hưởng lớn nhất đến độ
bong tróc của vỏ bánh. Điều này cho thấy rằng việc làm lạnh chỉ đứng thứ hai về tầm quan trọng trong nguyên nhân
gây ra hiện tượng bong tróc vỏ bánh. Các thông số khác không có ảnh hưởng đáng kể; tuy nhiên, hiện tượng bong
tróc đã được giảm thiểu bằng cách đặt sản phẩm vào tủ đông ở nhiệt độ
35
C thay vì ở nhiệt độ cao hơn. Nghiên
cứu này cho thấy độ bong tróc của vỏ bánh sẽ giảm nếu độ ẩm không khí cao hơn được sử dụng trong quá trình lên
men và làm lạnh. Các tác giả quan sát thấy kích thước của vảy vỏ tăng khi tỷ lệ bong vỏ tăng. Một quan sát quan
trọng là mặc dù lớp vỏ bong tróc chỉ được bộc lộ hoàn toàn trong quá trình nướng cuối cùng, nhưng hiện tượng này
có thể được dự đoán trước và có thể nhìn thấy rõ ràng ở cuối quá trình đóng băng. Hai giả thuyết được các tác
giả đưa ra để giải thích hiện tượng bong tróc vỏ trái đất;
Giả định (a): Nồng độ băng bên dưới lớp vỏ Giả định (b): Một
vấn đề cơ nhiệt giữa lớp vỏ và mảnh vụn.
Giả định đầu tiên được đưa ra bởi thực tế là trong quá trình đông lạnh, phần giữa của bánh mì vẫn nóng trong một
khoảng thời gian nhất định trong khi mặt trước đông lạnh đang di chuyển khỏi bề mặt bánh mì.
Tình trạng này tạo ra một gradient áp suất hơi mạnh, dẫn đến sự khuếch tán hơi ẩm từ các vị trí ấm hơn (trung
tâm) đến vị trí mát hơn (phía trước đóng băng). Sự tích tụ băng ở mặt trước đóng băng có thể khiến bề mặt tiếp
xúc giữa mảnh vụn và lớp vỏ chịu áp lực cơ học.
Giả định này đã được nghiên cứu bởi Hamdami et al. (2004a, 2004b, 2004c); họ phát hiện ra rằng lượng nước nhỏ
được thu thập bởi mặt trước đóng băng không đủ đáng kể để được coi là nguyên nhân gây bong tróc lớp vỏ.
Giả định thứ hai được đưa ra bởi thực tế là bánh mì co lại trong quá trình làm lạnh và đông lạnh. Thực tế
này có thể được nhìn thấy trên bánh mì nướng, đặc biệt là trên các cạnh của bánh mì baguette (bề mặt cuộn tròn).
Lớp vỏ bong tróc chủ yếu xảy ra ở hai bên sườn và trên đầu bánh mì baguette.
Sơ đồ được đề xuất trong Hình 9.1 giải thích hiệu ứng kẹp phát triển ở các đầu và độ cong của các cạnh có độ dày
lớp vỏ mỏng hơn và do đó cả hai dẫn đến biến dạng do sự co lại của mảnh vụn.
Machine Translated by Google
17:38
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 191
Bằng chứng về sự co lại của mảnh vụn lần đầu tiên được đánh giá bằng cách sử dụng hình ảnh
cộng hưởng từ (MRI) bởi Lucas et al. (2005). Họ nhận thấy biên độ tín hiệu MRI tăng lên bên dưới
lớp vỏ trong quá trình làm lạnh và đóng băng; họ cho rằng đó là do sự cô đặc của vật liệu vỏ vụn.
Gần đây hơn, Ribotta và LeBail (2007c) đã nghiên cứu tác động của các enzym chọn lọc đến sự co
lại của vụn bánh. Biến dạng tương đối tương ứng với sự co lại của mảnh vụn có thể đạt tới vài
phần trăm trong giai đoạn làm lạnh và đóng băng. Sự căng thẳng (sự co lại của mảnh vụn) dường
như có liên quan đến hiện tượng thoái hóa tương ứng với sự kết tinh lại của các đại phân tử bị
hồ hóa trong quá trình nướng. Sự co lại của mảnh vụn làm cho lớp vỏ chịu áp lực. Sự co lại dừng
lại khi mảnh vụn đạt đến nhiệt độ chuyển thủy tinh.
Trong nghiên cứu này, độ co của mảnh vụn được nghiên cứu bằng cách sử dụng Máy phân tích cơ học
động hoạt động như một máy đo độ giãn nở. Một mảnh vụn (dày 8 mm) được quét nhiệt độ (3
phút) từ 20
C đến
70
C mỗi
C trong khi sự co lại của mảnh vụn được ghi lại liên tục.
Nghiên cứu bổ sung (Ribotta và LeBail, 2007c) cho thấy rằng sự co lại của mảnh vụn dường như
có liên quan đến quá trình kết tinh lại amylose, xảy ra trong quá trình làm lạnh sau nướng.
Các công cụ hỗ trợ công nghệ cụ thể như enzym hoặc các điều kiện xử lý thích hợp có thể làm giảm
độ co của mảnh vụn; công việc này đang được tiến hành. Có vẻ như quá trình nướng càng nhẹ nhàng
thì độ co của vụn bánh càng lớn. Do đó, tối ưu hóa điều kiện nướng một phần cũng có thể là mục
tiêu của nghiên cứu tiếp theo.
9.1.3.3 Kết luận về bánh mì nướng một phần đông lạnh
Có thể dễ dàng nhận thấy việc sản xuất bánh mì nướng một phần đông lạnh chất lượng cao vẫn là
một thách thức đối với ngành thực phẩm. Khái niệm về chất lượng thay đổi từ nước này sang nước khác.
Kết cấu của lớp vỏ rõ ràng là đặc điểm trung tâm khó kiểm soát; có thể mỗi bước của quy trình
đều có vai trò riêng đối với chất lượng lớp vỏ cuối cùng. Chất lượng của bột, điều kiện trộn,
điều kiện lên men, điều kiện bột nhào khi kết thúc quá trình lên men, điều kiện nướng một phần,
điều kiện làm lạnh, điều kiện đông lạnh, điều kiện bảo quản, điều kiện nướng cuối cùng là các
thông số quy trình có thể ảnh hưởng đến chất lượng cuối cùng của lớp vỏ. Công thức cũng rất quan
trọng và có thể cần điều chỉnh từ các công thức truyền thống để sản xuất bánh nướng bán phần
đông lạnh.
9.1.4 Làm đông lạnh bột nhào đã lên men một phần
Bột lên men một phần (còn được gọi là 'làm sẵn' hoặc 'lò nướng') đã xuất hiện trên thị trường
trong thập kỷ qua và trở nên đặc biệt phổ biến trong 5 năm qua. Mục tiêu của việc sử dụng bột
lên men một phần là tạo ra sản phẩm có thể chuyển trực tiếp từ tủ đông sang lò nướng một cách lý
tưởng.
Thông thường, thiết bị đông lạnh bằng khí nổ thông thường được sử dụng để đông lạnh bột nhào
được ưu tiên. Tài liệu khuyến cáo nên sử dụng tốc độ đông lạnh cao và do đó nên sử dụng tủ đông
hiệu quả. Có thể sử dụng đông lạnh đông lạnh, mặc dù chi phí vận hành của thiết bị này khó có
thể bù đắp được bằng giá thành thấp của các sản phẩm bánh.
Mức độ lên men trước khi đông lạnh đóng một vai trò quan trọng. Cấu trúc của bột, được tạo
thành từ các tế bào kín sẽ sụp đổ do sự co lại của khí trong quá trình đóng băng và. khối lượng
bị mất phải được phục hồi trong giai đoạn rã đông và nướng. Hanneforth và cộng sự. (1994) đề
xuất tỷ lệ lên men từ 1/3 đến 1/2 so với lên men hoàn toàn (tỷ lệ thể tích giữa bột không đông
lạnh và bột lên men). Công trình nghiên cứu được thực hiện bởi Rasanen (1998) đã điều tra độ ổn
định bảo quản đông lạnh của bột bánh mì đông lạnh lên men trước trong quá trình bảo quản đông
lạnh trong 14 ngày ở
20
C . Thời gian lên men ngắn hơn (25 phút so với
Machine Translated by Google
17:38
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
192 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 9.2 Các điều kiện thí nghiệm dùng để đánh giá tác động của thời gian chuẩn bị đối với bánh mì
khối lượng trong trường hợp bột bánh mì đông lạnh lên men một phần.
Thời gian đạt
Nhiệt độ
Thời gian chuẩn bị
Cuộc thí nghiệm #
đóng băng (
18
C
ở trung tâm (phút)
C)
1h
20
1 2
1h
40
32
3
2h
20
103
4
2h
40
39
5
1 h 30 phút
30
45
6
1 h 30 phút
30
43
7
1 h 30 phút
30
48
86
Nguồn: LeBail A., chưa xuất bản.
40 phút) trước khi đông lạnh đã cải thiện độ ổn định đông-tan của bột đông lạnh với tỷ lệ 20%.
tăng khối lượng ổ bánh, cấu trúc lỗ chân lông đồng đều hơn và mạng lưới gluten dày hơn xung quanh
bọt khí, làm cho chúng có khả năng chống lại áp lực đóng băng tốt hơn. Không có sự khác biệt về độ ổn định lưu trữ
bột đông lạnh được quan sát ngay sau 25 và 40 phút ưu tiên với
hầu hết các thiệt hại (được biểu thị bằng tác động lên khối lượng bánh mì cuối cùng) xảy ra trong quá trình
tuần đầu tiên bảo quản. Độ ẩm giảm (âm 2% so với hàm lượng tối ưu trong
bột tươi) dẫn đến khối lượng cao hơn. Việc sử dụng hydrocolloid cũng được đánh giá là một
giải pháp để giảm thiểu sự mất nước của bột bằng cách làm đá thô (tăng giá trị trung bình
kích thước của tinh thể băng) trong quá trình bảo quản đông lạnh. Để biết thêm chi tiết về công việc này, xem Rasanen et al.
(1995) và Rasanen và cộng sự. (1997).
LeBail (chưa được xuất bản) đã thực hiện một loạt thí nghiệm cụ thể để đánh giá các điều kiện của quy
trình đối với bột lên men một phần. Các điều kiện xử lý thí nghiệm được trình bày trong
Bảng 9.2. Chứng minh trước là từ 1 giờ (một nửa thời gian chứng minh tối ưu) đến 2 giờ (đầy đủ
thời gian chứng minh tối ưu). Công thức bột gồm 100 g bột mì (loại 55), 58 g nước, 2,2 g muối và
3g men nén. Quá trình lên men ("chứng minh") được thực hiện trong tủ lên men
ở 30
C với độ ẩm tương đối là 80%. Quá trình lên men trước là 1, 1,5 hoặc 2 giờ
và quá trình lên men cuối cùng tương ứng sau khi bảo quản đông lạnh là 1 giờ, 30 phút hoặc
0 phút sao cho tổng thời gian lên men (bao gồm cả thời gian trước khi đông lạnh và sau khi đông lạnh) là
2 giờ. Tổng thời gian lên men là 2 giờ này không bao gồm thời gian rã đông
sau khi bảo quản đông lạnh. Bộ chuyển đổi độ dịch chuyển được sử dụng để đo sự giãn nở của
bột trong quá trình lên men (xem hình 9.2). Biểu đồ giãn nở điển hình của bột được trình bày trong
Hình 9.3. Quá trình đông lạnh được thực hiện trong đường hầm khí nổ (tốc độ không khí 4 m /s) ở
40
C; que bột được rút ra khi nhiệt độ trung tâm trở thành
20
20
C hoặc
C. Bột
đã được rã đông trong tủ lên men và được coi là hoàn thành khi trung tâm của
thanh bột (bánh mì baguette có đường kính 3,2 cm sau khi tạo hình) là 20
trong 1 ngày ở
20
C. Bộ nhớ cũ là
C để tập trung vào tác động của sự đóng băng . Quá trình nướng được thực hiện ở nơi thông gió
lò nướng ở nhiệt độ 230
C. Tổng thời gian nướng là 15 phút khi phun hơi nước lúc đầu
nướng và mở lò chiết sau 5 phút.
Kết quả thí nghiệm cho thấy tốc độ đông lạnh càng thấp thì bột càng cao.
sụp đổ trong quá trình đóng băng. Song song đó, tỷ lệ giãn nở trong quá trình lên men càng cao
trước khi đông lạnh, độ xẹp của bột trong quá trình đông lạnh càng cao. Những kết quả này hợp lý như
đông lạnh nhanh cho phép khối bột ổn định và tạo ra khối bột được bảo quản tốt hơn nhiều
âm lượng. Tỷ lệ giãn nở cao hơn trước khi đông lạnh dẫn đến bột dễ vỡ hơn với độ đàn hồi cao hơn
tỷ lệ khí. Do đó, sự co lại cao hơn được mong đợi trong quá trình đóng băng. Một thiết kế thử nghiệm có
được sử dụng để đánh giá sự tương tác của các tham số đã chọn. Khối lượng bánh mì cao nhất là
thu được với tốc độ đông lạnh cao nhất và thời gian lên men trước thấp nhất.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 193
Hệ thống thu thập dữ liệu
đầu dò dịch chuyển
Que bột
Người giữ bột
Hình 9.2 Sơ đồ thể hiện mặt cắt ngang của các que bột được lắp vào giá đỡ bột. Sự dịch chuyển
đầu dò được sử dụng để đo độ giãn nở theo chiều dọc của thanh bột một cách liên tục.
Tăng đường
Không đông lạnh
kính (cm)
Đông lạnh ở
40°C
Đông lạnh ở
20°C
GNÓĐ
3
2,5
2
Chứng minh trước
1,5
1
0,5
Chứng minh cuối cùng
0
0
50
100
150
200
Thời gian (phút)
0,5
Hình 9.3 Độ giãn nở (tăng theo chiều dọc) của que bột trong trường hợp ưu tiên ủ 60 phút sau đó
bằng cách bảo quản đông lạnh trong 1 ngày ở
20
C và lên men lần thứ hai trong 60 phút. Biểu đồ không hiển thị
giai đoạn rã đông trước lần chứng minh cuối cùng thứ hai. Quá trình lên men dừng lại khi đường kính tăng
là khoảng 20 mm (tỷ lệ giãn nở thể tích tổng thể là 2,5 đối với đường kính ban đầu là 3,2 cm). Một cao hơn
thể tích cuối cùng khi kết thúc quá trình lên men kéo dài 2 giờ được quan sát thấy có tốc độ đông lạnh nhanh nhất. Một điều đáng kể
thấy giảm thể tích so với lên men trực tiếp (điều kiện không đông lạnh).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
194 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Một trong những vấn đề khác đối với bột đông lạnh lên men trước là trong quá trình lên men,
bột có xu hướng bị mất nước, dẫn đến nhiệt độ đóng băng ban đầu giảm.
Nhiệt độ đóng băng ban đầu của bột là khoảng
của bề mặt thanh bột có thể giảm vài
3
C/ 4
C; do đó, nhiệt độ đóng băng ban đầu
C do mất nước. Trong quá trình bảo quản đông lạnh, sự
đứt gãy của chuỗi lạnh có thể gây ra sự tan băng một phần bề mặt của các que bột, khiến chúng
có thể dính lại với nhau. Sự cố như vậy sẽ dẫn đến lớp vỏ không được chấp nhận trong thành phẩm.
9.1.5 Kết luận
Ngành công nghiệp này đã phát triển một số công nghệ làm bánh để duy trì càng nhiều công nghệ
và bí quyết ở cấp độ công nghiệp càng tốt, nhằm đảm bảo kiểm soát tốt chất lượng cuối cùng của
sản phẩm. 'Công nghệ nướng bánh' này đang tăng khoảng 10% mỗi năm trong khi tỷ lệ nướng bằng
tay đang giảm. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn còn những vấn đề về chất lượng và nhu cầu năng
lượng cao, xấp xỉ gấp đôi so với nhu cầu nướng bề mặt. Do đó, các sản phẩm mới như bột đông
lạnh lên men trước đã xuất hiện trên thị trường trong thập kỷ qua. Tuy nhiên, các công nghệ
cải tiến mới vẫn được kỳ vọng sẽ nâng cao sự tiện lợi, chất lượng cảm quan và giảm nhu cầu năng
lượng của các sản phẩm này.
9.2 TRÁNG MIỆNG ĐÔNG LẠNH
Phần này mô tả các món tráng miệng đông lạnh, nhưng cuộc thảo luận sẽ chỉ giới hạn ở những món
tráng miệng được tiêu thụ đông lạnh, ví dụ như kem và các dạng ít béo của nó: sữa chua đông
lạnh, nước trái cây và kem hấp. Những món tráng miệng này thường chứa các nguyên liệu từ sữa
và được đông lạnh trong tủ đông có bề mặt nhẵn. Ngoài ra, có một số loại món tráng miệng có
thể đông lạnh, bao gồm các món tráng miệng làm bánh (bánh ngọt, bánh nướng, v.v. – không nướng,
nướng sẵn hoặc ăn liền), sữa trứng và bánh pudding làm từ tinh bột hoặc gelatin, nguyên liệu
và trái cây đã chế biến sẵn, lớp phủ ngọt trên bề mặt, v.v. Những sản phẩm này đều có đặc điểm
là rã đông trước khi tiêu thụ. Ở những sản phẩm này, các bước cấp đông phải được tối ưu hóa để
duy trì các thông số chất lượng vốn có của sản phẩm gốc trước khi cấp đông, nhằm cung cấp cho
người tiêu dùng sản phẩm cuối cùng không bị ảnh hưởng bởi quá trình cấp đông. Giống như hầu
hết các sản phẩm đông lạnh khác, thời gian cấp đông và nhiệt độ bảo quản là những thông số quan
trọng nhất cần được tối ưu hóa. Sự đóng băng nhanh chóng thúc đẩy các tinh thể băng nhỏ, giúp
giảm thiểu sự phá vỡ cấu trúc và sự phân bố nước. Nhiệt độ bảo quản thấp và ổn định duy trì
lượng tinh thể băng này bằng cách giảm thiểu quá trình kết tinh lại băng. Món tráng miệng
thường gặp khó khăn do công thức chế biến do hàm lượng đường cao. Điều này tạo ra điểm đóng
băng thấp do tác động của chất tan và nồng độ đóng băng, dẫn đến hàm lượng nước chưa đóng băng
cao ở nhiệt độ bảo quản thông thường, so với các sản phẩm như rau hoặc thịt. Vì vậy, điều đặc
biệt cấp thiết là món tráng miệng phải được duy trì ở nhiệt độ bảo quản và phân phối thấp nhất
có thể. Các thành phần chức năng, chẳng hạn như chất ổn định polysaccharide hoặc tinh bột biến
tính, có thể được sử dụng để giúp kiểm soát quá trình tái phân phối nước và tái kết tinh băng.
Phần còn lại của phần này sẽ tập trung vào các món tráng miệng được dùng đông lạnh, với phần
thảo luận cụ thể về kem, trừ khi có ghi chú khác. Độc giả có thể tham khảo Goff (2002, 2003,
2006), Marshall et al. (2003) và Goff và Hartel (2006) để biết thêm thông tin chi tiết hơn
những thông tin được cung cấp ở đây.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 195
Bảng 9.3 Phạm vi thành phần điển hình của các thành phần được sử dụng trong hỗn hợp món tráng miệng đông lạnh khác nhau
công thức.
Thành phần
đá cao cấp
Đá
kem
kem kem
Chất béo sữa
kem sữa chua Sherbet
14–16
10–14
6–10
2–6
0–2
8–10
10–11
11–12
11–12
2–5
9–12
10–16
10–16
10–16
10–16
20–25
10–16
Chất rắn sữa không béo
Sucrose
Đông cứng
Đá nhẹ Ít béo
0–3
Chất rắn xi-rô ngô
0–4
4–6
4–6
4–6
0–10
4–6
Chất ổn định/chất nhũ hóa
0–0,3
0–0,5
0–0,5
0–0,5
0–0,5
0–0,5
Tổng chất rắn
40–45
36–40
32–36
28–32
25–32
28–32
(100 – hàm lượng nước)
9.2.1 Thành phần
Phạm vi của các biến số về thành phần được tìm thấy trong hầu hết các công thức hỗn hợp món tráng miệng từ sữa đông lạnh
được thể hiện trong Bảng 9.3. Thành phần của các sản phẩm tráng miệng từ sữa đông lạnh ở hầu hết các nước là
được tiêu chuẩn hóa và quy định.
9.2.1.1 Chất béo
Hàm lượng chất béo là chỉ số đánh giá chất lượng và/hoặc giá trị của kem. Chất béo
thành phần của hỗn hợp làm tăng hương vị đậm đà của kem, tạo ra hương vị đặc trưng
kết cấu mịn bằng cách bôi trơn vòm miệng, góp phần tạo nên cấu trúc và hỗ trợ
tạo ra đặc tính nóng chảy mong muốn. Chất béo sữa – từ kem, bơ ngọt (không muối), đông lạnh
kem, hỗn hợp sữa đặc hoặc kem whey – là nguồn chất béo chính và duy nhất cho sữa
công thức kem. Chất béo thực vật cũng có thể được sử dụng làm nguồn chất béo trong kem không sữa.
Hỗn hợp các loại dầu thường được sử dụng trong sản xuất kem để đạt được các đặc tính vật lý,
hương vị, tính sẵn có và chi phí. Dầu hạt cọ, dầu dừa, dầu cọ, dầu hướng dương, dầu đậu phộng,
các phần phân đoạn của chúng và các phần tương ứng được hydro hóa của chúng đều được sử dụng ở một mức độ nào đó. Bất kể
của nguồn, điều quan trọng là một lượng đáng kể chất béo phải được kết tinh vào thời điểm đó.
đánh/đông lạnh. Trong quá trình đông lạnh kem, nhũ tương chất béo tồn tại trong hỗn hợp
sẽ kết lại một phần hoặc mất ổn định do sự có mặt của các tinh thể chất béo, chất nhũ hóa
hoạt động, kết hợp không khí, kết tinh băng và độ cắt cao trong tủ đông, do đó thiết lập một
mạng lưới chất béo ba chiều xuyên suốt sản phẩm giúp giữ không khí và tạo hình dạng
duy trì và khả năng chống tan chảy.
9.2.1.2 Chất rắn sữa không béo
Chất rắn sữa không béo (SNF) hoặc chất rắn huyết thanh có chứa lactose, casein, whey protein,
khoáng chất (tro), vitamin, axit, enzym và khí của sữa hoặc các sản phẩm sữa mà từ đó
chúng đã được bắt nguồn. Các protein rất cần thiết cho sự đóng góp chức năng của chúng trong quá trình nhũ
hóa, sục khí và khả năng giữ nước/tăng cường độ nhớt. Thừa lactose,
tuy nhiên, có thể dẫn đến các vấn đề do giảm điểm đóng băng quá mức hoặc làm đông cứng lactose, dẫn đến
khiếm khuyết về kết cấu. Vì vậy, nên chọn nguồn SNF để tối ưu hóa
chức năng của protein nhưng hạn chế hàm lượng lactose. Theo truyền thống, nguồn sữa SNF tốt nhất cho
sản phẩm chất lượng cao là sữa tươi cô đặc hoặc sấy phun nhiệt độ thấp
sữa bột gầy. Những loại khác bao gồm những loại có chứa protein sữa nguyên chất (ví dụ như sữa cô đặc hoặc
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
196 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
sữa đặc có đường nguyên chất, protein sữa cô đặc, sữa tách bơ khô hoặc cô đặc), những loại có chứa
casein (ví dụ: natri caseinat) hoặc những loại có chứa protein whey (ví dụ: whey khô hoặc cô đặc,
whey protein cô đặc, whey protein cô lập).
9.2.1.3 Chất ngọt
Chất làm ngọt cải thiện kết cấu và độ ngon miệng của kem cũng như tăng hương vị. Khả năng hạ thấp
điểm đóng băng của dung dịch của chúng mang lại biện pháp kiểm soát mối quan hệ nhiệt độ-độ cứng.
Chất làm ngọt phổ biến nhất là sucrose, đơn độc hoặc kết hợp với các loại đường khác. Khi xác định
hỗn hợp chất ngọt thích hợp để sử dụng, độ ngọt, điểm đóng băng và sự đóng góp vào tổng chất rắn tất cả đều phải được xem xét. Sucrose và lactose thường xuất hiện nhiều nhất trong kem ở trạng thái
siêu bão hòa hoặc dạng thủy tinh, với rất ít tinh thể. Trong nhiều công thức kem, chất làm ngọt có
nguồn gốc từ xi-rô ngô được thay thế cho toàn bộ hoặc một phần sucrose. Việc sử dụng các sản phẩm
thủy phân tinh bột ngô (xi-rô ngô hoặc chất rắn glucose) trong kem nhìn chung được cho là mang lại
độ mịn cao hơn bằng cách góp phần tạo nên cơ thể săn chắc và dai hơn, mang lại đặc tính tan chảy
tốt hơn, giảm khả năng sốc nhiệt, giúp cải thiện thời hạn sử dụng của thành phẩm và cung cấp nguồn
chất rắn tiết kiệm.
9.2.1.4 Phụ gia chức năng (chất ổn định, chất nhũ hóa)
Chất ổn định kem là một nhóm các thành phần hydrocolloid (thường là polysaccharides) được sử dụng
trong công thức kem để tạo độ mịn trong cấu trúc và làm chậm hoặc làm giảm sự phát triển của tinh
thể băng và lactose trong quá trình bảo quản, đặc biệt là trong thời kỳ biến động nhiệt độ, được
gọi là sốc nhiệt. . Vì vậy, bằng các biện pháp vật lý, chúng làm tăng thời hạn sử dụng của kem một
cách hiệu quả. Chúng cũng làm tăng độ nhớt của hỗn hợp, hỗ trợ huyền phù các hạt hương liệu trong
kem bán đông lạnh, tạo bọt ổn định dễ cắt và cứng ở thùng cấp đông để đóng gói, làm chậm quá trình
di chuyển hơi ẩm từ sản phẩm sang kem. gói hoặc không khí trong sản phẩm đông lạnh, đồng thời góp
phần ngăn chặn sự co rút thể tích của sản phẩm trong quá trình bảo quản. Các chất ổn định thường
được sử dụng bao gồm: kẹo cao su châu chấu (carob), kẹo cao su guar, carboxymethyl cellulose, natri
alginate, xanthan và gelatin. Mỗi chất ổn định có những đặc điểm riêng và thường hai hoặc nhiều
chất ổn định này được sử dụng kết hợp để tạo ra các đặc tính hiệp đồng với nhau và cải thiện hiệu
quả tổng thể của chúng. Carrageenan là một hydrocoloid thứ cấp được sử dụng để ngăn chặn sự phân
tách huyết thanh trong hỗn hợp, thường được thúc đẩy bởi một trong những chất ổn định khác. Do đó,
nó được tìm thấy trong hầu hết các hỗn hợp chất ổn định
Các chất hoạt động bề mặt phân tử nhỏ (chất nhũ hóa) thường được tích hợp với các chất ổn định
trong hỗn hợp pro-prietary nhưng chức năng và tác dụng của chúng rất khác so với các chất ổn định.
Chúng được sử dụng để: (a) cải thiện đặc tính thông khí của hỗn hợp; (b) sản xuất kem khi ép đùn có
đặc tính giữ hình dạng tốt (gọi là 'khô') để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo khuôn, ép đùn
theo ý thích và sản xuất sản phẩm mới lạ; (c) tạo ra bề mặt và kết cấu mịn hơn trong thành phẩm;
và (d) tạo ra sản phẩm có đặc tính giữ hình dạng tốt trong quá trình nấu chảy. Cơ chế hoạt động của
chúng có thể được tóm tắt như sau: chúng làm giảm sức căng bề mặt phân cách chất béo-nước trong hỗn
hợp, dẫn đến sự dịch chuyển protein khỏi bề mặt hạt chất béo, từ đó làm giảm tính ổn định của hạt
chất béo thành sự kết tụ một phần xảy ra trong quá trình đánh bông. và quá trình đông lạnh, dẫn đến
sự hình thành cấu trúc chất béo tổng hợp trong sản phẩm đông lạnh, góp phần rất lớn vào kết cấu và
đặc tính tan chảy. Chất nhũ hóa dùng trong sản xuất kem có hai loại chính: mono- và di-glyceride và
sorbitan.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 197
este. Trong số đó, polysorbate 80 là chất thúc đẩy mạnh mẽ quá trình mất ổn định chất béo trong kem và
được sử dụng trong nhiều hỗn hợp chất ổn định/chất nhũ hóa thương mại.
9.2.1.5 Hương vị
Hương vị và màu sắc dạng lỏng, những thứ phải đồng nhất trong toàn bộ sản phẩm đông lạnh, được thêm
vào thùng hương vị trước khi cấp đông bề mặt cạo trong khi các hương vị dạng hạt được thêm vào sau cấp
đông. Mặc dù có rất nhiều hương vị dành cho kem nhưng vẫn có một số hạn chế, chẳng hạn như ảnh hưởng
của việc bổ sung hương vị lên độ ổn định của protein trong hỗn hợp (ví dụ như ethanol), ảnh hưởng đến
sự giảm điểm đóng băng (trong trường hợp nồng độ kem cao). hương vị đường), sự cân bằng hoạt độ nước
giữa kem đông lạnh và thành phần (vì nó ảnh hưởng đến sự di chuyển của nước), độ cứng của thành phần
hương vị ở nhiệt độ tiêu thụ sản phẩm, v.v.
9.2.2 Quy trình
Quá trình sản xuất của hầu hết các sản phẩm này là tương tự nhau. Nó liên quan đến việc chuẩn bị hỗn
hợp chất lỏng; đánh và đông lạnh hỗn hợp này một cách linh hoạt dưới lực cắt cao thành hỗn hợp sền sệt
mềm, bán đông lạnh; kết hợp các thành phần hương liệu vào hỗn hợp đông lạnh một phần này; đóng gói sản
phẩm và đông lạnh thêm (làm cứng) sản phẩm trong điều kiện tĩnh, không hoạt động.
Các tủ đông bề mặt quét (cạo) được sử dụng cho bước cấp đông đầu tiên, trong khi các tủ đông đối lưu
cưỡng bức, chẳng hạn như các phòng hoặc hầm phun khí, hoặc các tủ đông dẫn nhiệt dạng tấm được sử dụng
cho bước cấp đông thứ hai.
9.2.2.1 Trộn, thanh trùng, đồng nhất hóa và lão hóa
Hoạt động chế biến kem có thể được chia thành hai giai đoạn riêng biệt: hoạt động sản xuất hỗn hợp và
hoạt động cấp đông (Hình 9.4). Việc sản xuất hỗn hợp kem bao gồm các hoạt động đơn vị sau: kết hợp và
pha trộn các thành phần, thanh trùng theo mẻ hoặc liên tục, đồng nhất hóa và lão hóa. Các nguyên liệu
được lựa chọn để cung cấp các thành phần mong muốn, ví dụ như kem hoặc bơ để cung cấp chất béo, trên
cơ sở tính sẵn có, dễ xử lý, chất lượng và chi phí mong muốn. Cần phải có giải pháp đại số của công
thức vì nhiều thành phần cung cấp nhiều hơn một thành phần.
Thanh trùng được thiết kế để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh. Ngoài ra, nó còn có vai trò hữu ích trong
việc giảm tổng lượng vi khuẩn và hòa tan một số thành phần (protein và chất ổn định). Cả hai hệ thống
theo mẻ (>
69
C trong
30 phút) và liên tục (nhiệt độ cao–thời gian ngắn, HTST, >
80
C trong
15–
25 giây) đều được sử dụng phổ biến.
Đồng nhất hóa chịu trách nhiệm hình thành nhũ tương chất béo bằng cách ép hỗn hợp nóng đi qua một
lỗ nhỏ dưới áp suất 15,5–18,9 MPa (máy đo 2000–3000 psi), tùy thuộc vào thành phần của hỗn hợp. Cần có
các hạt chất béo nhỏ để thiết lập mức độ kết hợp từng phần chất béo thích hợp. Sự gia tăng lớn về diện
tích bề mặt của các cầu mỡ một phần là nguyên nhân hình thành màng cầu mỡ, bao gồm các vật liệu bị hấp
phụ làm giảm năng lượng tự do ở bề mặt của các cầu mỡ. Với chất đồng nhất một giai đoạn, các giọt chất
béo có xu hướng tụ lại khi các bề mặt chất béo trần tiếp xúc với nhau hoặc các phân tử hấp phụ được
chia sẻ. Do đó, van đồng nhất thứ hai thường được đặt ngay sau van thứ nhất với áp suất ngược là 3,4
MPa (máy đo 500 psi), cho phép có nhiều thời gian hơn để hấp phụ bề mặt xảy ra.
Thời gian ủ là 4 giờ hoặc lâu hơn sau quá trình xử lý hỗn hợp trước khi đông lạnh được khuyến nghị
để tạo ra kết cấu mịn hơn và sản phẩm có chất lượng tốt hơn. Nhiệt độ của hỗn hợp phải
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
198 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
công thức
-Béo, 10–16%
-Chất làm ngọt, 14–16%
-Chất nhũ hóa, 0,1–
-Sữa SNF, 9–12%
-Chất ổn định, 0,1–0,2%
0,2% -Nước, 60–64%
Thanh trùng hàng loạt
Đồng nhất hóa
làm mát
Pha trộn
Thanh trùng liên tục/Đồng nhất hóa/Làm mát
thành phần lỏng thành phần khô
kết hợp không khí
Đóng băng liên tục
Sự lão hóa
Bao bì
Đông lạnh/đánh bông hàng loạt
Bổ sung hương vị/màu sắc
Bổ sung hạt
Làm cứng
Lưu trữ/Phân phối
Hình 9.4 Sơ đồ quy trình sản xuất kem.
được duy trì ở mức thấp nhất có thể mà không bị đóng băng (<4
C). Lão hóa cho phép hydrat hóa
protein sữa và chất ổn định (độ nhớt tăng lên một chút trong thời kỳ lão hóa),
sự kết tinh của các hạt mỡ và sự sắp xếp lại màng tế bào. Tỷ lệ thích hợp của
chất rắn: chất béo lỏng phải đạt được ở giai đoạn này, một hàm số của nhiệt độ và chất béo trung tính
Thành phần của chất béo được sử dụng, như một nhũ tương kết tinh một phần cần thiết cho sự kết tụ một phần
trong các bước đánh bông và đông lạnh. Chất nhũ hóa thường thay thế protein sữa khỏi
bề mặt mỡ trong thời kỳ lão hóa.
9.2.2.2 Đóng băng động
Quá trình đông lạnh kem cũng bao gồm hai giai đoạn riêng biệt: chuyển hỗn hợp qua một thiết bị quét (cạo)bộ trao đổi nhiệt bề mặt trong điều kiện cắt cao để thúc đẩy quá trình kết tinh băng rộng rãi
và kết hợp không khí; và đông lạnh kem đóng gói trong điều kiện thúc đẩy
đông lạnh nhanh và kích thước tinh thể băng nhỏ. Quá trình đông lạnh và đánh bông đồng thời
là một trong những hoạt động quan trọng nhất của đơn vị để phát triển chất lượng, độ ngon miệng và
năng suất của thành phẩm. Hương liệu và màu sắc có thể được thêm vào hỗn hợp theo ý muốn
trước khi đi qua thùng đông lạnh và các thành phần hương liệu dạng hạt, chẳng hạn như
các loại hạt, trái cây, kẹo hoặc nước sốt gợn sóng có thể được thêm vào sản phẩm bán đông lạnh tại
thoát ra khỏi tủ đông thùng trước khi đóng gói và đông cứng.
Tủ đông liên tục thống trị ngành công nghiệp kem. Trong loại quy trình này, hỗn hợp được rút ra
từ bể tạo hương liệu vào bộ trao đổi nhiệt bề mặt quét (Hình 9.5), được bọc ngoài
với chất làm lạnh dạng lỏng, sôi (ví dụ như amoniac). Sau khi đưa không khí vào
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 199
liên tục
Kem
(Thùng) Tủ đông
Vỏ thép không gỉ
Lớp cách điện
chất làm lạnh
vòng kem
Lưỡi cạp
Dasher (rỗng,
có que đánh đặc)
Hình 9.5 Sơ đồ của một tủ đông kem động liên tục. Hỗn hợp đi vào ở phía sau và đông cứng trên thành lạnh khi
nó đi qua vòng kem. Việc cạo tường liên tục sẽ trộn các tinh thể băng từ lớp đông lạnh vào khối, nơi chúng
phát triển. Sự khuấy trộn từ máy quay cũng phân tán không khí thành các bong bóng bọt nhỏ.
trộn, nước trong hỗn hợp bị đóng băng một phần khi hỗn hợp và không khí đi qua thùng của bộ
trao đổi nhiệt có bề mặt được cạo. Các lưỡi dao xoay sẽ cạo lớp băng khỏi bề mặt và các
thanh gạt giữ cho sản phẩm được khuấy trộn, kết hợp pha không khí dưới dạng các bong bóng
nhỏ và duy trì các tinh thể băng rời rạc khi chúng phát triển trong khối chất lỏng. Thời
gian lưu của hỗn hợp qua vòng của máy cấp đông thay đổi từ 0,4 đến 2 phút, tốc độ đông lạnh
có thể thay đổi từ 5 đến 27
C phút
1 và có thể dễ dàng đạt được nhiệt độ hút
6
C .
Việc đưa không khí vào kem, được xác định bằng sự 'chảy tràn' hoặc tăng thể tích, tính
theo phần trăm thể tích hỗn hợp, là điều cần thiết để tạo ra kết cấu và thể tích mong muốn.
Theo hướng dẫn, lượng tràn tối đa phải gấp 2,5–3 lần tổng hàm lượng chất rắn để tránh những
khuyết tật có thể xảy ra trong kem thành phẩm. Trong các hệ thống cũ hơn, cấu hình máy bơm
tạo ra chân không ở chính máy bơm hoặc trên đường hỗn hợp đi vào máy bơm. Sau đó, không khí
được đưa vào thông qua một van kim có thể điều khiển được bằng lò xo. Các loại tủ đông mới
hơn sử dụng khí nén được bơm vào hỗn hợp. Loại hệ thống xử lý không khí này cho phép lọc
không khí trước khi đưa vào hỗn hợp và kiểm soát tốt hơn lượng khí tràn.
Quá trình đông lạnh hàng loạt hơi khác so với các hệ thống liên tục vừa được mô tả. Thùng
của bộ trao đổi nhiệt bề mặt quét theo mẻ được bọc bằng chất làm lạnh và chứa một bộ thanh
gạt và lưỡi cạp bên trong thùng. Nó được đổ đầy khoảng một nửa thể tích bằng hỗn hợp chất
lỏng. Thể tích thùng thường dao động từ 2 đến 12 L. Sau đó, bộ phận đông lạnh và máy khuấy
được kích hoạt và sản phẩm vẫn ở trong thùng trong thời gian đủ để đạt được mức độ tràn và
độ cứng mong muốn. Quá trình đánh tăng dần theo thời gian và không thể vượt quá lượng sản
phẩm sẽ đổ vào thùng (tức là tràn 100% khi bắt đầu đầy một nửa). Tủ đông theo mẻ được sử
dụng trong các hoạt động nhỏ hơn, nơi mong muốn chạy các hỗn hợp hương vị riêng lẻ ở quy mô
nhỏ hoặc để giữ lại một phần của quy trình sản xuất kiểu 'tự chế'. họ đang
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
200 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
cũng hoạt động ở chế độ bán liên tục để sản xuất các món tráng miệng dạng mềm. Một phễu chứa
hỗn hợp sẽ nạp vào thùng khi sản phẩm được lấy ra.
9.2.2.3 Đóng băng tĩnh
Sau khi đông lạnh động, bổ sung thành phần và đóng gói, kem ngay lập tức được chuyển đến
buồng đông cứng (
30
C hoặc lạnh hơn, đối lưu cưỡng bức hoặc tủ đông dẫn nhiệt dạng tấm),
nơi phần lớn lượng nước còn lại đóng băng. Việc đông cứng nhanh là cần thiết để đảm bảo chất
lượng sản phẩm vì nó giúp duy trì sự phân bổ kích thước tinh thể đá nhỏ được tạo ra trong
máy cấp đông có bề mặt cạo. Khi quá trình đông cứng diễn ra chậm, có rất nhiều cơ hội để
các hạt băng nhỏ được hình thành kết tinh lại, tạo ra các tinh thể băng lớn hơn và sản phẩm thô hơn.
Nhiều yếu tố cần được xem xét trong quá trình đông cứng. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá
trình truyền nhiệt là chênh lệch nhiệt độ giữa sản phẩm và môi trường cấp đông, diện tích
sản phẩm tiếp xúc với môi trường cấp đông và hệ số truyền nhiệt cho hoạt động cụ thể. Nhiệt
độ của kem khi đặt trong phòng đông cứng phải càng lạnh càng tốt. Nhiệt độ rút ra từ máy
cấp đông thùng bị hạn chế bởi sự cần thiết của khả năng chảy để đóng gói sản phẩm. Việc bổ
sung các thành phần và thao tác đóng gói không được làm tăng nhiệt độ của kem vì nó được
lấy ra từ tủ đông thùng nhiều hơn mức cần thiết. Nhiệt độ của buồng đông cứng cũng rất quan
trọng để sản phẩm đông lạnh nhanh và mịn. Diện tích bề mặt của kem cũng cần được xem xét và
đặc biệt quan trọng khi đóng gói trong các gói lớn hoặc trong các gói sản phẩm được bọc
màng co. Việc xếp hoặc xếp chồng sản phẩm không được cản trở sự lưu thông không khí nhanh
và đông lạnh nhanh. Hệ số truyền nhiệt đối lưu được tăng lên rất nhiều thông qua việc sử
dụng hệ thống đối lưu cưỡng bức. Thiết bị bay hơi không được có sương giá từ bên ngoài và
dầu từ bên trong cuộn dây vì chúng có tác dụng làm giảm hệ số truyền nhiệt.
Sau khi đông cứng nhanh, việc bảo quản kem phải diễn ra ở nhiệt độ thấp, ổn định, thường ở
25
C.
9.2.3 Cấu trúc và độ ổn định
Quá trình đánh bông và đông lạnh xảy ra đồng thời trong máy cấp đông có bề mặt được cạo cùng
nhau tạo ra sự hình thành pha liên tục, không đông đặc, đông đặc và tất cả các pha riêng
biệt của cấu trúc kem: tinh thể đá, bọt khí và phần kết tụ một phần. cấu trúc cầu mỡ (Hình
9.6) (Goff và cộng sự, 1999; Muse và Hartel, 2004). Ngược lại, cấu trúc này quyết định kết
cấu cuối cùng được tiêu thụ. Giai đoạn băng có tầm quan trọng đặc biệt đối với chất lượng
và thời hạn sử dụng của sản phẩm đông lạnh. Mục tiêu của các nhà sản xuất kem là sản xuất
các tinh thể đá có kích thước thấp hơn hoặc ít nhất là không vượt quá đáng kể ngưỡng phát
hiện cảm quan tại thời điểm tiêu thụ: 40–50 μm. Do đó, các bước cấp đông của quy trình sản
xuất và đặc tính nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống phân phối là những yếu tố quan trọng để
đáp ứng mục tiêu này.
Đường hòa tan, lactose và muối tạo ra nhiệt độ đóng băng ban đầu trong hỗn hợp khoảng
2,5
C, tùy thuộc vào nồng độ của chúng. Theo định luật Raoult, điểm đóng băng là hàm số
của cả nồng độ và trọng lượng phân tử của chất tan. Khi nước đóng băng khỏi dung dịch dưới
dạng tinh thể băng tinh khiết, các chất hòa tan bị loại khỏi băng đang phát triển và tập
trung vào lượng nước ngày càng giảm. Nước và các thành phần hòa tan của nó được gọi là huyết
thanh hoặc chất nền của hỗn hợp. Vì điểm đóng băng của huyết thanh là hàm số của nồng độ
chất rắn hòa tan nên việc hình thành nhiều đá sẽ làm cô đặc huyết thanh và dẫn đến nhiệt độ
đóng băng ngày càng giảm đối với huyết thanh còn lại.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 201
2
1
3
3
4
1
3
4
1
1
3
4
Hình 9.6 Sơ đồ cấu trúc vật lý của kem: (1) các tế bào không khí, (2) các hạt chất béo và chất béo kết tụ một
phần bao quanh các tế bào không khí, (3) các tinh thể băng, (4) dung dịch không đông đặc, đông đặc của các
chất hòa tan và chất rắn lơ lửng.
Do đó, ở nhiệt độ thấp hơn vài độ so với nhiệt độ đóng băng ban đầu, luôn có một pha không đóng
băng. Độ cứng của kem là một hàm số của nhiệt độ do ảnh hưởng của nó đến sự chuyển đổi nước
chưa đông thành đá và nồng độ cao hơn của pha huyết thanh bao quanh các tinh thể băng, khiến
kem có đặc tính là có thể múc và nhai ở nhiệt độ tủ đông. Đường cong đông lạnh dựa trên thành
phần của kem có thể được tính toán dễ dàng (Marshall và cộng sự, 2003; Livney và cộng sự, 2003).
Quá trình đánh bông và đông lạnh động cũng là nguyên nhân hình thành mạng lưới hoặc cấu trúc
chất béo trong sản phẩm. Kem vừa là nhũ tương vừa là bọt. Chất béo sữa tồn tại dưới dạng các
hạt nhỏ được hình thành nhờ thiết bị đồng nhất. Có nhiều protein hoạt động như chất nhũ hóa và
mang lại cho nhũ tương chất béo sự ổn định cần thiết. Các chất nhũ hóa thực chất làm giảm tính
ổn định của nhũ tương chất béo này vì chúng thay thế các protein trên bề mặt chất béo.
Khi hỗn hợp chịu tác động của máy cấp đông có bề mặt cạo, nhũ tương chất béo bắt đầu kết lại
một phần và các hạt chất béo bắt đầu kết bông (Hình 9.6). Các bong bóng khí được đánh vào hỗn
hợp sẽ được ổn định nhờ chất béo kết tụ một phần này.
Quá trình này tương tự như quá trình xảy ra trong quá trình đánh kem đặc khi chất lỏng được
chuyển thành chất bán rắn với chất lượng đứng vững và cảm giác ngon miệng như mong muốn. Trong
kem, hiện tượng mất ổn định nhũ tương cũng dẫn đến chất lượng kết cấu mong muốn cả tại thời
điểm lấy ra khỏi tủ đông và trong quá trình tiêu thụ, tạo ra sản phẩm mịn hơn, kem hơn với tốc
độ tan chảy chậm hơn.
Trong quá trình bảo quản, các tinh thể băng được tạo ra trong quá trình sản xuất sẽ trải
qua những thay đổi về hình thái về số lượng, kích thước và hình dạng. Điều này được gọi chung
là sự kết tinh lại và dẫn đến kết cấu thô, đóng băng và khiếm khuyết về độ đóng băng. Kết tinh
lại có lẽ là thay đổi quan trọng nhất làm giảm chất lượng và hạn chế thời hạn sử dụng. Nó cũng
có thể gây ra vô số tổn thất về doanh thu do khách hàng không hài lòng với chất lượng. Phần lớn
quá trình kết tinh lại được kích thích bởi sự dao động của nhiệt độ (được gọi là sốc nhiệt) và
có thể được giảm thiểu bằng cách duy trì nhiệt độ bảo quản ở mức thấp và ổn định. Sốc nhiệt dễ xảy ra
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
202 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
trong sản phẩm kem. Nếu nhiệt độ trong quá trình bảo quản đông lạnh tăng lên, một phần đá sẽ
tinh thể tan chảy, đặc biệt là những tinh thể nhỏ hơn vì chúng có năng lượng tự do cao nhất và năng lượng tự do thấp nhất
độ nóng chảy. Do đó, lượng nước không đông trong pha huyết thanh tăng lên.
Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, nước không tái tạo nhân mà đóng băng lại trên bề mặt.
bề mặt của các tinh thể lớn hơn, dẫn đến tổng số tinh thể giảm đi và giá trị trung bình
kích thước tinh thể tăng lên. Sự dao động nhiệt độ thường xảy ra trong quá trình bảo quản đông lạnh, do
tính chất tuần hoàn của hệ thống lạnh và nhu cầu rã đông tự động. Tuy nhiên, việc xử lý sai sản phẩm có lẽ là thủ phạm
lớn nhất. Nếu người ta theo dõi lịch sử nhiệt độ của băng
kem trong quá trình phân phối, bán lẻ và cuối cùng là tiêu thụ, người ta sẽ tìm thấy một số lượng lớn
của sự dao động nhiệt độ. Mỗi lần nhiệt độ thay đổi, đá sẽ có hàm lượng huyết thanh
thay đổi và các tinh thể băng nhỏ hơn sẽ giảm về số lượng hoặc biến mất trong khi những tinh thể băng lớn hơn
thậm chí còn phát triển lớn hơn, dẫn đến sự thay đổi trong phân bố kích thước tinh thể trung bình. Công thức phù hợp
với các chất ổn định được thiết kế để chống sốc nhiệt là biện pháp phòng vệ thiết yếu chống lại những điều không thể tránh khỏi
sự phát triển của tinh thể băng.
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Anon, MC, Le-Bail, A. và Leon, AE (2004). Ảnh hưởng của việc đông lạnh lên thành phần bột nhào. Trong: YH Hui, et al.
eds. Sổ tay thực phẩm đông lạnh. New York: Marcel Dekker., trang 571–580.
Vô danh. (2002). Le Prˆet `a cuire, une revolutionprometteuse. Filiere Gourmande ` 93, 24–26.
Vô danh. (1988). Pr'ecuit phẫu thuật là có thật. Chiến lược Gourmandes ` Baguena,Tháng 6 năm 1988: trang 62–68.
R., Soriano, MD, Martinez, AMA và Barber, CBD (1991). Khả năng tồn tại và hiệu suất của tinh khiết
chủng nấm men trong bột mì đông lạnh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 56(6), 1690–1694.
Barcenas, ME, Haros, M., Benedito, C. và Rosell, CM (2003). Ảnh hưởng của việc đông lạnh và bảo quản đông lạnh
sự ôi thiu của bánh mì nướng một phần. Nghiên cứu Thực phẩm Quốc tế 36, 863–869.
Bonnardel, P. và Maitre, H. (1988). La technologie boulang`ere du pain fran¸cais p'ecuit. Các ngành công nghiệp
Cer' eales ` 51(f'evrier 88), 31–37.
Carr, LG và Tadini, CC (2003). Ảnh hưởng của việc rút ngắn nấm men và thực vật đến tính chất vật lý và kết cấu
các thông số của bánh mì Pháp nướng phần đông lạnh. Lebensmittel-Wissenschaft và Technologie 36, 609–614.
El-Hady, EA, El-Samahy, SK và Brummer, JM (1999). Tác dụng của chất oxy hóa natri-stearoyl-2-lactylate
và hỗn hợp của chúng về đặc tính lưu biến và nướng của bột nhào đông lạnh không được lên men. LebensmittelWissenschaft và Technologie 32(7), 446–454.
Fanta, GF và Christianson, DD (1996). Hỗn hợp tinh bột Hydrocoloid được điều chế bằng phương pháp nấu bằng tia nước.
Hydrocolloid thực phẩm 10(2), 173–178.
Gelinas, P., Fiset, G., Willemot, C. và Goulet, J. (1991). Hàm lượng lipid và khả năng chịu lạnh của nấm men làm bánh trong
bột đông lạnh. Vi sinh vật ứng dụng và môi trường 57(2), 463–468.
Gelinas, P., Lagimoniere, M. và Rodrigue, N. (1994). Hiệu suất của kem hoặc men nén trong đông lạnh
và bột không đông lạnh. Hóa học ngũ cốc 71(2), 183–186.
Giannou, V. và Tzia, C. (2007). Bánh mì bột đông lạnh: Chất lượng và kết cấu trong quá trình bảo quản kéo dài
– Dự đoán đặc tính của sản phẩm cuối cùng. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 79(3), 929–934.
Goff, HD (2006). Kem. Trong: PF Fox và PLH McSweeney, biên tập. Hóa học sữa nâng cao – 2. Lipid,
tái bản lần thứ 3. New York: Kluwer Academic, trang 441–450.
Goff, HD và Hartel, RW (2006). Kem và món tráng miệng đông lạnh. Trong: YH Hui, biên tập. Sổ tay thực phẩm
Khoa học, Công nghệ và Kỹ thuật, Tập. 4 Boca Raton. FL: CRC/Taylor & Francis, trang 154–1 đến 154–48.
Goff, HD (2002). Sự hình thành và ổn định cấu trúc trong kem và các sản phẩm liên quan. Ý kiến hiện tại
Khoa học giao diện keo 7, 432–437.
Goff, HD (2003). Kem. Trong: PF Fox và PLH McSweeney, biên tập. Hóa học sữa nâng cao – 1.
Protein, tái bản lần thứ 3. New York: Kluwer Academic, trang 1063–1082.
Goff, HD, Verespej, E. và Smith, AK (1999). Nghiên cứu cấu trúc chất béo và không khí trong kem. Quốc tế
Tạp chí Sữa 9, 817–829.
`
`
Grenier, A. (2003). Đặc tính hóa của IRM và mô hình phân tích nhiệt truyền nhiệt dans une ma trận a`
`
`
`
`
`
ˆ
cấu trúc phế nang `ee' tiến hóa. Khoa học
a la cong elation et d elation-pousse d'un p aton de pain eng
`
ứng dụng pour l'Ingenieur . Nantes: Đại học Nantes, tr. 150.
, TRONG
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Đông lạnh các sản phẩm bánh mì và món tráng miệng 203
Grenier, A., Lucas, T., Colwet, G. và Le Bail, A. (2003). Đánh giá bằng MRI về độ xốp cục bộ trong quá trình kiểm chứng
bột. cân nhắc về mặt lý thuyết và xác nhận thử nghiệm bằng cách sử dụng chuỗi tiếng vang spin. Chụp cộng hưởng từ
21(9), 1071–1086.
Hamdami, N., Monteau, JY và Le-Bail, A. (2004b). Truyền nhiệt và truyền khối trong bánh mì nướng trong quá trình đông
lạnh. Nghiên cứu Thực phẩm Quốc tế 37, 477–488.
Hamdami, N., Monteau, JY và Le-Bail, A. (2004a). Tính chất nhiệt vật lý tiến hóa một phần của tiếng Pháp
bánh mì nướng trong quá trình đông lạnh. Nghiên cứu Thực phẩm Quốc tế 37(7), 703–713.
Hamdami, N., Monteau, N. và Le-Bail, A. (2004c). Mô phỏng truyền nhiệt và ẩm trong quá trình đông lạnh bánh mì. Trong:
ICEF9 – 2004 Hội nghị Quốc tế về Kỹ thuật và Thực phẩm. Montpellier, Pháp.
Hanneforth, U., Brack, G. và Valerius, U. (1994). Herstellung von Hefefeingebaeck aus vorgegaerten Tiefkuehlteigen (bằng
tiếng Đức).Tiêu đề bằng tiếng Anh :Sản xuất các sản phẩm men mịn từ bột đông lạnh được ưu tiên. Getreide, Mehl und Brot
48(4), 36–42.
Havet, M. và LeBail, A. (1999). Bột bánh mì đông lạnh: ảnh hưởng của tốc độ cấp đông và thời gian bảo quản
về sức mạnh khí đốt. Trong: Hội thảo 'Kỹ thuật chế biến ngũ cốc'. Montpellier, Pháp.
Havet, M., Mankai, M. và Lê, BA (2000). Ảnh hưởng của điều kiện đông lạnh đến hiệu suất nướng của bột đông lạnh kiểu Pháp.
Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 45(3), 139–145.
Hsu, KH, HOSEney, RC và Seib, PA (1979). Bột đông lạnh. III. Ảnh hưởng của điều kiện đông lạnh và bảo quản đến độ ổn định
của bột nhào có men. Hóa học ngũ cốc 56(5), 424–426.
Inoue, Y. và Bushuk, W. (1991). Nghiên cứu về bột bánh mì đông lạnh. I: Ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh và đông lạnh
chu kỳ về tính chất nướng và lưu biến. Hóa học ngũ cốc 68, 627–631.
Inoue, Y. và Bushuk, W. (1991). Nghiên cứu về bột đông lạnh. I. Ảnh hưởng của chu trình bảo quản đông lạnh và đông lạnh
đến các đặc tính nướng và lưu biến. Hóa học ngũ cốc 68(6), 627–631.
Inoue, Y. và Bushuk, W. (1992). Nghiên cứu về bột đông lạnh. II. Yêu cầu chất lượng bột để sản xuất bánh mì
từ bột đông lạnh. Hóa học ngũ cốc 69(4), 423–428.
Inoue, Y., Sapirstein, HD và Bushuk, W. (1995). Nghiên cứu về bột đông lạnh. IV. Tác dụng của hệ thống rút ngắn
về tính chất nướng và lưu biến. Hóa học ngũ cốc 72(2), 221–225.
Kline, L. và Sugihara, TF (1968). Bột bánh mì đông lạnh được chế biến bằng phương pháp bột thẳng. những người làm bánh
Tiêu hóa 42(5), 45–50.
LeBail, A. và Cornier, G. (1994). Kiểm soát tốc độ làm mát trong quá trình đóng băng: tốc độ làm mát nào và tốc độ nào
thông số điều khiển. Ứng dụng vào bột bánh mì. Trong: ACOFOP III. Paris.
LeBail, A., Grinand, C., Le-Cleach, S., Martinez, S. và Quilin, E. (1999). Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản
trên bột bánh mì Pháp đông lạnh. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 39, 289–291.
LeBail, A., Monteau, JY, Margerie, F., Lucas, T., Chargeegue, A. và Reverdy, Y. (2005). Tác động của các thông số quy
trình được lựa chọn đến độ bong tróc của vỏ bánh mì nướng phần đông lạnh. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 69, 503–509.
LeBail, A., Havet, M. và Hayert, M. (2001). Cải thiện hiệu suất nướng bột đông lạnh bằng phương pháp đông lạnh ngắn. Áp
dụng cho bánh mì baguette kiểu Pháp. Trong: Làm lạnh nhanh thực phẩm. Bristol, Vương quốc Anh: Viện Điện lạnh Quốc tế.
LeBail, A., Havet, M. và Pasco, M. (1998). Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh và thời gian bảo quản đến khả năng thoát khí
của bột bánh mì đông lạnh. Trong: Hội nghị chuyên đề của Viện Điện lạnh Quốc tế. Nantes, Pháp: Viện Điện lạnh Quốc tế.
LeBail, A., Hamdami, N., Ban giám khảo, V., Monteau, JY, Davenel, A., Lucas, T. và Ribotta, P. (2006). Kiểm tra các vấn
đề về lớp vỏ do các điều kiện xử lý liên quan đến đóng băng, Tập. 3. Tạp chí Thực phẩm Mới - Nhà xuất bản Russell trang
10–14.
`
LeDuff, L. (1985). Pain Franc¸ais precuit congel `ed' eRGK,
de made ` e et son proc Leuschner,.
O'Callaghan, MJA và Arendt, EK (1998). Sự hư hỏng của trực khuẩn khi nướng một phần và nướng lại
bánh mì soda màu nâu. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 63(5), 915–918.
Leuschner, RGK, O'Callaghan, MJA và Arendt, EK (1999). Sự phân bố độ ẩm và chất lượng vi sinh vật của bánh mì nướng từng
phần liên quan đến điều kiện bảo quản và nướng lại. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 64(3), 543–546.
Leuschner, RGK, O'Callaghan, MJA và Arendt, EK (1997). Tối ưu hóa các thông số nướng của bánh mì soda nâu Ailen nướng một
phần và nướng lại bằng cách đánh giá một số đặc tính chất lượng. Tạp chí Quốc tế về Khoa học và Công nghệ Thực phẩm 32,
487–493.
Livney, T., Verespej, E. và Goff, HD (2003). Về tính toán đường cong đông đặc của kem. Milchwis-senschaft 58, 640–642.
Lu, W. và Grant, LA (1999). Ảnh hưởng của việc bảo quản kéo dài ở nhiệt độ đông lạnh đến tinh bột và quá trình nướng
chất lượng của bột đông lạnh. Hóa học ngũ cốc 76(5), 656–662.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
204 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Lucas, T., Quellec, S., Le-Bail, A. và Davenel, A. (2005). Làm lạnh và đông lạnh bánh mì nướng một phần. II.
Đánh giá thực nghiệm sự thay đổi pha nước và sự sụp đổ cấu trúc. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 70(2), 151–164.
Marshall, RT, Goff, HD và Hartel, RW (2003). Kem, tái bản lần thứ 6. New York: Kluwer Học thuật/Hội nghị toàn thể
Nhà xuất bản.
Matuda, TG, Parra, DF, Lugao, AB và Tadini, C. (2005). Ảnh hưởng của việc rút ngắn thực vật và chất nhũ hóa lên hàm lượng
nước đông lạnh và đặc tính kết cấu của bột bánh mì Pháp đông lạnh. Lebensmittel-Wissenshaft và Technologie, 38, 275–280.
Meric, L., Lambert, GS, Neyreneuf, O. và Richard, MD (1995). Độ bền lạnh của nấm men làm bánh Saccha-romyces cerevisiae
trong bột đông lạnh: sự góp phần của trehalose tế bào. Hóa học ngũ cốc 72(6), 609–615.
Monzie, S. (2003). Khóa học `a l'innovation. Filiere gourmande ` 95(F'evrier-Mars 2003), 32–33.
Murakami, Y., Yokoigawa, K., Kawai, F. và Kawai, H. (1996). Thành phần lipid của nấm men làm bánh thương mại có khả năng
chịu lạnh khác nhau trong bột đông lạnh. Khoa học sinh học, Công nghệ sinh học và Hóa sinh 60(11), 1874–1876.
Muse, MR và Hartel, RW (2004). Các yếu tố cấu trúc kem ảnh hưởng đến tốc độ nóng chảy và độ cứng.
Tạp chí Khoa học Sữa 87, 1–10.
Neyreneuf, O. và Delpuech, B. (1993). Thí nghiệm đông lạnh trên tấm bột đã lên men. Tác dụng của đông lạnh
nhiệt độ đến hiệu suất nướng. Hóa học ngũ cốc 70(1), 109–111.
Oda, Y., Uno, K. và Otha, S. (1986). Tuyển chọn nấm men làm bánh mì bằng phương pháp bột đông lạnh.
Tạp chí Vi sinh Môi trường Ứng dụng 11, 339–356.
Plank, R. (1941). Bietrage zur berechnung und bewertung der gefriergeschwindigkeit von lebensmittel.
¨
Beihelft zur Zeitschrift fur die gesamte Kalte-industrie 3(10), 1–16.
Rasanen, J., Harkonen, H. và Autoo, K. (1995). Độ ổn định khi đông lạnh khi rã đông của lúa mì nạc đông lạnh được ưu tiên
bột: ảnh hưởng của bột và thời gian lên men. Hóa học ngũ cốc 72(6), 637–642.
Rasanen, J. (1998). Bột mì nạc đông lạnh được ưa thích. Ấn phẩm VTT tr. 352.
Rasanen, J., Laurikainen, T. và Autoo, K. (1997). Độ ổn định lên men và phân bố kích thước lỗ chân lông của fozen
bột mì nạc được ưa thích. Hóa học ngũ cốc 74(1), 56–62.
Ribotta, P. và LeBail, A. (2007a). Ảnh hưởng của chất phụ gia đến tính chất cơ nhiệt của hệ thống bột nhào
ở nhiệt độ dưới mức đóng băng. Nghiên cứu và Công nghệ Thực phẩm Châu Âu 224, 519–524.
Ribotta, P. và LeBail, A. (2007b). Đánh giá vật lý nhiệt của bánh mì trong quá trình ủ. LebensmittelWissenshaft und Technologie (trong báo chí).
Ribotta, P. và Le-Bail, A. (2007c). Đánh giá vật lý nhiệt và cơ nhiệt của bánh mì nướng một phần trong quá trình làm lạnh
và đông lạnh. Tác động của các enzym được chọn lọc lên sự co lại của vụn bánh để ngăn ngừa hiện tượng bong tróc vỏ bánh.
Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 78(3), 913–921.
Ribotta, PD, Perez, GT, Leon, AE và Anon, MC (2004). Ảnh hưởng của chất nhũ hóa và guar gum đến hiệu suất cấu trúc vi mô,
lưu biến và nướng của bột bánh mì đông lạnh. Hydrocolloid thực phẩm 18(2), 305–313.
Rouill'e, J., Le-Bail, A. và Courcoux, P. (2000). Ảnh hưởng của công thức và điều kiện trộn lên bánh mỳ
tạo nên chất lượng của bột đông lạnh kiểu Pháp. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 43(4), 197–203.
Stecchini, ML, Maltini, E., Venir, E., Del-Torre, M. và Prospero, L. (2002). Các đặc tính của bột mì ở nhiệt độ dưới 0 và
khả năng chịu đóng băng của nấm men làm bánh (Saccharomyces cerevisiae). Tạp chí Khoa học Thực phẩm 67(6), 2196–2201.
Takasaki, S. và Karasawa, K. (1992). Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến khả năng sống sót của nấm men chịu lạnh và đến
đặc tính lưu biến của bột đông lạnh. Tạp chí của Hiệp hội Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Nhật Bản [Nippon Shokuhin Kogyo
Gakkaishi] 39(9), 813–820.
Vulicevic, IR, Abdel-Aal, E.-SM, Mittal, GS và Lu, X. (2004). Chất lượng và thời gian bảo quản của partbaked
bánh mì đông lạnh. Lebensmittel-Wissenshaft và Technologie, 37, 205–213.
Wang, ZJ và Ponte, JG Jr. (1995). Độ ổn định bảo quản của bột đông lạnh được tăng cường gluten. Thế giới thực phẩm ngũ cốc
40(11), 827–831.
Wang, ZJ và Ponte, JGJ (1994). Cải thiện chất lượng bột đông lạnh bằng việc bổ sung gluten lúa mì quan trọng.
Thế giới thực phẩm ngũ cốc 39(7), 500–503.
Wijnans, GJM và Baal, HCI (1997). Chất nhũ hóa: este sucrose của axit béo. Công nghệ thực phẩm Quốc tế Châu Âu 35–37.
Zounis, S., Quail, KJ, Wootton, M. và Dickson, MR (2002). Ảnh hưởng của nhiệt độ bột cuối cùng đến khả năng
cấu trúc vi mô của bột bánh mì đông lạnh. Tạp chí Khoa học Ngũ cốc 36(2), 135–146.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
10 Phát triển sản phẩm đông lạnh cho
Thị trường và sự đóng băng của
Bữa ăn chuẩn bị sẵn
Ronan Gormley
BẢN TÓM TẮT
Bữa ăn sẵn đông lạnh là một lĩnh vực chính của thị trường thực phẩm đông lạnh và có nhiều chủ đề liên
quan đến thị trường, quá trình chuẩn bị/lắp ráp, sức khỏe và an toàn cũng như tầm quan trọng của sản
phẩm-quy trình-đóng gói (PPP) và khả năng chịu nhiệt độ-thời gian (TTT). ) các phần tử được giải
quyết. Người ta đặc biệt chú trọng đến việc đông lạnh và đông lạnh sous vide đối với bữa ăn làm sẵn
và các thành phần của bữa ăn làm sẵn, vì việc áp dụng các quy trình này vào bữa ăn làm sẵn còn tương
đối mới. Kết luận là làm lạnh đông lạnh và đông lạnh sous-vide là những công nghệ phù hợp cho nhiều
bữa ăn sẵn và thành phần bữa ăn sẵn, bao gồm cả nước sốt, đồng thời mang lại lợi ích về hậu cần và
thời hạn sử dụng trong quá trình phân phối và bán lẻ.
10.1 GIỚI THIỆU
Giá trị của thị trường đồ ăn sẵn ở châu Âu được dự báo sẽ đạt 13,4 tỷ euro vào năm 2010 (Anon,
2005a), mang đến cơ hội lớn cho các nhà chế biến và bán lẻ. Sự đa dạng của các bữa ăn sẵn tiếp tục
mở rộng với các sản phẩm tiện lợi hướng đến trẻ em, thanh thiếu niên, các cặp vợ chồng đi làm, gia
đình và người già. Chương này đề cập đến các bữa ăn sẵn đông lạnh theo các tiêu đề chuẩn bị và lắp
ráp, sức khỏe và an toàn, sản phẩm-quy trình-đóng gói (PPP) và các cân nhắc về thời gian-nhiệt độ-dung
nạp (TTT), quy trình cấp đông, công nghệ đông lạnh-làm lạnh và sous vide-đông lạnh . Việc áp dụng
đông lạnh đông lạnh và đông lạnh sous vide cho bữa ăn chế biến sẵn là một sự phát triển tương đối gần
đây và là chủ đề của hoạt động nghiên cứu đáng kể tại Trung tâm Nghiên cứu Thực phẩm Ashtown. Vì lý
do này, việc đông lạnh và đông lạnh sous vide các thành phần bữa ăn sẵn và bữa ăn sẵn được xem xét
chuyên sâu.
10.2 THỊ TRƯỜNG ĐỒ ĂN SẴN SÀNG
Thị trường bữa ăn sẵn châu Âu (EU-15) đang tăng trưởng đều đặn (Anon, 2005a) và doanh số bán bữa ăn
sẵn đông lạnh ở châu Âu đạt giá trị 600 triệu euro vào năm 2005 (Anon, 2005b). Tổng thị trường (ướp
lạnh và đông lạnh) đạt gần 2,3 triệu tấn trong năm 2005, trong đó Pháp chiếm 592 và Anh chiếm 497
kiloton. Bữa ăn sẵn đông lạnh chiếm 857 kiloton vào năm 2005. Ở Anh, nhu cầu về bữa ăn sẵn có chất
lượng cao, có hương vị đích thực (Birks, 1999) bao gồm các món ăn dân tộc, món cá, bữa ăn chay, bữa
ăn làm sẵn làm từ mì ống, và các phần có quy mô gia đình lớn hơn. Đầu tư vào công nghệ chế biến để
đảm bảo duy trì chất lượng thực phẩm
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
206 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
trong quá trình nấu ăn, đông lạnh và cho vào lò vi sóng là một đặc điểm của những phát triển này.
Bữa ăn làm sẵn ướp lạnh thường được người tiêu dùng đánh giá là có chất lượng cao hơn đồ đông lạnh
(Vickers, 1999) và điều này đã ảnh hưởng đến doanh số bán hàng của đồ ăn đông lạnh. Tại Pháp, doanh
số bán thực phẩm đông lạnh hoàn chỉnh trị giá 308 triệu euro năm 2004 nhưng giảm 4,8% về giá trị và
tăng 1,2% về khối lượng so với năm 2003. Lynn (2000) cũng cho thấy mức độ phổ biến bữa ăn đông lạnh ở
Anh giảm so với sự ướp lạnh. Ngược lại, thị trường bữa tối và món khai vị đông lạnh đã tăng 3,2% trong
12 tuần tính đến tháng 9 năm 2005 ở Mỹ với các bữa ăn nhiều món (tăng 10,8%) và món khai vị cầm tay
(tăng 6,6%) là những yếu tố tăng trưởng chính (Anon, 2005c). ).
10.3 CHUẨN BỊ VÀ LẮP RÁP
Bữa ăn sẵn thường bao gồm protein (thịt bò, thịt lợn, thịt gà, cá), carbohydrate (gạo, mì ống, khoai
tây), rau (cà rốt, đậu Hà Lan, đậu, ngô ngọt, hành tây, ớt) và các thành phần nước sốt. Phô mai
thường được thêm vào, ví dụ như trong món lasagne hoặc làm lớp phủ trên. Nước sốt có thể làm từ nước
(nước kho, hương vị) hoặc dầu (hollandaise, mayonnaise). Tỷ lệ các thành phần có thể thay đổi đáng kể
nhưng con số chung là protein (15–20%), carbohydrate (40–50%), rau (15–20%) và nước sốt (20–30%). Một
số tổng số này vượt quá 100% nhưng nước sốt thường kết hợp các thành phần rau và gia vị. Các bữa ăn
khác nhau đáng kể xung quanh công thức cơ bản này vì hiện nay có nhiều loại bữa ăn sẵn bao gồm các
món dân tộc và đồ chay. Để chuẩn bị, tất cả nguyên liệu có thể được nấu tại chỗ hoặc một số có thể
được nấu tại chỗ và một số khác có thể được mua ở dạng sản phẩm đông lạnh rồi thêm vào bữa ăn trong
quá trình lắp ráp.
Trong quá trình nấu tại chỗ, các thành phần protein được nấu chín hoặc nấu chín sơ bộ và được đặt vào
khay 'nguyên trạng' hoặc có thể đông lạnh nhanh riêng lẻ (IQF) để đưa vào khay ở giai đoạn sau trong
quá trình lắp ráp. Carbohydrate thường được làm lạnh nhanh sau khi nấu/nấu sơ bộ trong khi rau thường
được chuyển đông lạnh vào khay. Các khay có thể được chia ngăn để đựng các thành phần khác nhau và
trong một số trường hợp, tất cả nguyên liệu có thể được đựng trong túi chân không như khi nấu sous
vide (xem bên dưới). Trong trường hợp lắp ráp đông lạnh, các khay và sản phẩm đã đổ đầy sẽ được cấp
đông lần cuối trước khi sản phẩm được đưa vào kho đông lạnh. Trong quá trình lắp ráp ấm, các khay kín
sẽ được đưa đến tủ đông (tủ đông nhanh hoặc tủ đông xoắn ốc) để thực hiện quá trình đông lạnh hoàn
toàn và sau đó được gửi đến kho đông lạnh. Tasses (2001) đã mô tả một khay thức ăn làm sẵn mới mang
đến bữa ăn có chất lượng tương tự như bữa ăn ở nhà hàng. Bữa ăn đã tiệt trùng được đặt trong khay
nhựa, sau đó được đông lạnh và bảo quản đông lạnh. Đĩa phục vụ cũng được cung cấp có hình dạng khớp
với khay đựng để thực phẩm đông lạnh có thể được chuyển lên đĩa trước khi rã đông. Sau đó, món này có
thể được hâm nóng lại và phục vụ bữa ăn sẵn.
10.4 SỨC KHỎE VÀ AN TOÀN
Bữa ăn sẵn có tiềm năng lớn trong việc bổ sung các chất dinh dưỡng và hợp chất hoạt tính sinh học
nhưng điều này vẫn chưa được khám phá rộng rãi cho đến nay. Điều này có ứng dụng đặc biệt trong các
bữa ăn sẵn dành cho người cao tuổi, những người có thể cần các chất bổ sung và không muốn dùng chúng
ở dạng viên. Tương tự, bữa ăn sẵn cho trẻ nhỏ, phụ nữ mang thai và những người khác có nhu cầu dinh
dưỡng đặc biệt là cơ hội thương mại sẽ được hiện thực hóa trong thời gian ngắn. Khan (2000) đã thảo
luận về sắc tộc và sức khỏe liên quan đến sức khỏe và niềm vui từ thực phẩm cũng như nhận thức ngày
càng tăng của người tiêu dùng về các vấn đề sức khỏe. Người ta chú trọng vào các bữa ăn sẵn có hàm
lượng chất béo và calo thấp hơn và xu hướng này sẽ tiếp tục.
Mitchell (giao tiếp cá nhân, 2006) đang nghiên cứu các bữa ăn sẵn giảm muối của người dân tộc
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Phát triển sản phẩm đông lạnh cho thị trường và đông lạnh đồ ăn chế biến sẵn 207
nhấn mạnh vào các đặc tính cảm quan. Mức muối khoảng 33% so với mức thông thường đang được khám phá
và đôi khi, những người tham gia hội thảo gặp khó khăn trong việc phân biệt giữa vị cay và vị mặn.
Bữa ăn sẵn của người dân tộc có tiềm năng lớn ở những khu vực có dân số dân tộc cao, ví dụ như dân số
Ấn Độ ở các vùng của Vương quốc Anh (Darrington, 1999).
An toàn là điều hết sức quan trọng đối với tất cả các loại thực phẩm bao gồm cả thực phẩm đông
lạnh chế biến sẵn. An toàn cũng là một khái niệm tương đối và trong bối cảnh này, bữa ăn sẵn đông
lạnh có khả năng an toàn hơn so với ướp lạnh vì nhiệt độ bảo quản thấp và hàm lượng đá trước đây.
Fabrega Fernandez và Forcadell Berenguer (1992) đã phát hiện ra rằng 69 trong số 353 bữa ăn chế biến
sẵn vượt quá số lượng tối đa theo quy định của Lancefield nhóm D Streptococcus, 6 bữa vượt quá giới
hạn đối với Staphylococcus aureus và 9 bữa ăn chứa Salmonella spp. Tổng quan về các mối nguy vi sinh
và các biện pháp kiểm soát liên quan đến nguyên liệu thô và chế biến bữa ăn sẵn đã được Kyriakides và
Batchford (2002) chuẩn bị và chúng chỉ ra một số điểm đen tiềm ẩn.
Các mối nguy vi sinh vật liên quan đến các thành phần/bữa ăn làm sẵn đông lạnh (Redmond và cộng sự,
2004c) và chế biến sous vide (Tansey và cộng sự, 2005) cũng đã được xem xét (xem bên dưới). Xác nhận
quy trình là một thành phần quan trọng của quá trình sản xuất bữa ăn sẵn cũng như việc sử dụng thiết
bị được thiết kế với mục đích làm sạch hiệu quả (Holah, 2000).
10.5 XEM XÉT PPP VÀ TTT
Sự kết hợp thành công của các yếu tố sản phẩm-quy trình-gói (PPP) (Bøgh Sørensen, 1990) là chìa khóa
trong bất kỳ quy trình sản xuất thực phẩm nào cũng như các cân nhắc về khả năng chịu đựng nhiệt độthời gian (TTT) (van Arsdel và cộng sự, 1969 ) . Đối với các bữa ăn sẵn, hầu hết các sản phẩm đều
tương đối bền để nấu và đông lạnh, ngoại trừ nước sốt cần được đông lạnh ổn định.
Một số thành phần của bữa ăn sẵn phù hợp với đông lạnh IQF như đậu Hà Lan hoặc cà rốt thái hạt lựu.
Tuy nhiên, với hầu hết các bữa ăn sẵn, sản phẩm trong khay cần được đông lạnh và đây là kích thước
đơn vị lớn nên cần một hệ thống như máy cấp đông xoắn ốc để đạt được tốc độ cấp đông nhanh hợp lý
(tức là nhiệt độ lõi là
20
C trong 0,5 giờ). Đông lạnh đông lạnh cũng có thể được sử dụng cho các
sản phẩm dễ vỡ nhưng quy trình này thường quá tốn kém đối với các món ăn chế biến sẵn thông thường,
nơi có biên độ chi phí eo hẹp. Nhiều bữa ăn sẵn đông lạnh được sản xuất trên cơ sở 'đúng lúc' và do
đó những thay đổi có hại trong quá trình bảo quản đông lạnh kéo dài không phải là một đặc điểm. Tuy
nhiên, nhiệt độ dao động dưới điểm đóng băng có thể gây ra hiện tượng đóng băng và những thay đổi
khác trong sản phẩm ngay cả khi bảo quản đông lạnh trong thời gian ngắn (3 tháng) (Gormley và cộng sự, 2002).
Các khay đóng gói đồ ăn sẵn phải chịu được nhiệt độ cực lạnh và nóng như khi bảo quản sản phẩm ở
trạng thái đông lạnh và đông lạnh ở
30
C, sau đó là bước làm nóng trong lò vi sóng hoặc lò nướng
đối lưu. Khay polyetylen terephthalate (CPET) tinh thể là tốt nhất cho ứng dụng này. Các khay cũng
phải thân thiện với người tiêu dùng về độ hấp dẫn và dễ mở. Các bữa ăn sẵn cũng đang được chế biến
bằng phương pháp sous vide và trong một số trường hợp, sau đó là đông lạnh thay vì làm lạnh (xem bên
dưới). Túi sous vide và vòng đệm phải chịu được điều kiện chân không, áp suất trong giai đoạn nấu và
nhiệt độ thấp trong quá trình bảo quản đông lạnh.
Hâm nóng là quá trình cuối cùng trước khi tiêu thụ và thường được thực hiện trực tiếp từ đông lạnh
trong lò vi sóng, đối lưu hoặc lò nướng gia đình tùy thuộc vào nơi bữa ăn sẵn sẽ được tiêu thụ. Swain
và cộng sự. (1995) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu của thực phẩm và việc sử dụng lò vi
sóng liên tục đến nhiệt độ của thực phẩm sau khi hâm nóng. Đúng như dự kiến, nhiệt độ ban đầu thấp
trong sản phẩm (khoai tây nghiền) khiến nhiệt độ thấp hơn sau khi cho vào lò vi sóng. Lò vi sóng có
công suất thấp hơn tốt hơn ở chỗ chúng cung cấp nhiệt đồng đều hơn so với các phiên bản có công suất
cao hơn khi hâm nóng thực phẩm trực tiếp từ lò vi sóng có công suất cao hơn.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
208 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Đông cứng. Hai trong số năm lò vi sóng được thử nghiệm duy trì nhiệt độ trung bình thấp nhất >90
C
trong các mẫu khoai tây nghiền trong khi ở ba lò còn lại, nhiệt độ trung bình thấp nhất giảm từ 81
xuống 71–76
C
C sau khi sử dụng liên tục một chuỗi mẫu trong 1,5 giờ.
10.6 CÔNG NGHỆ ĐÔNG LẠNH
Đồ ăn chế biến sẵn để lạnh được cho là có chất lượng tốt hơn đồ đông lạnh. Tuy nhiên, loại thứ nhất
có thời hạn sử dụng tương đối ngắn trong khi loại thứ hai mang lại sự linh hoạt trong sản xuất và
phân phối tốt hơn, an toàn thực phẩm và thời gian bảo quản kéo dài (Kobs, 1997). Làm lạnh đông lạnh
là một quá trình kép bao gồm đông lạnh và bảo quản đông lạnh, sau đó là rã đông và làm lạnh trưng bày
bán lẻ (O'Leary et al., 2000). Nó có lợi thế hậu cần so với làm lạnh vì nó (i) cho phép chuẩn bị số
lượng lớn các sản phẩm đông lạnh, sau đó đưa sản phẩm đã rã đông theo lô có kiểm soát vào chuỗi làm
lạnh, (ii) cho phép các sản phẩm 'ướp lạnh' tiếp cận các thị trường xa dễ dàng hơn và (iii) giảm mức
độ thu hồi sản phẩm vì nó cho phép hoàn thành các xét nghiệm vi sinh định kỳ trước khi sản phẩm được
xuất xưởng. Lý do tiến hành các thử nghiệm làm lạnh đông lạnh được mô tả dưới đây xuất phát từ mối lo
ngại rằng làm lạnh đông lạnh có thể khiến sản phẩm bị suy giảm chất lượng nhanh hơn trong giai đoạn
làm lạnh của quy trình so với thực phẩm ướp lạnh chưa được đông lạnh trước đó. Ví dụ, thực phẩm rã
đông có thể dễ bị vi sinh vật phát triển hơn do chất dinh dưỡng còn nhỏ giọt và vì đông lạnh có thể
mở cấu trúc tế bào của rau và thịt, do đó ảnh hưởng xấu đến màu sắc, kết cấu, khả năng giữ vitamin và
khả năng chấp nhận cảm quan. Nghiên cứu đề cập đến việc đông lạnh khoai tây nghiền (ba loại giống),
cà rốt, đậu xanh, lasagne, nước sốt trắng và các bữa ăn sẵn thương mại do các nhà sản xuất cung cấp.
Các yếu tố lạm dụng nhiệt độ, ủ (rã đông), đóng băng lại và đóng gói không khí biến đổi cũng đã được
nghiên cứu.
10.6.1 Quy trình sử dụng
Quy trình xử lý, lịch trình thử nghiệm và chi tiết xả khí cho các sản phẩm khác nhau được trình bày
trong phần văn bản dưới đây. Đo lường kết cấu (độ thâm nhập của đầu dò trong khoai tây nghiền), màu
sắc (Hunter Lab), nhỏ giọt ly tâm, hàm lượng vitamin C, khả năng chấp nhận của nhóm hương vị và tổng
số lượng vi khuẩn sống sót (TVC) đã được tiến hành, phù hợp với dòng sản phẩm, như được mô tả bởi
Redmond et al . (2004c).
10.6.2 Làm lạnh đông khoai tây nghiền: các giống khác nhau
Mục tiêu là để kiểm tra ảnh hưởng của đông lạnh đến chất lượng của món nghiền từ Rooster, Golden
Wonder và Maris Piper nhằm mục đích sử dụng chúng trong các bữa ăn sẵn. Kết cấu của khoai tây nghiền
là cực kỳ quan trọng để được chấp nhận và kết cấu bột mềm được ưa chuộng hơn kết cấu dính, kết dính
hoặc keo (Longree, 1950). Khoai tây nghiền (trong cốc nhựa) được đưa vào một trong các phương pháp xử
lý sau: (i) Làm lạnh đông: đông lạnh nhanh ở
quản ở
25
Đóng băng: đóng băng nhanh ở
4
30
C trong 4 ngày; rã đông qua đêm ở 4
30
C (tốc độ không khí 3,75 m /s) trong 2,5 giờ; bảo
C; bảo quản ở 4
C trong 2,5 giờ; bảo quản ở
C; Bài kiểm tra; (iii) Làm lạnh: bảo quản ở nhiệt độ 4
nấu, làm lạnh đến 4
C trong 4 ngày; Bài kiểm tra; (ii)
25
C trong 4 ngày; rã đông qua đêm ở
C trong 4 ngày; Bài kiểm tra; (iv) Tươi:
C rồi kiểm tra.
Làm lạnh đông lạnh và đông lạnh dẫn đến khoai tây nghiền kém cứng hơn, ít dính hơn so với làm lạnh
và chế biến tươi (Hình 10.1) (P < 0,001). Điều này rất có thể là do thành tế bào bị tổn thương do sự
hình thành tinh thể băng trong quá trình đóng băng (Fennema, 1993). Của
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Phát triển sản phẩm đông lạnh cho thị trường và đông lạnh đồ ăn chế biến sẵn 209
5
gà trống
Kỳ Quan Vàng
4
Maris Piper
ộĐ
3
2
1
0
Tươi
Sự ớn lạnh
Làm lạnh đông lạnh
Đông cứng
Hình 10.1 Độ cứng (lực thẩm thấu) của khoai tây nghiền tươi hoặc đã qua chế biến. In lại từ Redmond, GA,
Gormley TR và Butler, F. (2003a), Ảnh hưởng của việc làm lạnh đông lạnh ngắn hạn và dài hạn đến chất lượng
của khoai tây nghiền, Khoa học thực phẩm đổi mới và các công nghệ mới nổi 4(1), 85–97 , với sự cho phép của
Elsevier.
so với các giống cây trồng, Gà trống tạo ra hỗn hợp nghiền chắc hơn, bám dính hơn Golden Wonder
hoặc Maris Piper (P < 0,001). Làm lạnh thường dẫn đến hỗn hợp nghiền có màu sáng hơn (giá trị L/
b cao hơn) so với bất kỳ phương pháp xử lý nào khác. Phát hiện này tương tự với phát hiện của
O'Leary et al. (2000) đối với khoai tây dạng mảnh hoàn nguyên. Bột nghiền gà trống có giá trị L/
b (P < 0,001) thấp hơn so với bột nghiền từ Golden Wonder hoặc Maris Piper. Việc đông lạnh và
đông lạnh dẫn đến hiệu suất nhỏ giọt ly tâm cao hơn so với làm lạnh hoặc chuẩn bị tươi (Hình
10.2). Điều này có thể là do sự phá vỡ cấu trúc tế bào do quá trình đóng băng dẫn đến mất chất
lỏng (IIR, 1986) khi tan băng. Mash từ Dậu có hàm lượng vitamin C cao hơn so với Golden Wonder hay Maris Piper
30
gà trống
25
Kỳ Quan Vàng
Maris Piper
20
t)
m%
ỏ
ọ
y(
â
h
i
L
t
n
g
15
10
5
0
Tươi
Sự ớn lạnh
Làm lạnh đông lạnh
Đông cứng
Hình 10.2 Ly tâm nhỏ giọt (%) từ khoai tây nghiền tươi hoặc đã qua chế biến của các giống cây trồng. In lại
từ Red-mond, GA, Gormley TR và Butler, F. (2003a), Ảnh hưởng của đông lạnh ngắn hạn và dài hạn đến chất lượng
khoai tây nghiền, Khoa học thực phẩm đổi mới và các công nghệ mới nổi 4(1) , 85 –97, với sự cho phép của
Elsevier.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
210 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
mặc dù tất cả các giá trị đều thấp. Đúng như dự đoán, khoai tây nghiền tươi có hàm lượng vitamin C
cao hơn một chút so với ba phương pháp điều trị còn lại và khoai tây ướp lạnh và đông lạnh có hàm
lượng thấp nhất (Redmond và cộng sự, 2003a). Người ta nhấn mạnh rằng tất cả khoai tây nghiền đều có
hàm lượng vitamin C thấp bất kể giống cây nào do quá trình nấu và nghiền. Vì lý do này, các thử
nghiệm cũng đã được tiến hành về việc sử dụng vitamin C dạng viên nang để duy trì trạng thái vitamin
trong khoai tây nghiền đông lạnh (xem bên dưới).
10.6.3 Làm đông lạnh khoai tây nghiền: ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh
Quá trình đông lạnh có thể dẫn đến những thay đổi về kết cấu, màu sắc, mất nước, giá trị dinh dưỡng
và lượng vi sinh vật (IIR, 1986; Fennema, 1993). Ngoài ra còn có sự giảm dần và không thể đảo ngược
về chất lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản đông lạnh, ngay cả ở
60
C (Gormley và cộng sự,
2002). Các thử nghiệm đã được tiến hành để kiểm tra ảnh hưởng của các điều kiện cấp đông khác nhau
trong giai đoạn cấp đông của quá trình đông lạnh đến chất lượng của khoai tây nghiền. Khoai tây
dạng mảnh hoàn nguyên (gọi là khoai tây hoàn nguyên) và khoai tây nghiền làm từ khoai tây mới luộc
(gọi là khoai tây tươi) đã được sử dụng. Giai đoạn đóng băng của quá trình đông lạnh được thực
hiện bằng cách sử dụng buồng môi trường đông lạnh nitơ lỏng (CM-2000, Carburos Metalicos, Madrid,
Tây Ban Nha). Khoai tây nghiền được đông lạnh ở
1) hoặc
90
đông ở 4
C; bảo quản ở 4
30 (tốc độ không khí 3,75 m /s–1),
C (0,5 m /s–1) đến nhiệt độ bên trong là
băng thấp nhất (
90
tây được xử lý ở
90
các mẫu đông lạnh ở
25
C; bảo quản ở
25
60 (0,5 m /s–
C trong 1 tuần; rã
C trong 1 tuần; sau đó đã thử nghiệm. Đúng như dự đoán, nhiệt độ đóng
C) dẫn đến nhiệt độ giảm nhanh nhất (P < 0,001) (Hình 10.3). Các chậu khoai
C đạt nhiệt độ bên trong
30
25
C trong vòng 24 phút so với 78 phút đối với
C. Kết quả tương tự cũng thu được đối với khoai tây nghiền tươi.
Một vấn đề về kết cấu liên quan đến khoai tây nghiền hoàn nguyên là độ dính/độ cứng, có thể
đoán trước là do 'tinh bột tự do' ngoại bào quá mức được tạo ra bằng cách khuếch tán tinh bột qua
thành tế bào trong khi nấu và do vỡ thành tế bào đã nấu chín trong quá trình nghiền và trộn (Faulks
và Griffiths, 1983). Sự hình thành tinh thể băng trong quá trình đóng băng dẫn đến sự phá hủy thêm
thành tế bào và do đó tạo ra nhiều 'tinh bột tự do' hơn. Điều này có thể giải thích tại sao đông lạnh
25
20
15
10
t)
ệC
i°
h(
ộ
N
đ
5
0
5
10
15
20
25
0
20
40
60
Thời gian (phút)
Hình 10.3 Nhiệt độ lõi trung bình của khoai tây nghiền hoàn nguyên trong quá trình đông lạnh ở
60
C () và
90
30
C (
),
C (©). In lại từ Redmond, GA, Gormley TR và Butler, F. (2002), Ảnh hưởng của điều kiện cấp
đông đến chất lượng của khoai tây nghiền hoàn nguyên đông lạnh, Lebensmittel-Wissenschaft und- Technologie
35, 201–204, với sự cho phép của Elsevier.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Phát triển sản phẩm đông lạnh cho thị trường và đông lạnh thực phẩm chế biến sẵn 211
Trong nghiên cứu hiện tại, khoai tây nghiền hoàn nguyên cứng hơn so với khoai tây nghiền ướp lạnh.
Việc giảm nhiệt độ đông lạnh sẽ làm cho khoai tây nghiền mềm hơn nhưng đối với khoai tây nghiền tươi
thì không. Việc giảm nhiệt độ đông lạnh không ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin C, màu sắc hoặc khả
năng chấp nhận cảm quan của khoai tây nghiền (tươi và hoàn nguyên), nhưng sự mất nước nhỏ giọt giảm
tuyến tính (P < 0,001) khi nhiệt độ đông lạnh.
10.6.4 Khả năng giữ lại vitamin C trong khoai tây nghiền đông lạnh
Vitamin C là một chất dinh dưỡng không ổn định và sự thất thoát xảy ra trong rau nấu chín và sau đó
làm lạnh (Williams và cộng sự, 1995), cũng như trong khoai tây nghiền đông lạnh (Decazes và cộng sự,
2001; O'Leary và cộng sự, 2000). . Để khắc phục điều này, người ta đã nghiên cứu việc bổ sung vitamin
C dạng viên nang vào khoai tây nghiền đông lạnh. Bộ mẫu khoai tây nghiền để nguội (20 g mỗi chậu;
giống gà trống) được chuẩn bị có chứa (a) vitamin C thông thường (OVC) (33 mg trên 100 g), (b) vitamin
C dạng viên nang (EVC) (50 mg trên 100 g) và (c) không có vitamin C. Tất cả các mẫu đều trải qua một
trong các quy trình xử lý sau: (i) Tươi: nấu và kiểm tra, (ii) Làm lạnh: bảo quản ở 4
Làm lạnh đông: đông lạnh nhanh ở
đêm ở 4
C; bảo quản ở 4
quản ở
25
30
C trong 2,5 giờ; bảo quản ở
25
C trong 8 ngày; (iv) Đóng băng: đóng băng nhanh ở
C trong 1,5 ngày; rã đông qua đêm ở 4
C trong 8 ngày, (iii)
C trong 7 ngày; rã đông qua
30
C trong 2,5 giờ; bảo
C. Hàm lượng vitamin C trong khoai tây nghiền
không bổ sung (NVC) thấp (khoảng 2 mg trên 100 g) ở dạng tươi và trong các sản phẩm đã qua chế biến
(Hình 10.4). Điều này có thể là do quá trình nấu và nghiền khoai tây. Phương pháp xử lý lạnh và đông
lạnh làm giảm đáng kể (P < 0,001) hàm lượng vitamin C của các mẫu có thêm OVC. Ngược lại, các mẫu
được làm lạnh và làm lạnh đông lạnh có bổ sung EVC có khoảng 15 mg trên 100 g (Hình 10.4) cho thấy
rằng việc đóng gói đang phát huy tác dụng bảo vệ trong quá trình bảo quản lạnh. Phương pháp xử lý chỉ
đông lạnh dẫn đến khả năng lưu giữ tốt cả OVC và EVC (Hình 10.4) (Redmond và cộng sự, 2003b). Kết quả
này được mong đợi vì vitamin C thường được giữ lại tốt trong thực phẩm đông lạnh (Favell, 1998).
30
NVC
OVC
25
EVC
20
nimn
a0
t)
g
ê
ig
m
r
0
V
(
C
t
1
15
10
5
0
Tươi
Sự ớn lạnh
Làm lạnh đông lạnh
Đông cứng
Hình 10.4 Ảnh hưởng của các phương pháp xử lý theo quy trình (và tươi) đến hàm lượng vitamin C của khoai tây
nghiền tươi và đã qua chế biến không bổ sung vitamin C (NVC), có bổ sung vitamin C (OVC) và có bổ sung
vitamin C dạng viên nang (EVC). In lại từ Redmond, GA, Decazes, AM, Gormley TR và Butler, F. (2003b), Tình
trạng vitamin C của khoai tây nghiền đông lạnh, Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm, 56(2–3), 219–221, với sự cho phép
từ Elsevier.
Machine Translated by Google
17:38
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
212 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
10.6.5 Làm đông lạnh cà rốt hấp và đậu xanh
Cà rốt hấp và đậu xanh thường được sử dụng làm thành phần trong bữa ăn sẵn và ảnh hưởng của việc đông
lạnh ngắn hạn và dài hạn đến chất lượng của chúng đã được nghiên cứu trong một nghiên cứu gần đây
(Redmond và cộng sự, 2004a ) . Làm lạnh đông lạnh và đông lạnh dẫn đến cà rốt kém cứng hơn (giá trị
cắt thấp hơn) so với làm lạnh hoặc chế biến tươi nhưng điều này không xảy ra đối với đậu xanh. Làm
lạnh đông và đông lạnh dẫn đến thất thoát nước nhỏ giọt cao hơn so với phương pháp xử lý tươi hoặc làm
lạnh đối với cả cà rốt và đậu xanh. Đối với cà rốt, thất thoát nước từ các phương pháp xử lý tươi và
làm lạnh thấp (trung bình = 2,1%) so với các phương pháp xử lý đông lạnh và đông lạnh (trung bình =
19,2%), trong khi thất thoát nước từ đậu xanh tươi và ướp lạnh cao hơn nhiều (trung bình). = 22,1%),
mặc dù thấp hơn đáng kể so với đậu xanh đông lạnh hoặc đông lạnh (trung bình = 31,4%).
Không tìm thấy sự khác biệt về màu sắc của cà rốt nấu chín giữa bốn phương pháp xử lý nhưng có sự
khác biệt ở màu đậu xanh nấu chín, ở chỗ đông lạnh và làm lạnh dẫn đến góc màu thấp hơn (ít xanh hơn)
so với đông lạnh hoặc chế biến tươi. Không tìm thấy sự khác biệt về tổng giá trị số lượng sống sót
(TVC) giữa các nghiệm thức đối với cà rốt (trung bình = 2,2 log10 cfu g
= 3,2 log10 cfu g
1) hoặc đậu xanh (trung bình
1) và không có sự khác biệt về khả năng chấp nhận cảm quan giữa các quá trình xử lý
cà rốt hấp. Tuy nhiên, khả năng chấp nhận về mặt cảm quan của đậu xanh tươi thấp hơn so với đậu đã chế
biến. Những dữ liệu này cho thấy đông lạnh là công nghệ thích hợp cho cà rốt hấp và đậu xanh. (Redmond
và cộng sự, 2004a).
10.6.6 Làm lạnh đông nước sốt trắng
Nước sốt trắng làm từ tinh bột là thành phần thường xuyên của các bữa ăn sẵn. Nước sốt làm nổi bật
hình thức bên ngoài và mang lại cảm giác hương vị cho thực phẩm giàu protein, giúp tăng thêm trải
nghiệm ăn uống. Nó cũng ngăn ngừa tình trạng mất nước và cháy tủ đông trong quá trình bảo quản. Tuy
nhiên, nước sốt trắng truyền thống đông lạnh sẽ giải phóng nước (sự tổng hợp) sau khi rã đông, làm giảm
khả năng chấp nhận sản phẩm. Do đó, điều quan trọng là nước sốt dùng cho bữa ăn sẵn đông lạnh phải ổn
định khi đông lạnh và các thử nghiệm được tiến hành trên nước sốt trắng làm từ hai loại tinh bột biến tính, tức là
Purity W, Thermflo (tinh bột ngô nếp biến tính) và National Frigex CL (tinh bột sắn biến tính). Mỗi
loại nước sốt đều được làm lạnh đông và làm lạnh. Lượng chất lỏng tách ra (sự tổng hợp) trong nước sốt
đông lạnh và ướp lạnh thấp (dưới 4%) trong suốt thời gian trưng bày ướp lạnh 8 ngày. Không có sự khác
biệt về màu sắc hoặc độ nhớt của nước sốt ướp lạnh và đông lạnh trong thời gian bảo quản lạnh (Dempsey,
2003).
Tinh bột biến tính Thermoflo và National Frigex CL cũng được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của
tốc độ đông lạnh đến khả năng kết hợp, màu sắc và tính lưu biến của nước sốt trắng đông lạnh. Nước sốt
trắng được đông lạnh ở
30 (tốc độ không khí 3,75 m /s–1),
đến nhiệt độ bên trong là
25
C, và được bảo quản ở
25
60 (0,5 m /s–1) hoặc
90
C (0,5 m /s–1)
C trong 2 ngày, sau đó giữ ở 4
C trong 8
ngày. Mức độ hiệp đồng trong nước sốt đông lạnh đông lạnh ở các tỷ lệ khác nhau nhỏ hơn 2%, bất kể tốc
độ đóng băng và không ảnh hưởng đến độ nhớt hoặc màu sắc của mẫu. Do đó, người ta kết luận rằng tinh
bột ổn định khi đông lạnh và tan băng và phù hợp để sử dụng làm nước sốt trong các ứng dụng đông lạnh
trong bữa ăn sẵn. (Dempsey, 2003).
10.6.7 Làm lạnh đông lasagne
Lasagne là món ăn làm sẵn ngày càng phổ biến với mức tiêu thụ bình quân đầu người ở Ireland là 0,32 kg
mỗi năm, so với 0,2 kg ở Anh và 1,0 kg ở Bỉ (Anon, 2001a).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Phát triển sản phẩm đông lạnh cho thị trường và đông lạnh thực phẩm chế biến sẵn 213
Bảng 10.1 Ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh ngắn hạn đến chất lượng của lasagne đông lạnh.
Tươi
Sự ớn lạnh
Đông cứng
Làm lạnh đông lạnh
Kiểm tra F
LSDa
Lasagne không đun nóng
Ly tâm nhỏ giọt (%)
0,84
1,56
10,07
3,41
P < 0,001
1,99
Màu sắc (L/b)
5,59
5,17
5,37
5,55
P < 0,05
0,29
274
258
289
256
NS
48
1,76
1,95
3,62
4,03
P < 0,001
0,64
Giá trị cắt (N)
TVC (log10 cfu g
1)
Lasagne nóng
Ly tâm nhỏ giọt (%)
— 2,15 — 2,49
2,77
2,29
NS
1,57
Màu sắc (L/b)
— 216 3,75 3,64
4,01
3,17
P < 0,01
0,7
Giá trị cắt (N)
229
232
NS
30
Khả năng chấp nhận cảm giác
3,38
3,60
NS
0,54
Lưu ý: aLSD, Sự khác biệt nhỏ nhất.
In lại từ Redmond, GA, Gormley, TR và Butler, F. (2004b), Ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh ngắn hạn và dài hạn với
BẢN ĐỒ về chất lượng của lasagne đông lạnh đông lạnh, Lebensmittel-Wissenschaft und- Technologie 38(1), 81–87, với sự cho phép
từ Elsevier.
Các thử nghiệm đã được tiến hành để kiểm tra ảnh hưởng của đông lạnh đến chất lượng của lasagne thịt bò
(kích thước đơn vị 300 g) (Redmond và cộng sự, 2004b). Một mẫu mới được sử dụng làm đối chứng.
Lasagne đông lạnh có màu sáng hơn (L/b) so với lasagne ướp lạnh trước khi đun nóng, nhưng
điều này không thể hiện rõ sau khi đun nóng (Bảng 10.1). Lasagne đông lạnh và đông lạnh có giá cao hơn
mất nước nhỏ giọt hơn so với tươi hoặc ướp lạnh trước khi sưởi ấm nhưng một lần nữa điều này không rõ ràng sau khi sưởi ấm.
Không tìm thấy sự khác biệt về giá trị cắt hoặc khả năng chấp nhận cảm quan giữa các phương pháp điều trị nhưng
lasagne đông lạnh và đông lạnh có TVC cao hơn ướp lạnh hoặc tươi. Kết quả này đã được
bất ngờ vì việc đóng băng thường làm giảm giá trị TVC (Redmond và cộng sự, 2004b).
Tất cả số lượng vi sinh vật đều nằm dưới giới hạn trên của log 5 cfu g
1 do Cục An toàn Thực phẩm quy định
Cơ quan quản lý Ireland về bữa ăn sẵn tại điểm bán hàng (Anon, 2001b).
Lasagne đông lạnh và đông lạnh có giá trị thất thoát nhỏ giọt cao hơn đáng kể so với tươi
hoặc làm lạnh trước khi đun nóng nhưng không làm lạnh sau khi đun nóng. Điều này có thể là do hư hỏng cấu trúc của
các thành phần do đóng băng (Khan và Vincent, 1996). Tuy nhiên, rất có thể là
sự phân phối lại độ ẩm diễn ra trong quá trình hâm nóng do đó bù đắp những tác động bất lợi của
đóng băng. Sự gia tăng thất thoát nhỏ giọt đối với lasagne không được làm nóng không phải là mối quan tâm lớn đối với
các nhà sản xuất vì lasagne được hâm nóng trước khi tiêu thụ. Không có sự khác biệt được tìm thấy trong
kết cấu giữa lasagne đông lạnh, đông lạnh, ướp lạnh hoặc tươi, trước hoặc sau khi hâm nóng
cho thấy điều kiện bảo quản ít ảnh hưởng đến kết cấu của sản phẩm được gia nhiệt cuối cùng
(Redmond và cộng sự, 2004b).
10.6.8 Cấp đông sản phẩm trong thời gian dài
Một trong những ưu điểm của đông lạnh là sản phẩm có thể được bảo quản đông lạnh trước khi làm lạnh.
bán lẻ. Do đó, các thử nghiệm đã được tiến hành để kiểm tra tác động của việc bảo quản đông lạnh lâu dài
(tối đa 12 tháng) trước khi rã đông và làm lạnh, đối với chất lượng của khoai tây nghiền, cà rốt hấp,
đậu xanh hấp và lasagne. Sản phẩm thuộc một trong các trường hợp sau
phương pháp xử lý: (i) Cấp đông – làm lạnh: cấp đông nhanh ở
9 hoặc 12 tháng; rã đông qua đêm ở 4
30
C trong 2,5 giờ; bảo quản ở
25
C; bảo quản ở 4
30
C trong 2,5 giờ; bảo quản ở
25
C trong 0, 3, 6,
C trong 6 hoặc 7 ngày; (ii) Đóng băng: đóng băng ở mức
C trong 0, 3, 6, 9 hoặc 12 tháng; rã đông qua đêm ở 4
Bảo quản đông lạnh lên đến 12 tháng sau đó làm lạnh dẫn đến sản phẩm cứng hơn so với
đông lạnh riêng cho khoai tây nghiền và đậu xanh. Thời gian bảo quản đông lạnh có
C; Bài kiểm tra.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
214 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
6
0 Tháng
3 tháng
5
6 tháng
9 tháng
)u
g1f
nc
ả
i
ổg
ố
h
T
s
k
t
(
4
12 tháng
3
2
1
0
FC cà rốt
cà rốt FZ
Đậu xanh FC Đậu xanh FZ
Hình 10.5 Ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh lâu dài đến giá trị tổng số đếm khả thi (TVC) của cà rốt và
đậu xanh nấu chín đông lạnh và đông lạnh: cà rốt đông lạnh (Cà rốt FZ); đậu xanh đông lạnh (đậu xanh FZ); cà
rốt đông lạnh (FC cà rốt); đậu xanh đông lạnh (đậu xanh FC).
không ảnh hưởng đến giá trị thất thoát nhỏ giọt của khoai tây nghiền đông lạnh hoặc đông lạnh
(trung bình = 21%), cà rốt nấu chín (trung bình = 26%) hoặc đậu xanh (trung bình = 31%). Thời
gian bảo quản đông lạnh làm giảm (P < 0,001) độ sáng (tức là giá trị Hunter L/b thấp hơn) của
khoai tây nghiền đông lạnh và đông lạnh. Các phương pháp xử lý cũng khác nhau (P < 0,001) với
cá nghiền đông lạnh có màu sáng hơn (giá trị L/b là 3,20) so với cá nghiền đông lạnh (2,98).
Thời gian bảo quản đông lạnh không ảnh hưởng đến màu sắc (góc màu) của cà rốt (trung bình =
45
) hoặc đậu xanh (trung bình = 118
) và không tìm thấy sự khác biệt giữa đông lạnh và đông
lạnh. Thời gian bảo quản đông lạnh không ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin C trong khoai tây
nghiền nhưng đông lạnh dẫn đến giảm hàm lượng vitamin C so với đông lạnh (tương ứng là 0,64 so
với 1,68 mg trên 100 g) (Redmond và cộng sự , 2003a , 2003b). Khoảng thời gian bảo quản đông
lạnh không ảnh hưởng đến khả năng chấp nhận cảm quan của ba sản phẩm và không tìm thấy sự khác
biệt nào về khả năng chấp nhận cảm quan giữa cà rốt hoặc đậu xanh đông lạnh và đông lạnh. Tuy
nhiên, làm lạnh đông lạnh dẫn đến điểm cảm quan (P < 0,01) (2,52) thấp hơn so với đông lạnh
(2,75) đối với khoai tây nghiền trên thang đo khoái cảm 5 điểm.
Thời gian bảo quản đông lạnh không ảnh hưởng đến giá trị TVC của khoai tây nghiền đông lạnh
và đông lạnh nhưng lại có ảnh hưởng đến giá trị của cả đậu xanh và cà rốt (Hình 10.5). Đối với
đậu xanh, giá trị TVC trước khi bảo quản đông lạnh cao hơn bất kỳ thời điểm bảo quản nào khác,
trong khi cà rốt bảo quản trong 9 tháng có giá trị TVC thấp nhất. Làm lạnh đông lạnh cũng dẫn
đến giá trị TVC cao hơn đáng kể so với làm đông lạnh đối với sản phẩm, điều này phù hợp với
phát hiện của O'Leary et al. (2000) cho một loạt sản phẩm. Tuy nhiên, tất cả các giá trị của
các mẫu đã chế biến đều thấp hơn giới hạn (log 5 cfu g
1) do Cơ quan An toàn Thực phẩm Ireland
đặt ra đối với các sản phẩm rau nấu chín tại điểm bán (Anon, 2001b). Những phát hiện tổng thể
cho thấy rằng việc bảo quản đông lạnh lâu dài không làm tăng lượng vi sinh vật trong giai đoạn
làm lạnh tiếp theo của quy trình đông lạnh đối với khoai tây nghiền, cà rốt hấp hoặc đậu xanh.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Phát triển sản phẩm đông lạnh cho thị trường và đông lạnh thực phẩm chế biến sẵn 215
Trong các thử nghiệm với lasagne đông lạnh (được sản xuất thương mại), các mẫu được bảo quản ở
-30
C trong tối đa 12 tháng, sau đó rã đông và làm lạnh ở 4
C trong 6 ngày. Lasagne đông lạnh được
sử dụng để so sánh. Thuật ngữ 'làm nóng' dùng để chỉ các mẫu được quay trong lò vi sóng ở công suất
700 W theo hướng dẫn của nhà sản xuất, sau đó làm nguội đến 4
C trước khi thử nghiệm.
Thất thoát nhỏ giọt có xu hướng giảm theo thời gian bảo quản đông lạnh, đặc biệt đối với các mẫu
đông lạnh. Điều này có thể phản ánh sự gia tăng liên kết với nước của các thành phần thịt hoặc mì ống
trong lasagne. Tuy nhiên, điều này không được phản ánh ở độ mềm của sản phẩm vì lasagne được bảo quản
đông lạnh trong 12 tháng có giá trị cắt cao nhất. Các thử nghiệm cảm quan cho thấy xu hướng suy giảm
không đáng kể về khả năng chấp nhận về mặt cảm quan khi thời gian bảo quản đông lạnh tăng dần được
biểu thị bằng điểm cảm quan là 3,9 (6 tháng), 3,6 (9 tháng) và 3,4 (12 tháng). Một số tham luận viên
nhận xét rằng thành phần mì ống trong bữa ăn rất dai hoặc dai. Tuy nhiên, ngay cả sau 12 tháng bảo
quản đông lạnh, lasagne vẫn được chấp nhận (3,4 trên thang điểm từ 0 (không thể chấp nhận) đến 5 (rất
chấp nhận được)) (Redmond và cộng sự, 2004b ).
10.6.9 Bao bì khí quyển biến đổi (MAP) có làm lạnh đông
Các thử nghiệm đã được tiến hành để đánh giá tác dụng hiệp đồng, nếu có, của việc kết hợp MAP với
đông lạnh lên chất lượng và thời hạn sử dụng của khoai tây nghiền, cà rốt hấp, đậu xanh hấp và
lasagne. Sản phẩm được đóng gói trong: (i) đường hàng không; (ii) CO2/N2 (40:60%); (iii) CO2/O2/N2
(40:30:30%); (iv) CO2 (100%); (v) N2 (100%); sau đó nổ đông lạnh ở
25
C trong 3 tuần; làm lạnh ở 4
30
C trong 2,5 giờ; bảo quản ở
C trong 9 ngày; thử nghiệm. Các phương pháp xử lý có ảnh hưởng
tối thiểu đến màu sắc, kết cấu và sự nhỏ giọt ly tâm của dòng sản phẩm (Redmond và cộng sự, 2004c).
TVC không bị ảnh hưởng bởi các phương pháp xử lý ngoại trừ lasagne trong đó có sự tương tác (P <
0,05) giữa quá trình xử lý và không khí, tức là TVC tăng theo thứ tự không khí, CO2/N2 (40:60%), CO2/
O2/ N2 (40:30:30%) đối với lasagne đông lạnh trong khi thứ tự ngược lại đối với các mẫu đông lạnh
(Redmond và cộng sự, 2004b).
10.6.10 Lạm dụng nhiệt độ của sản phẩm đông lạnh
Thực phẩm ướp lạnh và đông lạnh có thể có nhiều nguy cơ lạm dụng nhiệt độ hơn các sản phẩm đông lạnh
(O'Leary và cộng sự, 2000) và một nghiên cứu mô hình đã được thực hiện bởi Oxley (2003) để đánh giá
tác động của các nhiệt độ khác nhau (4
C, 7
C, 10
C) trong giai đoạn làm lạnh cuối cùng của quy
trình đông lạnh trên TVC (khoai tây nghiền) và số lượng vi khuẩn ưa lạnh (khoai tây nghiền và cà rốt
hấp) trong khoảng thời gian 8 ngày. Không tìm thấy sự khác biệt đáng kể đối với TVC (khoai tây) hoặc
số lượng vi khuẩn hướng thần (khoai tây hoặc cà rốt nấu chín) giữa đông lạnh và làm lạnh vào bất kỳ
ngày thử nghiệm nào cho thấy rằng việc đông lạnh và rã đông của khoai tây nghiền và cà rốt nấu chín
không tạo ra sản phẩm dễ bị vi sinh vật phát triển hơn trong thời gian bảo quản lạnh. Tuy nhiên,
việc tăng nhiệt độ bảo quản lạnh trong giai đoạn làm lạnh của quá trình đông lạnh làm tăng sự phát
triển của vi sinh vật đối với cả cà rốt và khoai tây. Ví dụ, khoai tây nghiền bảo quản ở 10
là 6,5 so với 3,1 và 1,3 log10 cfu g
1 đối với khoai tây ở 7
C và 4
Tương tự, số lượng vi khuẩn ưa lạnh đối với cà rốt nấu chín sau 8 ngày là 8,6 (10
3,4 log10 cfu g
1 (4
C có TVC
C tương ứng vào ngày thứ 8.
C), 5,7 (7
C). Những dữ liệu này cho thấy các sản phẩm được bảo quản ở 10
C) và
C trong 8 ngày
sau khi rã đông có số lượng vi khuẩn không thể chấp nhận được và cho thấy sự cần thiết phải kiểm soát
nhiệt độ cẩn thận trong giai đoạn làm lạnh cuối cùng của quy trình đông lạnh (Oxley, 2003).
Mặc dù TVC và số lượng vi khuẩn hướng thần không nhất thiết biểu thị một sản phẩm an toàn hay không
an toàn nhưng chúng là chỉ số về khả năng phát triển của mầm bệnh nếu sự ô nhiễm đó xảy ra.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
216 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
10.6.11 Ủ các sản phẩm đông lạnh
Ủ (rã đông) thực phẩm đông lạnh là điều hết sức quan trọng đối với các công ty thực phẩm và một loạt thử
nghiệm đã được Gerety (2004) thực hiện. Thử nghiệm chính bao gồm việc ủ trong một đơn vị thương mại (SB10,
đơn vị sáu pallet; dung tích khối 20 m3) do Dawson Rentals cung cấp, thổi các chu kỳ không khí ấm và lạnh
lên sản phẩm đang được rã đông. Trong các thử nghiệm, 216 suất ăn sẵn lasagne được sản xuất thương mại được
đặt trong 27 hộp (bên ngoài) (2 hàng 4 cái trong mỗi hộp). Cặp nhiệt điện dạng dây chữ T được lắp ngẫu
nhiên vào tâm hình học (lõi) và giữa lớp bột và lớp bịt nhựa (bề mặt) của 12 bữa ăn một cách ngẫu nhiên
trước khi cấp đông. Thức ăn đông lạnh trong hộp được đặt trong thiết bị ủ theo một trong ba cấu hình hộp:
(a) tách biệt, (khoảng trống giữa mỗi hộp), (b) ba khoảng trống với nhau, (khoảng trống giữa các nhóm ba
hộp) và ( c) xếp chồng lên nhau (không có khoảng trống).
Khi các hộp được xếp thành ba, nhiệt độ trong các hộp ở giữa thấp hơn khoảng 10
C tại mỗi thời điểm thử
nghiệm so với nhiệt độ trong các hộp tiếp xúc nhiều hơn, đồng thời nhiệt độ bề mặt và lõi sản phẩm vẫn ở
khoảng
4
C sau 24 giờ . Điều này cho thấy rằng việc xếp chồng chặt chẽ không phải là một lựa chọn và cách
tốt nhất để ủ hiệu quả là cấu hình hộp riêng biệt.
10.6.12 Cấp đông lại sản phẩm đã đông lạnh
Nhiều sản phẩm thực phẩm chế biến sẵn có dán nhãn “thích hợp để đông lạnh” trên bao bì và người tiêu dùng
đông lạnh chúng để thuận tiện và kéo dài thời hạn sử dụng. Tuy nhiên, với thực phẩm đông lạnh, đông lạnh
tại nhà hoặc cấp đông lại có nghĩa là cấp đông lần thứ hai, điều này có thể gây ra các vấn đề về chất lượng
và an toàn sản phẩm. Một thử nghiệm nhằm giải quyết vấn đề này bao gồm khoai tây nghiền đông lạnh, cà rốt
hấp cắt lát và các bữa ăn sẵn lasagne được sản xuất thương mại. Mẫu đông lạnh của ba sản phẩm đã được chuẩn
bị (Redmond và cộng sự, 2004a, 2004b), giữ ở -25
C trong 7 ngày, rã đông qua đêm ở 4
C, bảo quản ở 4
C
trong 7 ngày, sau đó kiểm tra (để xác định giá trị cơ bản, tức là tan băng 1 bài kiểm tra).
Sau đó, các mẫu đông lạnh được đông lạnh lại bằng quy trình nhanh (đông lạnh nhanh ở
(tốc độ không khí 3,75 m /s–1) hoặc chậm (trong tủ; vẫn không khí ở nhiệt độ
25
C trong 7 ngày. Chúng được rã đông ở nhiệt độ 4
25
30
C trong 2,5 giờ
C) và giữ ở nhiệt độ
C qua đêm và được kiểm tra lại (tức là rã đông 2 lần
kiểm tra). Màu sắc, giá trị cắt, thất thoát nhỏ giọt ly tâm và hàm lượng vitamin C (chỉ dành cho khoai tây)
của khoai tây nghiền đông lạnh, thái lát hấp cà rốt và lasagne nóng không bị ảnh hưởng bởi việc đông lạnh
lại (cả hai phương pháp) hoặc rã đông. Tuy nhiên, làm lạnh lại/rã đông đã làm giảm độ kết dính của khoai
tây nghiền đông lạnh nhưng ảnh hưởng này rất nhỏ về mặt thực tế. lasagne không được làm nóng) không bị ảnh
hưởng bởi việc làm lạnh/rã đông và giá trị TVC thấp hơn giới hạn trên của log10 5 cfu g
1 do Cơ quan An
toàn Thực phẩm Ireland quy định đối với các bữa ăn sẵn tại điểm bán hàng (Anon, 2001b). Những dữ liệu này
gợi ý rằng khoai tây nghiền đông lạnh, cà rốt thái lát hấp hoặc lasagne có thể được đông lạnh/rã đông mà
không làm giảm chất lượng hoặc độ an toàn. Tuy nhiên, điều bắt buộc là không được xảy ra hiện tượng lạm
dụng nhiệt độ trong giai đoạn làm lạnh của quá trình đông lạnh.
10.6.13 Kết quả chung về đông lạnh
Làm lạnh đông lạnh là một công nghệ phù hợp với nhiều món ăn chế biến sẵn và thành phần bữa ăn sẵn, bao gồm
cả nước sốt, đồng thời mang lại lợi ích về hậu cần và thời hạn sử dụng trong quá trình phân phối và bán lẻ.
Việc bảo quản đông lạnh kéo dài (lên đến 1 năm) trước khi làm lạnh ít có ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng
của nhiều loại sản phẩm đông lạnh. Bao bì không khí biến đổi (MAP) không có lợi cho chất lượng và thời hạn
sử dụng của khoai tây nghiền đông lạnh, cà rốt hấp hoặc lasagne.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Phát triển sản phẩm đông lạnh cho thị trường và đông lạnh đồ ăn chế biến sẵn 217
Khoai tây nghiền đông lạnh, cà rốt thái lát hấp và lasagne có thể được đông lạnh lại thành công
miễn là không xảy ra hiện tượng lạm dụng nhiệt độ trong giai đoạn làm lạnh cuối cùng của quá trình
làm lạnh đông lạnh. Kết quả từ một thiết bị ủ thương mại cho thấy đồ ăn sẵn đóng hộp phải được xếp
chồng lên nhau với khoảng trống giữa chúng để đảm bảo rã đông không khí đầy đủ. Thực hành sản
xuất tốt (GMP) và HACCP là bắt buộc trong suốt quá trình đông lạnh.
Các sản phẩm đông lạnh phải được dán nhãn là 'đã đông lạnh trước đó' vì lý do cung cấp thông tin
cho người tiêu dùng. Cũng nên ghi hạn sử dụng và dán nhãn này khi bắt đầu quá trình rã đông.
10.7 CÔNG NGHỆ SOUS VIDE-FREEZING
Chế biến sous vide là một hệ thống phục vụ ăn uống gián đoạn, trong đó thực phẩm sống hoặc nấu
chín được niêm phong trong chân không trong túi hoặc hộp nhựa nhiều lớp, được xử lý nhiệt bằng
cách nấu có kiểm soát, làm lạnh nhanh và sau đó hâm nóng lại để phục vụ sau một thời gian bảo quản
lạnh (SVAC) , 1991). Thời gian bảo quản lạnh lên tới 21 ngày ở 0–3
thiểu được khuyến nghị cho các sản phẩm sous vide là 90
C. Quy trình xử lý nhiệt tối
C trong 10 phút hoặc tương đương với thời
gian-nhiệt độ (SVAC, 1991). Quá trình này đảm bảo giảm thiểu tối thiểu 6 log bào tử Clostridium
botulinum ưa lạnh và các mầm bệnh thực vật như Listeria, Salmonella và Escherichia coli.
Sous vide đã được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực cung cấp thực phẩm và dịch vụ ăn uống (Creed
và Reeve, 1998), nhưng gần đây nó đang được áp dụng trong lĩnh vực đồ ăn sẵn. Những lo ngại về sự
an toàn của sản phẩm sous vide , chủ yếu là do khả năng lạm dụng nhiệt độ trong dây chuyền làm
lạnh, đã ngăn cản việc sử dụng rộng rãi nó (Betts, 1992). Vì lý do này, việc sử dụng đông lạnh
sous vide như một giải pháp thay thế cho đông lạnh sous vide cho các thành phần bữa ăn sẵn đã được
nghiên cứu trong một nghiên cứu lớn (Tansey và Gormley, 2005; Tansey và cộng sự, 2003a, 2005) và
các phát hiện chọn lọc được báo cáo ở đây. Đông lạnh bằng phương pháp sous vide có ít nhất hai ưu
điểm: (i) giảm thiểu nguy cơ phát triển của bào tử Clostridium botulinum và (ii) kéo dài thời hạn
sử dụng của sản phẩm. Một nhược điểm tiềm tàng là nó có thể bù đắp một số lợi thế về chất lượng
của quy trình sous vide , đặc biệt là kết cấu sản phẩm, do cấu trúc bị phá hủy bởi các tinh thể
băng. Mười loại thực phẩm khác nhau đã được nghiên cứu thành ba nhóm: carbohydrate (khoai tây, mì
ống và gạo); rau (cà rốt và bông cải xanh); và các thực phẩm tăng cơ (cá hồi, cá tuyết, thịt gà,
thịt bò và thịt cừu). Một hệ thống P-SV-F để xử lý sous vide gồm 10 thành phần của bữa ăn sẵn bao
gồm tiền xử lý (P), thời gian/nhiệt độ nấu sous vide (SV) và đông lạnh (F) sau khi nấu sau sous
vide đã được phát triển và xác nhận, đồng thời ở đó đặc biệt tập trung vào tác động của hệ thống PSV-F lên kết cấu và chất lượng tổng thể của sản phẩm.
10.7.1 Quy trình sử dụng
Các thử nghiệm sous vide/đông lạnh được tiến hành trên carbohydrate (khoai tây thái lát, mì ống,
gạo), rau củ (cà rốt thái lát, bông cải xanh) và thực phẩm dành cho cơ bắp (phần cá hồi, phần cá
tuyết, thịt gà, thịt bò và thịt cừu miếng/khối) như được mô tả bởi Tansey và cộng sự. (2005). Tất
cả các mẫu đều được xử lý trước (Bảng 10.3) trước khi nấu sous vide . Thời gian nấu (nồi Barriquand
Steriflow) thay đổi tùy theo từng loại thực phẩm do sự thay đổi về tốc độ truyền nhiệt và kích
thước của miếng thức ăn (Bảng 10.3). Các giá trị thanh trùng (giá trị P ) được ghi lại bằng máy
ghi nhiệt độ thời gian Ellab. Các sản phẩm sous vide được đông lạnh nhanh (2 giờ ở
làm lạnh (+4
30
C) hoặc
C) và các thử nghiệm được tiến hành về khả năng chấp nhận/so sánh cảm quan, độ cắt,
màu sắc, nhỏ giọt theo trọng lực, nhỏ giọt ly tâm và độ ẩm cũng như các thử nghiệm cụ thể như mức độ β-caroten
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
218 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 10.2 Phạm vi kết cấu lý tưởng (giá trị cắt; kN) cho 10 loại thực phẩm có chế độ hấp/luộc tương ứng
lần.
Thành phần
Kết cấu lý tưởng
Kết cấu lý tưởng
Thời gian hấp/đun sôi
(cắt nóng) (kN)
(cắt nguội) (kN)
đến kết cấu lý tưởng (phút)
Cà rốt
0,8–2,2
1,3–2,6
Bông cải xanh
0,6–1,0
0,8–1,2
25–30
15
Những quả khoai tây
0,3–0,5
0,5–0,8
20–25
Mỳ ống
0,8–1,2
1,3–2,0
10
Cơm
0,4–0,7
0,9–1,5
15–20
cá hồi
1,8–2,1
1,9–2,2
25–35
cá tuyết
1,9–3,5
2,4–4,2
20–50
Thịt gà
2,0–3,0
3,0–4,0
40–120
Thịt bò
4,0–4,6
4,8–6,2
120–180
Cừu non
3,7–4,3
4,5–5,5
60–90
(cà rốt), hàm lượng vitamin C (bông cải xanh) và hàm lượng thiamine (cá hồi và cá tuyết) (Tansey et al.,
2005).
10.7.2 Xác định kết cấu lý tưởng
Đặc tính kết cấu tốt của sản phẩm thực phẩm là yêu cầu then chốt để được chấp nhận. Vì thế
tầm quan trọng của việc xác định phạm vi kết cấu lý tưởng cho 10 sản phẩm. Những điều này đã được xác định
bằng cách phân tích cảm quan đồng thời và thử nghiệm cắt trên cả nóng và lạnh, hấp/luộc
mẫu (mẫu được lấy ra ở những khoảng thời gian khác nhau) của dòng sản phẩm (Tansey và cộng sự,
2003c; 2005) và kết quả của 10 loại thực phẩm được thể hiện trong Bảng 10.2. Những phạm vi kết cấu này
đã trở thành kết cấu mục tiêu cho các sản phẩm sau quá trình tiền xử lý, nấu sous vide và
đóng băng. Các thành phần rau và carbohydrate lúc đầu khó khăn nhưng dần dần trở nên rất khó khăn.
mềm khi nấu ăn. Tuy nhiên, thức ăn dành cho cơ bắp hơi cứng lại và dần dần mềm đi.
hoặc vẫn luôn khó khăn với việc nấu ăn. Kết cấu lý tưởng cho mì ống đạt được một cách nhanh chóng
sau 10 phút đun sôi trong khi đó thịt bò đạt được sau 120 phút và
duy trì ở mức 180 phút (Bảng 10.2).
10.7.3 Tiền xử lý, tối ưu hóa quy trình và đông lạnh
Tiền xử lý được sử dụng để làm chắc kết cấu của cà rốt, bông cải xanh và khoai tây thái lát theo thứ tự
để chống lại tác động làm mềm kết cấu của quá trình xử lý sous vid sau đó là đông lạnh nhanh. MỘT
một loạt các phương pháp tiền xử lý khác đã được sử dụng cho bảy sản phẩm còn lại, từ sản phẩm ướp lạnh đến sản phẩm
nguyên liệu ban đầu đông lạnh, ngâm trong nước hoặc áp chảo (Bảng 10.3). Sự ảnh hưởng
tiền xử lý các thuộc tính chất lượng được lựa chọn của 10 sản phẩm sous vide đã được công bố
(Tansey và cộng sự, 2005) cũng có những khía cạnh bổ sung về tác động đối với cà rốt (Tansey và Gormley,
2002; Gormley và Tansey, 2004), bông cải xanh (Tansey và cộng sự, 2003a) và cá (Gormley và cộng sự,
2003; Tansey và cộng sự, 2003b).
Phạm vi kết cấu lý tưởng cho 10 sản phẩm (Bảng 10.2) đã trở thành kết cấu mục tiêu cho
tối ưu quy trình sous vid cho từng sản phẩm. Điều này bao gồm sự kết hợp của tiền xử lý,
thời gian nấu sous vide và thời gian nấu đông lạnh hoặc làm lạnh sau sous vide . Quy trình tối ưu,
dựa trên các yếu tố này, đối với mỗi sản phẩm được cho trong Bảng 10.3 cùng với thời gian–
giá trị nhiệt độ cho mỗi quá trình nhiệt. Tất cả đều vượt quá 10 phút ở 90
P90 > 10) ngoại trừ cà rốt được chế biến trong 10 phút ở 90
C có giá trị
C (tức là
219
.dnad
ue
qi
h.
r
;
nử
r
i
h
ờ
ạh
ứ
u
ì
i
r
a
n
ư
m
it
ủ
r
ặ
ạ
a
P
o
á
0
g
ế
g
đ
h
v
l
B
c
s
2
n
.2
m.
g
u0
e
n
ư1
:
X
ả
L
ý
a
B
tu
i
)
ịự
c
á
t
àl
ứ
h
ạ
T
g
(
t
h
tu
i
)
ịự
a
á
t
ừl
v
h
ạ
T
c
(
t
h
tu
i
)
ịự
a
á
t
òl
v
h
ạ
T
b
(
t
h
cá
oB
t
i
ạ(
à
G
h
d
)amo
gR
ỏ(
ì
n
V
m
ố
tn
)
g
ếô
0
ió
y
5
ầ
êc
á
u
1
h
P
l
t
(
p
g
K
)n
te
i
a
ạB
à
ủ
H
d
c
)nầhp
05
i1
hg
ê
á
ồ
P
l
c
h
(
ia)
om
y
t
hm
â
á
5
K
t
l
(
)uầđ
:o
g
mi
c
,
r
t
n
âớ
ớ
ầ
ờ
a
o
ú
ê
ả
n
gv
ư
ạ
i
p
e
r
h
á
N
2
n
1
g
3
Á
S
p
5
t
c
r
nuĐ
gnôó
hc
K
gCt
,
nu
ầó
o
ú
0đ
r
5
h
a
C
5
ở
t
1
p
s
nềý
il
ử
T
x
mt
c
.
êậ
u
ự
%v
à
ả
ầ
h
2
x
d
t
.c
g
,o
h
m
n
cá
â
ớ
a
u
ự
t
i
àr
ử
ạ
g
r
ư
ó
ầ
h
ậ
%
ồ
ể
s
N
n
c
p
d
t
v
2
đ
gCộ
i
nu
t
%
i
ầg
o
ú
i
1
ố
0n
r
h
ớ
,
u
à
ể
c
9
ở
t
p
2
0
m
v
đ
iCt
g
,
%u
i
ộ
n
ió
1
ố
m
ầ
o
ú
ớđ
,
u
à
g
0
r
5
h
a
c
9
2
0
m
v
l
n
C
5
ở
t
1
p
s
iCt
g
,
%u
i
ộ
n
ió
1
ố
m
ầ
o
ú
ớđ
,
u
à
g
0
r
5
h
a
c
9
2
0
m
v
l
n
C
5
ở
t
1
p
s
hnù
g
ár
ị
a
it
h
G
00
9>
P
1
,Ctú
00
h9
2
p
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
>00
91
P
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
00
9>
P
1
07>
P
2
)u
áể
ii
Gh
ị
rt
,
ố
(
P
,Ctú0
h9
3
p
,Ctú0
h9
4
p
,Ctú0
59
h
4
3
1
2
p
,Ctú0
h9
2
p
,Ctú0
h9
3
4
p
,Ctú0
h9
1
3
p
tb
iu
n
ệ
ờấ
a
i
in
à
h
ộ
T
g
v
đ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
hn
pạ
ớl
Ư
gnôĐ
ohK
gg
nn
ôể
hk
á
K
đ
g9
n/
g
ô1
n
h1
á
ể
K
đ
k
g8
n/
g
ô2
n
h1
á
ể
K
đ
k
31/7
gg
nn
ôể
hk
á
K
đ
11/9
gg
nn
ôể
hk
á
K
đ
1/
8
12
/1
9
gg
nn
ôể
hk
á
K
đ
g8
n/
g
ô2
n
h1
á
ể
K
đ
k
gg
nn
ôể
hk
á
K
đ
01/01
gg
nn
ôể
hk
á
K
đ
6/41
gg
nn
ôể
hk
á
K
đ
01/01
gh
)
mn
n
ểạ
m
a
ô
il
r
ả
u
đ
à
K
t
c
q
(
v
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
g0
h
–
a0
i
n
og
ô
ả
a
1
H
b
c
x
(
5
)mm
t5
à(
ố
á
C
r
l
)g
he
0d
n
s
ài
ầ
5
o
i
u
hv
1
r
ú
o
T
p
(
g
t
s
a.)g
hCn
3ở
s
e
,
g
c
h
m
.ư
y
ì
ề
d
i
c
à
ầ
a
ợ
ặ
n
m
o
ạ
t
u
ảt
0
ử
ố
u
ó
á
ữ
n
ẵ
ô
o
ạ
4
à
ằ
r
h
i
ế
ấ
ý
B
1
C
q
x
ư
b
ă
s
đ
h
(
n
p
v
k
c
l
Machine Translated by Google
17:38
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
220 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
của P70 > 2. Các giá trị thời gian-nhiệt độ nấu (Bảng 10.3) không phải là nhiệt độ lõi của sản phẩm mà đề
cập đến thời gian/nhiệt độ giữ ở giai đoạn giữa (thứ 2) của chu trình vặn lại Barriquand; các giai đoạn
khác là khởi động (thứ 1) và làm mát (thứ 3). Thịt bò và thịt cừu cần thời gian nấu lâu hơn nhiều so với
các sản phẩm khác. Các mẫu được đông lạnh sau khi nấu sous vide có quy trình ngắn hơn so với các mẫu được
làm lạnh trong trường hợp cà rốt, bông cải xanh, phi lê cá hồi/cá tuyết và vỏ mì ống (Bảng 10.3).
Các thử nghiệm bảng so sánh hương vị theo cặp cho thấy không có sự ưu tiên có ý nghĩa thống kê nào đối
với các sản phẩm sous vide đông lạnh và ướp lạnh (Bảng 10.3). Đây là một phát hiện quan trọng vì quá trình
nấu sau đông lạnh mang lại sự an toàn hơn cho sản phẩm mà không làm giảm nghiêm trọng chất lượng sản phẩm.
Đông lạnh và làm lạnh sau khi nấu sous vide có ảnh hưởng khác nhau đến các đặc tính hóa lý của dòng sản
phẩm (Tansey và cộng sự, 2005). Một số trong số này có ý nghĩa thống kê nhưng sự khác biệt nhỏ về mặt thực
tế như được chỉ ra bởi dữ liệu bảng so sánh hương vị theo cặp (Bảng 10.3).
10.7.4 Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh và thời gian bảo quản đông lạnh
Cấp đông nhanh thường đi kèm với chất lượng sản phẩm cao và về mặt này, mẫu sous vide của 10 sản phẩm được
đông lạnh bằng tủ (
20
C; tĩnh không khí), thổi khí (
và phương pháp đông lạnh bằng nitơ lỏng (LN) (
196
30
C trong 2 giờ; tốc độ không khí 3,75 m/ s –1)
C) . Các quy trình này lần lượt thể hiện tốc độ đông
lạnh chậm, trung bình và nhanh, đồng thời đánh giá ảnh hưởng đến kết cấu (giá trị cắt), màu sắc và trọng
lực/giá trị nhỏ giọt ly tâm của các mẫu sous vide . Tác động của các phương pháp đông lạnh khác nhau lên
các thông số chất lượng là nhỏ và hiệu quả của LN như một môi trường đông lạnh nhanh bị giảm đi do kích
thước đơn vị lớn (200 g) của gói sous vide ( Tansey và cộng sự, 2005). Trong các thử nghiệm sâu hơn,
Carbonell và Oliveira (xem Tansey và cộng sự, 2005) đã chỉ ra rằng đông lạnh thay đổi áp suất cao khiến
khoai tây nấu chín đông lạnh tương tự như khoai tây vừa nấu chín, đặc biệt là về kết cấu. Kết quả này có
thể áp dụng cho rau nói chung. Tuy nhiên, công nghệ này tốn kém để mua và vận hành, đồng thời có thể thiếu
tính mạnh mẽ. Một phương pháp cấp đông nhanh, chi phí thấp, đơn giản hơn, được áp dụng cho các gói sous
vide , là ngâm trong dung dịch ethylene glycol.
Bảo quản đông lạnh lâu dài có khả năng ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm do sự phát triển của tinh
thể băng, sự di chuyển hơi ẩm và quá trình oxy hóa (Gormley et al., 2002). Các gói sous vide cho 10 sản
phẩm trong thử nghiệm được đông lạnh nhanh (-35
C trong 2,5 giờ), bảo quản ở -20
0, 3, 6 và 9 tháng. Khoảng thời gian bảo quản ở
20
C và được thử nghiệm sau
C có ảnh hưởng đáng kể về mặt thống kê đến các thông
số màu sắc (Hunter Lab) của một số trong số 10 sản phẩm sous vide . Tuy nhiên, mức độ của những tác động
này là nhỏ về mặt thực tế và sẽ không có tác động lớn đến hình thức bên ngoài của sản phẩm như cảm nhận
của người tiêu dùng. Khoảng thời gian ở -20
C không ảnh hưởng đến kết cấu (giá trị cắt) của bông cải xanh,
cá tuyết, cá hồi, thịt gà, thịt bò hoặc thịt cừu nấu chín sous vide. Các mẫu mì ống và gạo trở nên cứng
hơn theo thời gian bảo quản được biểu thị bằng các giá trị cắt 3,11, 3,35, 3,44 và 3,66 (mì ống) và 4,11,
4,67, 5,13 và 5,60 kN (gạo) ở thử nghiệm 0, 3, 6 và 9 tháng ngày. Không có mẫu nào trong dữ liệu cắt đối
với cà rốt hoặc khoai tây (Tansey và cộng sự, 2005).
10.7.5 Các khía cạnh an toàn của quá trình xử lý sous vid
Mối lo ngại về vi sinh truyền thống liên quan đến quá trình chế biến sous vide là việc xử lý nhiệt nhẹ kết
hợp với đóng gói chân không và thời hạn sử dụng kéo dài (ở trạng thái lạnh) có thể gây ra rủi ro từ sự tồn
tại và phát triển của Clostridium botulinum cũng như từ việc sản sinh độc tố. Tuy nhiên, việc đưa bước
đông lạnh vào quy trình, nếu được kiểm soát đúng cách,
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Phát triển sản phẩm đông lạnh cho thị trường và đông lạnh thực phẩm chế biến sẵn 221
sẽ vượt qua được nguy cơ này. Các thử nghiệm vi sinh mở rộng đã được tiến hành như một phần của hệ thống P-SVF về ảnh hưởng của quá trình chế biến sous vide và điều kiện bảo quản sau chế biến đối với sự sống sót của mầm
bệnh thực phẩm (Bourke và O'Beirne, 2003a, 2003b). Nghiên cứu tập trung vào tác động của các phương pháp xử lý
nhiệt, tiền xử lý và các bước chuẩn bị khác nhau, điều kiện căng thẳng và bảo quản nhiệt, đông lạnh và đông
lạnh kết hợp đối với sự sống sót của nhiều loại mầm bệnh. Các khía cạnh cụ thể bao gồm: (a) ảnh hưởng của biến
dạng đến đặc tính chịu nhiệt của Listeria spp.; (b) so sánh khả năng chịu nhiệt của E. coli O157:H7 và
Salmonella spp.; (c) ảnh hưởng của điều kiện căng thẳng đến khả năng chịu nhiệt của L. innocua (Tansey và cộng
sự, 2005).
10.7.6 Kết quả chung về đóng băng sous video
Hệ thống P-SV-F để nấu sous vide các thành phần bữa ăn sẵn (10 sản phẩm) bao gồm các bước xử lý trước (P),
thời gian/nhiệt độ nấu sous vide (SV) và nấu đông lạnh (F) sau khi nấu sous vide . đã được thử nghiệm, tối ưu
hóa và xác nhận. Những người tham gia hội thảo hương vị không thể phát hiện ra sự khác biệt giữa các sản phẩm
nấu bằng vide sous đông lạnh và nấu bằng vide sau khi ướp lạnh.
Đây là kết quả quan trọng vì phương pháp thứ nhất đảm bảo an toàn và được quản lý dễ dàng (tức là bảo quản
đông lạnh), trong khi phương pháp thứ hai yêu cầu chuỗi làm lạnh được kiểm soát cẩn thận. Tốc độ đông lạnh
hoặc bảo quản đông lạnh lâu dài có ảnh hưởng tối thiểu đến đặc tính chất lượng của 10 sản phẩm nấu chín sous vide .
Sự nhìn nhận
Xin gửi lời cảm ơn tới Karen Hussey, Thomas Walshe, Lisa Darley, Anne Decazes, Alicia Marcilla, Sophie Noiret,
Anne Jestin, Claudia Duelk, Anne Sainlot và Tanja Budde, những người đã thực hiện các phần của công việc làm
lạnh đông lạnh và sous vide . Xin gửi lời cảm ơn tới Bộ Nông nghiệp và Thực phẩm Ireland vì đã tài trợ cho
nghiên cứu đông lạnh và sous vide theo Biện pháp Nghiên cứu Thể chế Thực phẩm (FIRM) như một phần của Kế hoạch
Phát triển Quốc gia Ireland.
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Ẩn danh (2001a). Mức tiêu thụ bữa ăn lasagne ở Anh có vẻ sẽ tăng gấp đôi. Thực phẩm đông lạnh và ướp lạnh Châu Âu
02 tháng 4.
Ẩn danh (2001b). Hướng dẫn giải thích kết quả phân tích vi sinh của một số thực phẩm ăn liền tại điểm bán hàng. Hướng
dẫn số 3, do Cơ quan An toàn Thực phẩm Ireland, Dublin, Ireland xuất bản.
Ẩn danh (2005a). Cơ hội vẫn tồn tại: Tổng quan về thị trường nguyên liệu/bữa ăn sẵn tại EU. Nguyên liệu thực phẩm
và Phân tích Quốc tế 27(3), 4–6.
Ẩn danh (2005b). Xử lý trên đường?. Thực phẩm Đông lạnh Châu Âu 17(6), 28–30.
Ẩn danh (2005c). Ngon tuyệt! (Thị trường đồ ăn sẵn đông lạnh của Mỹ). Thực phẩm đông lạnh Tuổi 54(5), 14–17.
Betts, G. (1992). An toàn vi sinh trong quá trình chế biến Sous Vide , Sổ tay kỹ thuật số 39, Hiệp hội nghiên cứu thực
phẩm Campden và Chorleywood [CCFRA], Chipping Campden, Gloucestershire, Vương quốc Anh.
Birks, S. (1999). Thế hệ 'ăn đi'. Sản xuất Thực phẩm 74(2), 32–34.
Bøgh-Sørensen, L. (1990). Khái niệm TTT-PPP đối với thực phẩm ướp lạnh. Trong: P. Zeuthen, JC, Cheftel, C., Eriksson,
TR, Gormley, Linko, P. và K. Paulus, eds. Chế biến và chất lượng thực phẩm, Tập. 3: Thực phẩm ướp lạnh: Cuộc cách
mạng về độ tươi. Luân Đôn và New York: Khoa học ứng dụng Elsevier, trang 3.42–3.52.
Bourke, P. và O'Beirne, D. (2003a). Ảnh hưởng của điều kiện chế biến sous vide và bảo quản sau chế biến đến khả năng
sống sót của L. innocua ở cá hồi và thịt bò. Trong: Kỷ yếu Hội nghị Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Thực phẩm
thường niên lần thứ 33. Đại học Cao đẳng Cork, Cork, Ireland, tr. 97.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
222 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bourke, P. và O'Beirne, D. (2003b). Sự bất hoạt nhiệt của L. innocua trong một loạt sản phẩm mô hình sous vide : một số ảnh hưởng
của stress nhiệt trước đây và khả năng thích ứng với axit. Trong: Kỷ yếu của Hội nghị FEMS lần thứ nhất của các nhà vi sinh vật
châu Âu. Ljubljana, Slovenia, tr. 136.
Creed, PG và Reeve, W. (1998). Nguyên lý và ứng dụng của thực phẩm chế biến sous vide . Trong: S. Gazala, ed. Chế biến Sous Vide
và Cook-Chill cho ngành công nghiệp thực phẩm. Gaithersburg, MD: Nhà xuất bản Aspen, trang 25–26.
Darrington, H. (1999). Giữa trưa cao điểm. Sản xuất Thực phẩm 74(7), 30–31.
Decazes, AM, Redmond, GA, Gormley TR và Butler, F. (2001). Khả năng giữ vitamin C trong khoai tây nghiền.
Trong: Kỷ yếu Hội nghị Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Thực phẩm thường niên lần thứ 31. Đại học Cao đẳng Cork, Cork, Ireland,
tr. 45.
Dempsey, A. (2003). Ảnh hưởng của loại tinh bột và tốc độ đông lạnh đối với nước sốt làm từ tinh bột đông lạnh.
Luận án thạc sĩ, Đại học Dublin, Dublin, Ireland.
Fabrega Fernandez, A. và Forcadell Berenguer, ML (1992). Nghiên cứu vi sinh vật của thực phẩm chế biến sẵn đông lạnh
để bán số lượng lớn. Alimentaria số 229, 61–68.
Faulks, RM và Griffiths, NM (1983). Ảnh hưởng của giống, địa điểm và cách bảo quản đến các khía cạnh vật lý, cảm quan và thành
phần của khoai tây nghiền. Tạp chí Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp 34, 979–986.
Favell, DJ (1998). So sánh hàm lượng vitamin C của rau quả tươi và đông lạnh. Hóa thực phẩm
62, 59–64.
Fennema, O. (1993). Thực phẩm đông lạnh: thách thức cho tương lai Thực phẩm Úc 45, 374–380.
Gerety, A. (2004). Điều tra quá trình rã đông đối với các bữa ăn sẵn được chọn và các thành phần của chúng.
Luận án thạc sĩ, Đại học Dublin, Dublin, Ireland.
Gormley, TR và Tansey, FS (2004). Công nghệ đông lạnh và sous vide mới nổi trong sản xuất
của những bữa ăn sẵn. Tạp chí Thực phẩm và Đồ uống Châu Âu 1, 28–30.
Gormley, TR, Duelk, C. và Tansey, FS (2003). Sous vide/đông lạnh các phần cá tuyết và cá hồi. Kỷ yếu của Hội nghị Công nghệ Nghề
cá xuyên Đại Tây Dương (TAFT). Phòng thí nghiệm Thủy sản Iceland, Reykjavik, Iceland, trang 66–67.
Gormley, TR, Walshe, T., Hussey, K. và Butler, F. (2002). Ảnh hưởng của chế độ nhiệt độ bảo quản đông lạnh dao động và không đổi
đến một số thông số chất lượng của một số sản phẩm thực phẩm được lựa chọn. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie 35(2),
190–200.
Holah, J. (2000). Thiết kế thiết bị chế biến thực phẩm và khả năng làm sạch. Sách hướng dẫn kỹ thuật FLAIR-FLOW EUROPE số F-FE 377A/
00. Trung tâm Nghiên cứu Thực phẩm Ashtown, Teagasc, Dublin, Ireland, tr. 47.
IIR (Viện Điện lạnh Quốc tế). (1986). Khuyến nghị về Chế biến và Xử lý Thực phẩm Đông lạnh, ấn bản thứ 3. Paris: IIR.
Khan, AA và Vincent, JFV (1996). Thiệt hại cơ học do đóng băng có kiểm soát ở táo và khoai tây. Tạp chí Nghiên cứu Kết cấu 27, 143–
157.
Khan, Y. (2000). Thiết kế sản phẩm: bữa ăn sẵn. Thành phần thực phẩm và phân tích quốc tế, tháng 1/tháng 2,
trang 21–22, 25–26.
Kobs, L. (1997). Thiết kế thực phẩm đông lạnh. Thiết kế Sản phẩm Thực phẩm , ngày 27–43 tháng 1.
Kyriakides, A. và Batchford, S. (2002). Sự an toàn vi sinh và chất lượng của bữa ăn sẵn. Trong: Sẵn sàngCông nghệ bữa ăn. Nhà xuất bản Leatherhead, trang 192–228.
Longree, K. (1950). Vấn đề về chất lượng trong khoai tây nấu chín, đông lạnh. Công nghệ thực phẩm 4, 98–104.
Lynn, S. (2000). Sản phẩm bao bì mới dành cho thực phẩm tiện lợi. Tin tức về Bao bì , ngày 15–16 tháng 6.
Mitchell, M. (2006). Trung tâm nghiên cứu thực phẩm Ashtown (Teagasc), Dublin, Ireland. Sự giao tiếp cá nhân.
O'Leary, E., Gormley, TR, Butler, F. và Shilton, N. (2000). Ảnh hưởng của đông lạnh đến chất lượng
thành phần bữa ăn sẵn. Lebensmittel-Wissenschaft và Technologie 33(3), 217–224.
Oxley, E. (2003). Ảnh hưởng của việc đông lạnh đến chất lượng và thời hạn sử dụng của các thành phần bữa ăn sẵn được chọn trong
các điều kiện nhiệt độ bảo quản khác nhau. Luận án thạc sĩ, Đại học Dublin, Dublin, Ireland.
Redmond, GA, Gormley TR và Butler, F. (2003a). Ảnh hưởng của việc làm lạnh đông lạnh ngắn hạn và dài hạn đến chất lượng khoai tây
nghiền. Khoa học thực phẩm đổi mới và công nghệ mới nổi 4(1), 85–97.
Redmond, GA, Decazes, AM, Gormley TR và Butler, F. (2003b). Tình trạng vitamin C của đông lạnh
khoai tây nghiền. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 56(2–3), 219–221.
Redmond, GA, Gormley, TR và Butler, F. (2004a). Ảnh hưởng của việc làm lạnh đông lạnh ngắn hạn và dài hạn đến chất lượng đậu xanh
và cà rốt nấu chín. Khoa học thực phẩm đổi mới và công nghệ mới nổi 5(1), 65–72.
Redmond, GA, Gormley, TR và Butler, F. (2004b). Ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh ngắn hạn và dài hạn bằng MAP đến chất lượng
của lasagne đông lạnh. Lebensmittel-Wissensehaft và Technologie 38(1), 81–87.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:38
Phát triển sản phẩm đông lạnh cho thị trường và đông lạnh thực phẩm chế biến sẵn 223
Redmond, GA, Gormley, TR, Butler, F., Dempsey, A., Oxley, E. và Gerety, A. (2004c). Làm lạnh đông lạnh các thành phần bữa
ăn ăn liền. Báo cáo kết thúc dự án. Trung tâm Nghiên cứu Thực phẩm Ashtown, Teagasc, Dublin, Ireland, tr. 32.
SVAC ( Ban cố vấn Sous Vide). (1991). Quy tắc thực hành cho Hệ thống cung cấp dịch vụ ăn uống Sous Vide. ,
Gloucestershire, Vương quốc Anh.
Swain, MJ, Foster, AM, Phillips, IC, Wilkins, TJ, James, SJ, Radhakrishnan, CD và Burfoot, D.
(1995). Ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu của thực phẩm và việc sử dụng lò vi sóng liên tục đến nhiệt độ của thực phẩm
sau khi hâm nóng. Vương quốc Anh: Bộ Nông nghiệp, Thủy sản và Ấn phẩm Thực phẩm.
Tansey, FS và Gormley, TR (2002). Sous vide/đông lạnh đồ ăn sẵn. Nghiên cứu Nông nghiệp và Thực phẩm 12(1),
18–22.
Tansey, FS và Gormley, TR (2005). Công nghệ sous vide/đông lạnh cho bữa ăn sẵn. Trong: GV Barbosa MS
Tapia và MP Cano, biên tập. Công nghệ chế biến thực phẩm mới. Boca Raton, FL: Marcel Decker/CRC Press, trang 477–490.
Tansey, FS, Budde, T. và Gormley, TR (2003a). Ảnh hưởng của công nghệ sous vide/đông lạnh đến chất lượng hoa bông cải
xanh. Trong: Kỷ yếu Hội nghị Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Thực phẩm thường niên lần thứ 33.
Đại học Cao đẳng Cork, Cork, Ireland, tr. 44.
Tansey, FS, Duelk, C. và Gormley, TR (2003b). Ảnh hưởng của công nghệ sous vide/đông lạnh lên kết cấu của các phần cá
hồi. Kỷ yếu của Đại hội IUFOST thế giới lần thứ 12. Chicago, IL, www.iufost.org.
Tansey, FS, Gormley, TR, Bourke, P., O'Beirne, D. và Oliveira, JC (2003c). Kết cấu, chất lượng và độ an toàn của thực
phẩm sous vide/đông lạnh. Trong: JSA Edwards và IB Gustafsson, biên tập. Nghệ thuật và Khoa học Ẩm thực 1V: Quan điểm
toàn cầu và quốc gia. Đại học Bournemouth, Poole, Vương quốc Anh, trang 199–207.
Tansey, F., Gormley, TR, Carbonell. S., Oliveira, J., Bourke, P. và O'Beirne, D. (2005). Phát triển hệ thống sous vide/
đông lạnh cho các thành phần bữa ăn sẵn. Báo cáo kết thúc dự án. Trung tâm Nghiên cứu Thực phẩm Ashtown, Teagasc,
Dublin, Ireland, tr. 36.
Tasses, P. (2001). Quy trình và thiết bị chuẩn bị bữa ăn. Đơn xin cấp bằng sáng chế Châu Âu, Bằng sáng chế số.
1248537 A1.
van Arsdel, WB, Copley, MJ và Olson, RL (1969). Chất lượng và tính ổn định của thực phẩm đông lạnh. Newyork:
Wiley Interscience.
Vickers, R. (1999). Đá có thể tan chảy để làm đồ ăn đông lạnh chế biến sẵn không? Chế biến thực phẩm (Anh) 68(8), 17–18.
Williams, PG, Ross, H. và Brand Miller, JC (1995). Sự thất thoát axit ascorbic và 5-methyltetrahydrofolate trong rau khi
nấu/làm lạnh hoặc nấu/giữ nóng trong hệ thống dịch vụ thực phẩm. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 60(3), 541–546.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
11 Kho đông lạnh
Noemi E. Zaritzky
Thị trường thực phẩm đông lạnh đã mở rộng trên toàn thế giới trong 50 năm qua với nhiều loại sản phẩm
khác nhau. Ngay cả khi một sản phẩm thực phẩm được đông lạnh đầy đủ, những thay đổi về lý hóa và sinh
hóa trong quá trình bảo quản có thể dẫn đến sự suy giảm chất lượng của nó. Chất lượng thực phẩm đông
lạnh phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ bảo quản và cần có sự kiểm soát liên tục và có hệ thống để duy trì
nhiệt độ cần thiết trong suốt quá trình phân phối thực phẩm đông lạnh trong chuỗi lạnh, từ sản xuất
đến tiêu dùng cuối cùng. Điều kiện bảo quản và vận chuyển có ảnh hưởng lớn đến chất lượng thực phẩm
đông lạnh.
11.1 TỔN THẤT
CHẤTCHẤT
LƯỢNG
LƯỢNG
TRONG
TRONG
THỰCTHỰC
PHẨMPHẨM
ĐÔNGĐÔNG
LẠNHLẠNH TỔN THẤT
Sự hình thành băng bao gồm một loạt các thay đổi làm suy giảm chất lượng thực phẩm. Mặc dù những thay
đổi này chậm lại ở nhiệt độ thấp nhưng chúng vẫn tiếp tục trong điều kiện bảo quản đông lạnh. Những
thay đổi về vật lý và hóa học có thể được mô tả là các cơ chế hư hỏng được tạo ra trong quá trình bảo
quản đông lạnh gây giảm chất lượng thực phẩm đông lạnh.
11.1.1 Những thay đổi vật lý trong quá trình bảo quản đông lạnh
Những thay đổi vật lý chính trong quá trình bảo quản thực phẩm đông lạnh là sự di chuyển của hơi ẩm
và sự kết tinh lại của băng. Cả hai hiện tượng này đều liên quan đến tính ổn định của nước đóng băng
bên trong và trên bề mặt sản phẩm (Fennema và cộng sự, 1973; Zaritzky, 2000).
11.1.1.1 Sự di chuyển độ ẩm
Quá trình đông lạnh chậm của các mô có thể cho phép có đủ thời gian để nước di chuyển do lực thẩm thấu
từ vùng bên trong tế bào đến vùng gian bào tập trung đông lạnh. Điều này có thể dẫn đến hiện tượng hút
ẩm tế bào, phá vỡ thành tế bào, mất sức trương và làm tế bào khô bị nghiền nát bởi khối băng lớn ở
gian bào. Những hiện tượng này không chỉ ảnh hưởng đến kết cấu của sản phẩm đông lạnh mà còn có thể
xảy ra hiện tượng mất nước nhỏ giọt đáng kể trong quá trình rã đông và nấu, dẫn đến mất chất dinh
dưỡng.
Trong quá trình bảo quản đông lạnh, sự tồn tại của các gradient nhiệt độ trong sản phẩm tạo ra các
đường cong áp suất hơi nước dẫn đến sự di chuyển hơi ẩm và di chuyển nước, cả bên trong và ra khỏi sản
phẩm. Nhìn chung, hơi ẩm có xu hướng di chuyển vào các khoảng trống xung quanh thực phẩm và tích tụ
trên bề mặt sản phẩm cũng như bề mặt bao bì bên trong. Trong thực phẩm đông lạnh đóng gói, sự di
chuyển của hơi ẩm dẫn đến hình thành băng bên trong
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 225
gói (Phạm và Mawson, 1997). Sự dao động nhiệt độ (chu trình làm mát-làm ấm) tạo ra sự di chuyển thuần
của hơi ẩm từ bên trong lên bề mặt của thực phẩm hoặc đến lớp bọc. Nhiệt độ của vật liệu đóng gói tuân
theo sự biến động nhiệt độ trong phòng bảo quản nhanh hơn nhiệt độ của chính sản phẩm. Khi nhiệt độ
xung quanh giảm, độ ẩm bên trong lỗ chân lông thăng hoa và khuếch tán vào màng bao bì; khi nhiệt độ môi
trường tăng lên, băng trên lớp bọc có xu hướng khuếch tán trở lại bề mặt thực phẩm; tuy nhiên, việc tái
hấp thu nước ở vị trí ban đầu là không thể và quá trình này có thể được coi là không thể đảo ngược, dẫn
đến giảm cân không mong muốn. Sự di chuyển của hơi ẩm có thể được giảm thiểu bằng cách duy trì sự dao
động nhiệt độ nhỏ và độ dốc nhiệt độ bên trong nhỏ và bằng cách đưa các rào cản bên trong vào sản phẩm
và trong bao bì.
Sự giảm trọng lượng trong quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh gây ra hậu quả kinh tế, trừ khi
sản phẩm được đóng gói trong màng có độ thấm hơi nước thấp.
Theo Pham và Mawson (1997), trọng lượng giảm điển hình trong quá trình chế biến thịt là 1–2% khi làm
lạnh, 1% khi đông lạnh và khoảng 0,5–1% mỗi tháng trong quá trình bảo quản và vận chuyển, trừ khi sản
phẩm được đóng gói trong màng chống thấm; tốc độ thăng hoa tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng lên 10
C .
Đốt đông lạnh là hiện tượng hút ẩm bề mặt do thăng hoa, có thể xảy ra khi các mô đông lạnh được bảo
quản mà không có bao bì chống ẩm thích hợp. Nó biểu hiện dưới dạng bề mặt mất nước mờ đục, được tạo ra
do mất độ ẩm trong thực phẩm đông lạnh. Việc hút ẩm quá mức có thể đẩy nhanh quá trình biến đổi oxy hóa
trên bề mặt sản phẩm. Đốt đông làm tăng sự tiếp xúc oxy với diện tích bề mặt thực phẩm và làm tăng các
phản ứng oxy hóa, làm thay đổi màu sắc, kết cấu và hương vị một cách không thể phục hồi. Nó được gây ra
bởi sự thăng hoa của băng trên vùng bề mặt của mô nơi áp suất nước của băng cao hơn áp suất hơi của môi
trường. Trong phòng bảo quản lạnh, nhiệt độ của giàn cấp đông (thiết bị bay hơi) luôn thấp hơn không
khí xung quanh nên băng hình thành và tích tụ trên giàn lạnh. Khi độ ẩm bị loại bỏ, độ ẩm tương đối của
không khí trong phòng lạnh sẽ giảm xuống.
Vì áp suất hơi nước trên bề mặt của sản phẩm đông lạnh cao hơn áp suất của không khí nên sự mất nước
liên tục ở dạng hơi được tạo ra từ các vật liệu không được bảo vệ; sự thăng hoa tiếp tục miễn là sự
chênh lệch áp suất hơi này vẫn tiếp tục. Tráng men, nhúng hoặc phun một lớp đá mỏng lên bề mặt sản phẩm
đông lạnh chưa được bọc màng sẽ giúp tránh bị khô. Ngăn ngừa cháy đông nếu sản phẩm được đóng gói trong
vật liệu kín khít, chống thấm nước, chống hơi nước, tránh bay hơi. Lớp phủ bề mặt của bữa ăn đã chế
biến sẵn làm giảm tác động của việc giảm chất lượng này và thậm chí có thể tăng thêm giá trị cho sản
phẩm.
11.1.1.2 Sự kết tinh lại của nước đá
Đông lạnh chậm dẫn đến tốc độ tạo mầm thấp và tạo ra một số lượng nhỏ tinh thể băng lớn, trong khi đông
lạnh nhanh gây ra tốc độ tạo mầm cao dẫn đến sự hình thành một số lượng lớn tinh thể băng nhỏ. Tuy
nhiên, trong quá trình bảo quản đông lạnh, các tinh thể băng trải qua những thay đổi biến chất. Quá
trình kết tinh lại làm giảm ưu điểm của quá trình đông lạnh nhanh và bao gồm mọi thay đổi về số lượng,
kích thước, hình dạng, hướng hoặc sự hoàn hảo của tinh thể sau khi hoàn thành quá trình hóa rắn ban
đầu (Fennema và cộng sự, 1973 ) . Trong các dung dịch nước đông lạnh, tái kết tinh là quá trình mà kích
thước tinh thể băng trung bình tăng theo thời gian.
Các tinh thể băng nhỏ không ổn định về mặt nhiệt động, có tỷ lệ bề mặt/thể tích cao và do đó có lượng
năng lượng tự do bề mặt dư thừa lớn. Kết quả cuối cùng của việc giảm thiểu năng lượng tự do là số lượng
tinh thể giảm ở thể tích pha băng không đổi nhưng kích thước trung bình của chúng lại tăng lên (Sutton
và cộng sự, 1996). Sự kết tinh lại về cơ bản liên quan đến việc các tinh thể nhỏ biến mất, các tinh thể lớn
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
226 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
tinh thể phát triển và kết tinh lại với nhau, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm vì tinh thể
băng nhỏ làm cho chất lượng sản phẩm tốt hơn; tinh thể lớn thường gây hư hỏng trong quá trình
đóng băng. Khi nhiệt độ của mẫu nước tăng lên trong phạm vi cận đóng băng, tốc độ kết tinh lại
cũng tăng lên (Rapatz và Luyet, 1959; Mac Kenzie và Luyet, 1967; Reid et al., 1987 ) .
Có nhiều loại quá trình tái kết tinh khác nhau được mô tả trong tài liệu (Fennema và cộng
sự, 1973; Hartel, 2001; Zaritzky, 2006): (a) đồng khối, (b) di cư, (c) bồi tụ, (d) do áp suất
gây ra. và (e) đột phá.
11.1.1.2.1 Tái kết tinh đồng khối bề mặt Điều
này bao gồm những thay đổi về hình dạng hoặc cấu trúc bên trong của tinh thể và giảm các khuyết
tật khi tinh thể có xu hướng ở mức năng lượng thấp hơn để duy trì khối lượng băng không đổi.
Quá trình 'làm tròn' này có thể được tạo ra bởi sự khuếch tán bề mặt của các phân tử nước. Các
tinh thể băng có hình dạng không đều và tỷ lệ bề mặt trên thể tích lớn (tinh thể đuôi gai) có
cấu hình nhỏ gọn hơn với tỷ lệ bề mặt trên thể tích nhỏ hơn và năng lượng bề mặt thấp hơn.
Các bề mặt sắc nét hơn kém ổn định hơn các bề mặt phẳng hơn và có xu hướng trở nên mịn hơn theo
thời gian.
11.1.1.2.2 Tái kết tinh di chuyển hoặc tăng trưởng hạt
Điều này đề cập đến xu hướng các tinh thể lớn trong hệ đa tinh thể phát triển lấn át các tinh
thể nhỏ hơn. Quá trình chín Ostwald đề cập đến quá trình tái kết tinh di chuyển xảy ra ở nhiệt
độ và áp suất không đổi do sự khác biệt về năng lượng bề mặt giữa các tinh thể, tỷ lệ thuận với
độ cong của tinh thể. Tan chảy-khuếch tán-làm lạnh lại hoặc thăng hoa-khuếch tán-ngưng tụ là
những cơ chế có thể dẫn đến tăng kích thước tinh thể trung bình, giảm số lượng tinh thể và giảm
năng lượng bề mặt của toàn bộ pha tinh thể. Ở nhiệt độ và áp suất không đổi, sự tái kết tinh
di chuyển là kết quả của sự khác biệt về năng lượng bề mặt của các tinh thể lớn và nhỏ. Các
tinh thể nhỏ, với bán kính cong rất nhỏ, không thể liên kết chặt chẽ với các phân tử bề mặt như
các tinh thể lớn hơn, do đó, các tinh thể nhỏ có điểm nóng chảy thấp hơn các tinh thể lớn. Quá
trình kết tinh lại di chuyển được tăng cường nhờ sự dao động nhiệt độ gây ra hiện tượng tan
chảy-tái đóng băng do sự thay đổi hàm lượng băng gây ra bởi sự thay đổi nhiệt độ. Hành vi tan
chảy-tái đông lạnh có thể dẫn đến sự biến mất hoàn toàn của các tinh thể nhỏ hơn trong quá
trình nóng lên và phát triển của các tinh thể lớn hơn trong quá trình làm mát, hoặc làm giảm
kích thước của tinh thể trong quá trình tan chảy một phần và tái sinh của các tinh thể hiện có
trong quá trình làm mát. Sự tan chảy-tái đông lạnh sẽ xảy ra ở mức độ lớn hơn ở nhiệt độ cao
hơn và nhanh hơn đối với các tinh thể nhỏ hơn.
11.1.1.2.3 Sự kết tinh lại tích tụ Điều
này được tạo ra khi các tinh thể tiếp xúc với nhau làm tăng kích thước tinh thể và giảm số
lượng tinh thể và năng lượng bề mặt của pha tinh thể. Cơ chế kết tụ tinh thể được đề xuất là
khuếch tán bề mặt. Sự bồi tụ đề cập đến xu hướng tự nhiên của các tinh thể ở gần nhau để hợp
nhất với nhau; gradient nồng độ ở các khu vực giữa chúng cao, do đó vật chất được vận chuyển
đến điểm tiếp xúc giữa các tinh thể và hình thành cổ. Việc 'làm tròn' hơn nữa xảy ra do bề mặt
có độ cong cao như thế này có xu hướng trở thành phẳng một cách tự nhiên. Số lượng phân tử rời
khỏi bề mặt cong lớn hơn số lượng phân tử đến bề mặt đó. Việc tiếp tục trao đổi các phân tử tại
bề mặt phân cách nhằm làm giảm độ cong của một tinh thể đơn lẻ (tạo thành hình cầu) hoặc giảm
số lượng tinh thể nhỏ bằng cách thêm vào các tinh thể lớn hơn.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 227
11.1.1.2.4 Sự kết tinh lại do áp suất gây ra Nếu
lực tác dụng lên một nhóm tinh thể, thì những tinh thể có mặt phẳng cơ bản của chúng thẳng hàng
với hướng của lực sẽ phát triển gây thiệt hại cho những tinh thể có hướng khác. Kiểu kết tinh
lại này không được tìm thấy thường xuyên trong thực phẩm.
11.1.1.2.5 Tái kết tinh đột ngột
Trong điều kiện đóng băng rất nhanh, mẫu nước đông đặc ở trạng thái không kết tinh một
phần và không phải toàn bộ nước có thể đóng băng đều chuyển thành nước đá. Khi ấm lên
đến nhiệt độ tới hạn, sự kết tinh của băng xảy ra đột ngột. Hiện tượng này được gọi là
'tái kết tinh không bị đứt'; tuy nhiên 'sự phá hủy' cũng được sử dụng khi mẫu đông lạnh
hoàn toàn không kết tinh sau quá trình hóa rắn ban đầu.
11.1.1.2.6 Tốc độ tái kết tinh băng Tỷ
lệ tái kết tinh băng trong dung dịch đông lạnh và trong mô cơ đông lạnh được báo cáo bởi
Bevilacqua và Zaritzky (1982), Martino và Zaritzky (1987, 1988, 1989). Trong các công
trình này, người ta đề xuất rằng động lực tái kết tinh băng là sự chênh lệch năng lượng
bề mặt của hai tinh thể liền kề, với năng lượng này tỷ lệ thuận với độ cong của tinh
thể. Sự phân bố kích thước tinh thể băng được đo từ ảnh vi mô và mối quan hệ trực tiếp
giữa kích thước tinh thể và số cạnh tinh thể đã được thiết lập. Các tinh thể nhỏ có ba
hoặc bốn mặt có bề mặt lõm và có xu hướng biến mất do ranh giới tinh thể di chuyển về
phía tâm cong. Các tinh thể băng có sáu cạnh có bề mặt phẳng và ổn định, còn những tinh
thể có số cạnh cao hơn có xu hướng phát triển. Biểu đồ tần số tương đối của đường kính
tinh thể là hàm của đường kính tương đương thu được đối với các tốc độ đóng băng và điều
kiện bảo quản khác nhau. Sự giãn nở tinh thể xảy ra ở nhiệt độ không đổi nhưng nó được
tăng tốc bởi các biến động và các bước nhiệt. Khi nhiệt độ tăng lên, các tinh thể băng
nhỏ tan chảy; sau đó khi nhiệt độ giảm trở lại, vì hạt nhân mới không thể hình thành nên
nước sẽ chuyển thành băng trên các tinh thể hiện có do đó làm tăng kích thước của chúng.
Martino và Zaritzky (1988) nghiên cứu các mô thịt, đã báo cáo rằng kích thước tinh thể
băng đạt đến giá trị giới hạn Dl có liên quan đến đặc điểm của ma trận mô. Phương trình
sau đây được đề xuất khi xem xét rằng động lực của hiện tượng này là sự khác biệt giữa
độ cong tức thời của hệ thống và độ cong giới hạn:
1
1
D
Dl
d
D = k
dt
(11.1)
Trong đó D là đường kính tinh thể băng tương đương trung bình tại thời điểm t, Dl là đường
kính tương đương giới hạn và k là hằng số động học. Tích phân phương trình (11.1) dẫn đến
biểu thức sau:
ln
Dl - Làm
Dl – D
= +
1
Dl
(Làm
D)
k
D2
t
(11.2)
tôi
trong đó D0 là đường kính tương đương ban đầu trung bình. Mô hình này phù hợp với dữ liệu
thực nghiệm ở thời gian lưu trữ ngắn và dài (Martino và Zaritzky, 1989).
Donhowe và Hartel (1996) đã mô tả quá trình kết tinh lại theo phương trình sau:
D = Làm + kt 1/n
(11.3)
Machine Translated by Google
17:39
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
228 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Trong đó D là đường kính tinh thể trung bình, D0 là đường kính ban đầu, k là tốc độ kết tinh lại và n là số
mũ của định luật lũy thừa. Sự kết tinh lại đã được nghiên cứu trong các hệ thống đường mô hình hoặc trong
kem (Harper và Shoemaker, 1983; Sutton và cộng sự, 1996; Sutton và cộng sự, 1996) và kết quả cho thấy các
tinh thể băng tăng kích thước theo thời gian và công suất. (1/n) trong khoảng từ 0,33 đến 0,5 (Donhowe và
Hartel, 1996).
Việc bổ sung hydrocoloid (gôm đậu châu chấu, kẹo cao su guar, carrageenan, kẹo cao su xanthan) rất quan
trọng trong trường hợp kem để kiểm soát sự tái kết tinh của đá (Regand và Goff, 2003).
Hydrocoloid cũng được thêm vào trong các hệ thống dựa trên tinh bột hồ hóa đông lạnh được sử dụng làm nước
sốt trong thực phẩm nấu sẵn. Ferrero và cộng sự. (1993a, 1993b, 1994) đã thực hiện các nghiên cứu tái kết
tinh trên bột nhão tinh bột ngô (10% w/w cơ sở ướt) và quan sát thấy rằng việc bổ sung hydrocolloid như
xanthan gum (0,3% w/w cơ sở ướt) vào các loại bột nhão này cũng không làm thay đổi kích thước của các tinh
thể băng ở các tốc độ đóng băng cũng như tốc độ tái kết tinh băng khác nhau so với các loại bột nhão không
bổ sung kẹo cao su. Hydrocoloid được khuyên dùng làm chất ức chế tinh thể băng, nhưng các nghiên cứu khác
nhau cho thấy đặc tính ổn định của hydrocolloid cần được giải thích trên cơ sở khác, chẳng hạn như khả năng
của chúng trải qua sự vướng víu phân tử trong ma trận cô đặc đóng băng xung quanh tinh thể băng (Ferrero
và cộng sự, 1993a ) .
Kích thước tinh thể đá ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng ổn định của sản phẩm chủ yếu do ảnh hưởng của nó
đến kết cấu. Điều này rất quan trọng đối với các sản phẩm được tiêu thụ ở trạng thái đông lạnh (ví dụ như
kem), trong những trường hợp này, kết cấu thô hoặc cát thường được quan sát thấy khi có các tinh thể băng lớn.
11.1.2 Những thay đổi hóa học sinh ra do đóng băng và
kho đông lạnh
Trong quá trình đông lạnh thực phẩm, nước được chuyển thành các tinh thể băng và các chất hòa tan tập trung
trong nền chưa đông lạnh. Kết quả đông lạnh chậm mang lại độ tinh khiết tinh thể băng tối đa và nồng độ
chất hòa tan tối đa trong pha không đông lạnh, dẫn đến điều kiện cân bằng (Fennema et al., 1973).
Ngược lại, đông lạnh nhanh dẫn đến sự giữ lại đáng kể các chất hòa tan bằng cách phát triển các tinh
thể và nồng độ chất hòa tan thấp hơn trong pha không đông lạnh. Nồng độ ngày càng tăng của các chất hòa tan
trong nền không đông lạnh làm tăng cường độ ion và có thể tạo ra những thay đổi ảnh hưởng đến cấu trúc
polyme sinh học. Cấu trúc nước và tương tác nước-chất tan có thể bị thay đổi và tương tác giữa các đại phân
tử như protein có thể tăng lên. Sự hình thành các tinh thể băng có thể tạo ra sự giải phóng chất chứa trong
mô thực phẩm; các phản ứng thường không xảy ra ở tế bào nguyên vẹn có thể xảy ra do hậu quả của quá trình
đông lạnh. Khả năng enzyme tiếp xúc với các chất nền khác nhau tăng lên, dẫn đến suy giảm chất lượng trong
quá trình bảo quản đông lạnh. Hầu hết các enzyme thể hiện hoạt động đáng kể sau khi đông lạnh và tan băng
và nhiều enzyme thể hiện hoạt động đáng kể trong các hệ thống đông lạnh một phần. Việc đông lạnh có thể gây
ra những tác động bất thường lên các phản ứng hóa học; nhiệt độ và nồng độ của các chất phản ứng trong pha
chưa đông lạnh (hiệu ứng nồng độ đông lạnh) là những yếu tố chính gây ra sự thay đổi tốc độ phản ứng trong
sản phẩm đông lạnh. Trong nhiều hệ thống đông lạnh, tốc độ phản ứng theo nhiệt độ đạt mức tối đa ở nhiệt
độ nào đó dưới điểm đóng băng ban đầu.
Đây là hệ quả của các yếu tố đối lập: nhiệt độ thấp làm giảm tốc độ phản ứng và tăng nồng độ chất tan trong
pha không đông lạnh có thể làm tăng tốc độ phản ứng này. Ví dụ, quá trình oxy hóa myoglobin (sắc tố thịt)
được tăng tốc ở nhiệt độ gần
5
C (Lanari và cộng sự, 1990; Lanari và Zaritzky, 1991).
Những thay đổi hóa học quan trọng nhất có thể xảy ra trong quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh
là: phản ứng enzyme, biến tính protein, oxy hóa lipid, phân hủy sắc tố và vitamin và suy giảm hương vị
(Zaritzky, 2006).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 229
11.1.2.1 Phản ứng enzym
Bảo quản ở nhiệt độ thấp có thể làm giảm hoạt động của enzym trong mô nhưng không thể làm bất hoạt chúng.
Trong các sản phẩm thô, hydrolase (enzym xúc tác quá trình phân cắt thủy phân) như lipase (carboxylic ester
hydrolase), phospholipase (enzym phân cắt phosphatid), pro-teases (hydrolase phân cắt liên kết peptide),
v.v., có thể vẫn hoạt động trong quá trình bảo quản đông lạnh.
Các enzyme thủy phân có thể làm giảm chất lượng của các sản phẩm không được xử lý nhiệt trước khi đông
lạnh; tuy nhiên, chần rau hoặc nấu thịt sẽ làm bất hoạt các enzym này (Sista và cộng sự, 1997). Lipase và
phospholipase, liên kết thủy phân este của triacylglycerol và phospholipid tương ứng; quá trình thủy phân
lipid có thể dẫn đến những thay đổi về kết cấu và hương vị không mong muốn. Một số lipase nhất định có thể
vẫn hoạt động trong hệ thống thực phẩm đông lạnh được bảo quản ngay cả ở -29
C. Hoạt động của lipase thể
hiện rõ ở sự tích tụ các axit béo tự do. Quá trình đông lạnh có thể làm tăng quá trình phân giải lipid bằng
cách phá vỡ màng lysosomal giải phóng các enzym thủy phân, đặc biệt ở tốc độ đông lạnh thấp và dưới nhiệt
độ dao động.
Trong quá trình bảo quản, việc giải phóng các axit béo tự do chuỗi ngắn có thể dẫn đến hiện tượng ôi do
thủy phân, tạo ra mùi vị khó chịu và có thể tương tác với các protein tạo thành phức hợp ảnh hưởng đến kết cấu.
Protease xúc tác quá trình thủy phân protein thành peptide và axit amin; trong thịt, enzyme nội sinh
này được coi là có lợi, làm mềm cơ khi xác chết bị cứng (Sista et al., 1997). Thịt đã được ủ đông lạnh
không chỉ giữ được chất lượng kết cấu mà còn có xu hướng nhỏ giọt hơn khi rã đông.
Màu nâu của mô thực vật là do quá trình oxy hóa enzyme của các hợp chất phenolic khi có mặt oxy. Sự phá
vỡ tế bào bởi các tinh thể băng có thể bắt đầu quá trình hóa nâu do enzyme bằng cách tạo điều kiện cho sự
tiếp xúc giữa o-diphenol oxydase và cơ chất của nó. Oxido-reductase có tầm quan trọng hàng đầu vì hoạt động
của chúng dẫn đến mất hương vị và tẩy sắc tố trong rau và làm chuyển sang màu nâu ở một số loại trái cây.
Trong các mô rau và trái cây, pectin methyl esterase nội sinh xúc tác cho quá trình loại bỏ các nhóm
methoxyl khỏi pectin. Trong trường hợp dâu tây đông lạnh, các enzym này tạo ra sự đông đặc trong quá trình
bảo quản. Các enzyme thủy phân, chẳng hạn như chlorophylase và anthocyanase có trong thực vật, có thể xúc
tác cho sự phá hủy các sắc tố trong các mô đông lạnh ảnh hưởng đến màu sắc nếu chúng không bị bất hoạt bằng
cách chần.
11.1.2.2 Biến tính protein
Nguyên nhân chính gây hư hỏng protein do đông lạnh là sự hình thành và kết tinh lại băng, mất nước, nồng
độ muối, oxy hóa, thay đổi nhóm lipid và giải phóng một số chất chuyển hóa tế bào. Sự biến tính protein do
đông lạnh gây ra và sự mất mát chức năng liên quan thường được quan sát thấy ở cá, thịt, gia cầm, sản phẩm
trứng và bột đông lạnh.
Trong quá trình đông lạnh, protein tiếp xúc với nồng độ muối tăng lên ở giai đoạn chưa đông lạnh; cường
độ ion cao có thể tạo ra sự cạnh tranh với các liên kết tĩnh điện hiện có, làm thay đổi cấu trúc protein
tự nhiên. Sự mất đi các đặc tính chức năng của protein thường được phân tích bằng cách so sánh khả năng giữ
nước, độ nhớt, sự tạo gel, nhũ hóa, tạo bọt và đánh bông. Đông lạnh có tác dụng quan trọng trong việc giảm
khả năng giữ nước của hệ cơ khi rã đông, tạo ra những thay đổi về khả năng hòa tan protein. Sự giảm này
xảy ra trong quá trình đóng băng, bởi vì các liên kết nước-protein được thay thế bằng các liên kết proteinprotein hoặc các tương tác khác (Xiong, 1997). Protein tiếp xúc với môi trường nước của các mô sinh học có
phần bên trong kỵ nước và các chuỗi bên tích điện (hoặc cực) trên bề mặt. Sự di chuyển của các phân tử nước
từ bên trong mô trong quá trình đóng băng ngoại bào dẫn đến trạng thái mất nước nhiều hơn, làm gián đoạn
tương tác protein-dung môi. Chất đạm
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
230 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
các phân tử tiếp xúc với môi trường ít phân cực hơn sẽ tiếp xúc nhiều hơn với chuỗi kỵ nước, làm thay đổi cấu
trúc protein. Để duy trì năng lượng tự do tối thiểu, các tương tác protein-protein thông qua tương tác kỵ nước
và ion xảy ra, dẫn đến sự biến tính protein và hình thành các khối kết tụ (Wagner và A ˜n ónon, 1986).
Quá trình oxy hóa trong quá trình bảo quản đông lạnh cũng có thể góp phần làm biến tính protein;
các tác nhân oxy hóa (enzim, haem và kim loại chuyển tiếp) có thể phản ứng với protein.
11.1.2.3 Quá trình oxy hóa lipid
Quá trình oxy hóa lipid là một phản ứng khác làm hạn chế nghiêm trọng thời hạn sử dụng của sản phẩm đông lạnh,
dẫn đến giảm chất lượng (hương vị, hình thức, giá trị dinh dưỡng và chức năng protein).
Quá trình oxy hóa lipid là một quá trình phức tạp diễn ra theo quá trình gốc tự do (Erickson, 1997). Trong
giai đoạn đầu, một nguyên tử hydro được loại bỏ khỏi axit béo, để lại gốc alkyl của axit béo được chuyển đổi
khi có mặt oxy thành gốc peroxyl của axit béo. Trong bước tiếp theo, gốc peroxyl loại bỏ hydro khỏi axit béo
liền kề tạo thành phân tử hydroperoxide và gốc alkyl của axit béo mới. Sự phân hủy hy-droperoxide chịu trách
nhiệm cho sự lan truyền tiếp theo của quá trình gốc tự do. Sự phân hủy hydroperoxide của axit béo thành
aldehyd và ketone tạo ra hương vị và mùi thơm đặc trưng (ôi).
Các kim loại chuyển tiếp có tính oxi hóa khử là yếu tố chính xúc tác cho quá trình oxy hóa lipid trong các
hệ thống sinh học; sắt nói riêng là một chất xúc tác nổi tiếng.
Cả con đường enzyme và không enzyme đều có thể bắt đầu quá trình oxy hóa lipid. Một trong những enzyme được
coi là quan trọng trong quá trình oxy hóa lipid là lipoxygenase có trong nhiều loài thực vật và động vật và có
thể tạo ra mùi vị khó chịu cũng như làm mất màu sắc. Quá trình oxy hóa lipid đặc biệt quan trọng trong thịt
(bao gồm cả thịt gia cầm) và hải sản. Đặc biệt, các loại thịt và cá béo gặp phải phản ứng bất lợi này trong
quá trình bảo quản đông lạnh lâu dài.
Sự suy giảm hương vị do oxy hóa được tạo ra ở cả sản phẩm thực vật và động vật. Nó được nhận biết nhiều
hơn ở thịt đông lạnh so với các sản phẩm rau đông lạnh, vì quá trình chần thường được áp dụng cho rau trước
khi đông lạnh.
Sự suy giảm sắc tố và suy giảm chất lượng màu sắc cũng liên quan đến quá trình oxy hóa lipid.
Các sắc tố Haem trong thịt đỏ và sự phai màu carotenoid trong thịt cá hồi bị phân hủy do oxy hóa trong quá
trình bảo quản. Chất diệp lục cũng có khả năng đóng vai trò là chất nền thứ cấp trong quá trình oxy hóa lipid.
11.1.3 Ảnh hưởng của việc đông lạnh và bảo quản đông lạnh đến chất lượng thực phẩm
11.1.3.1 Mô thực vật
Lớp biểu bì của mô thực vật có cấu trúc thích nghi để bảo vệ chống lại các stress sinh học hoặc vật lý bao gồm
các tế bào được xếp chặt chẽ có chứa chất sáp. Mô nhu mô thực hiện phần lớn các hoạt động trao đổi chất của
thực vật và được cấu tạo bởi các tế bào đa diện, bán cứng, chứa thành tế bào xenlulo được bao bọc bởi các
phiến giữa pectinaceous và thường bao gồm một mạng lưới các khoảng không khí. Tế bào thực vật trưởng thành chứa
các hạt tinh bột và một số bào quan như lục lạp, sắc lạp, không bào lớn, thể pro-tein, lạp bột. Không bào, có
thể chiếm phần lớn không gian bên trong tế bào thực vật trưởng thành, chứa axit hữu cơ, phenol và enzyme thủy
phân có thể được giải phóng khi màng mỏng manh bị phá vỡ do đóng băng. Độ cứng và độ giòn (đặc tính kết cấu
của trái cây và rau quả) là do áp suất thẩm thấu
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 231
phát triển bên trong tế bào khi có áp suất tác động lên thành tế bào cứng. Sự tiếp xúc của
thành tế bào với các enzyme thủy phân tấn công pectin, hemiaellulose và các thành phần vật liệu
carbohydrate không xenlulo sẽ làm tiêu tan áp suất thẩm thấu (Sista et al., 1997).
Trong quá trình đông lạnh, sự hình thành băng trong các mô của trái cây và rau quả dẫn đến
những thay đổi không mong muốn về kết cấu, chẳng hạn như mất độ trương. Bảo quản bằng đông lạnh
chỉ áp dụng cho những loại rau đã được nấu chín để tiêu thụ. Nói chung trái cây không cần chần
và có thể được đóng gói trong đường hoặc xi-rô trước khi đông lạnh. Hầu hết các loại rau đều
được hưởng lợi từ việc đông lạnh nhanh, điều này tốt hơn để duy trì chất lượng kết cấu của mô.
Trong quá trình đông lạnh chậm các mô trái cây, các tinh thể băng ngoại bào có thể làm hỏng
thành tế bào và các lớp giữa đến mức sản phẩm rã đông mềm hơn nhiều so với trái cây tươi. Tổn
thương về kết cấu thường thấy ở các mô thực vật đông lạnh khi rã đông là do tính chất bán cứng của tế bào.
Có thể giảm thiểu tình trạng mất tính bán thấm của màng và sự phá vỡ các ngăn tế bào trong trái
cây và rau quả bằng cách sử dụng tốc độ đông lạnh nhanh, nhiệt độ bảo quản thấp và rã đông
chậm. Độ mềm do đông lạnh-rã đông đôi khi có thể được giảm thiểu bằng cách xử lý trước mô bằng
canxi clorua và/hoặc sucrose.
Những thay đổi hóa học phổ biến nhất liên quan đến sự suy giảm chất lượng của trái cây và
rau quả đông lạnh là các phản ứng tạo ra mùi hôi và vị khó chịu, suy thoái sắc tố, hóa nâu do
enzyme và quá trình tự oxy hóa axit ascorbic. Một số loại trái cây đông lạnh bị biến màu do oxy
hóa do enzyme do tác động của polyphenoloxidase lên các thành phần phenolic tự nhiên. Các chất
chống oxy hóa như axit ascorbic có thể được sử dụng để ức chế các phản ứng enzyme.
Rau sẽ chuyển sang màu nâu do enzyme nếu chúng không được chần. Một nguyên nhân khác gây ra sự
thay đổi màu sắc là sự mất đi một phần sắc tố anthocyanin, chẳng hạn như trong các loại quả
mọng đông lạnh. Có thể cải thiện màu sắc và hương vị bằng cách đóng gói trái cây bằng đường
hoặc xi-rô và bằng cách giảm nhiệt độ bảo quản xuống
18
C. Chất diệp lục và caroten thường
được giữ lại tốt trong rau đông lạnh, nhưng một số chất bị phân hủy xảy ra trong quá trình bảo
quản. Trong quá trình bảo quản đông lạnh các loại rau xanh đã chần ở nhiệt độ
18
C trở lên,
màu xanh tươi của sản phẩm mới đông lạnh (sắc tố diệp lục a và b ) từ từ chuyển sang màu xanh
nâu (pheophytin). Tốc độ phân hủy sắc tố phụ thuộc vào lượng mô bị tổn thương trước khi đông lạnh.
Các loại rau không được chần (hoặc chưa được chần) sẽ thay đổi hương vị do hoạt động của
lipase và lipoxygenase. Các hợp chất dễ bay hơi như hợp chất carbonyl và ethanol tích tụ trong
mô, tạo ra mùi hôi.
11.1.3.2 Mô cơ
Tế bào cơ (myofibrils) là các bó protein co bóp dài, song song (myosin và actin).
Những sợi linh hoạt và thon dài này được sắp xếp song song, với khoảng không khí tối thiểu và
được ngăn cách bởi một ma trận ngoại bào giàu glycoprotein. Một phần lớn enzyme thủy phân nằm
trong lysosome (một cơ quan tương tự như không bào trong tế bào thực vật). Sau khi con vật chết,
thịt được để ở trạng thái co lại cho đến khi các enzyme thủy phân có trong tế bào chất có thể
phá vỡ protein và làm mềm thịt.
Thịt có thời gian bảo quản đông lạnh rất tốt (Marsdon và Hendrickson, 1993). Tuy nhiên, sự
đóng băng và tan băng của các hệ cơ làm giảm khả năng giữ nước của các mô, dẫn đến hiện tượng
mất nước. Một số cơ dễ bị lạnh và cứng do rã đông; nói chung, nên để cơ trải qua quá trình đông
cứng trước khi đông lạnh. Hai nguyên nhân quan trọng gây giảm chất lượng thịt bảo quản đông
lạnh là quá trình oxy hóa lipid và biến tính protein. Sự phát triển của hiện tượng ôi thiu do
oxy hóa ở cơ đông lạnh là do sự tích tụ các hợp chất carbonyl hình thành trong quá trình tự
oxy hóa lipid của cơ. Quá trình thủy phân lipid bằng enzyme, giải phóng các axit béo tự do, xảy
ra trong quá trình bảo quản đông lạnh
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
232 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
của các loại thịt. Cá và thịt lợn chứa tỷ lệ axit béo không bão hòa đa phản ứng cao hơn nên dễ
bị ôi thiu hơn.
Trong thịt đỏ, màu sắc được xác định bởi nồng độ tương đối của myoglobin màu tím, oxymyoglobin
màu đỏ tươi và metmyoglobin màu nâu. Đông lạnh-rã đông làm tăng tốc quá trình oxy hóa sắc tố và
sản xuất metmyoglobin. Màu sắc của thịt có thể trở nên kém hấp dẫn đối với người tiêu dùng; điều
này có thể là do bề mặt thịt bị khô dẫn đến xuất hiện các vùng màu xám (do hiệu ứng tán xạ ánh
sáng không có tinh thể băng) hoặc do màu myoglobin đậm hơn so với oxymyoglobin.
Sự hình thành metmyoglobin trong thịt đỏ và tẩy trắng carotenoid ở cá và gia cầm có xu hướng
dẫn đến quá trình oxy hóa chất béo song song (Haard, 1997). Đối với cá, các vấn đề chính được
phát hiện trong quá trình chế biến đông lạnh là sự suy giảm oxy hóa, mất nước, dai, mất nước và
chảy nước quá nhiều.
11.1.3.3 Kem
Trong quá trình sản xuất, điều quan trọng là phải sản xuất một số lượng lớn các tinh thể băng
nhỏ để có được kết cấu tối ưu. Kết tinh lại là sự thay đổi quan trọng nhất trong quá trình bảo
quản đông lạnh, làm giảm chất lượng và hạn chế thời gian bảo quản. Phải tránh sự biến động về
nhiệt độ bảo quản (Kennedy, 2000; Goff, 2006).
11.1.3.4 Phô mai
Trong quá trình đông lạnh và bảo quản phô mai đông lạnh, cấu trúc và kết cấu của phô mai trở nên
vụn và xốp hơn. Sự gia tăng cấu trúc không có trật tự của protein trong phô mai đông lạnh phù
hợp với sự phân giải protein lớn hơn và sự phá hủy cấu trúc vi mô, ảnh hưởng đến đặc tính nhớt
đàn hồi (Bertola và cộng sự, 1996; Graiver và cộng sự, 2004; Goff, 2006).
11.1.3.5 Trứng đông lạnh
Sản phẩm trứng lỏng được thanh trùng để loại bỏ vi khuẩn Salmonella trước khi đông lạnh. Quy trình
đông lạnh thích hợp thường gây ra những thay đổi nhỏ trong lòng trắng trứng sống; tuy nhiên, việc
đông lạnh lòng đỏ trứng ở nhiệt độ dưới
6
C sẽ gây ra hiện tượng gel hóa, đây là sự thay đổi không
thể đảo ngược trong kết cấu chất lỏng của nó, dẫn đến sản phẩm không mong muốn. Việc bổ sung chất bảo
vệ lạnh sẽ cải thiện chất lượng và kéo dài thời hạn sử dụng. Đối với các sản phẩm trứng đông lạnh,
natri clorua và sucrose ở mức 10% thường được thêm vào lòng đỏ để ngăn ngừa sự đông đặc. Xi-rô,
glycerin, phốt phát và đường cũng có thể được sử dụng. Việc đông lạnh nhanh dẫn đến ít gel hóa hơn cả
lòng đỏ trứng và cả quả trứng do cấu trúc protein ít bị hư hại hơn (Lai, 2006).
11.1.3.6 Đồ ăn sẵn đông lạnh
Chúng là những sản phẩm đa thành phần phức tạp với nhiều loại nguyên liệu khác nhau được nấu
chín rồi đông lạnh (Creed, 2006). Các phương thức hư hỏng của thực phẩm tiện lợi đông lạnh trong
quá trình bảo quản đông lạnh là: các phần thịt bị ôi thiu, nước sốt bị chảy nước và vón cục và
biến màu. Chúng thường bao gồm nước sốt, nước thịt đóng vai trò là chất bảo vệ các nguyên tố
rắn, giảm thiểu tình trạng mất nước và giảm sự phát triển của mùi ôi. Quá trình oxy hóa lipid
dẫn đến suy giảm hương vị; sự thay đổi màu sắc cũng có thể là kết quả của sự suy thoái sắc tố
trong thịt và rau do quá trình oxy hóa lipid. Nước sốt dựa trên tinh bột hồ hóa được tạo thành
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 233
của nền amylose chứa đầy các hạt có mức độ phân mảnh khác nhau. Gel tinh bột là hệ thống không
cân bằng và không ổn định, do đó trải qua quá trình biến đổi cấu trúc trong quá trình bảo quản
và chế biến. Khi lão hóa, quá trình thoái hóa tinh bột được tạo ra, bao gồm sự kết tinh một
phần các thành phần tinh bột. Các phân tử tinh bột liên kết lại tùy thuộc vào ái lực của các
nhóm hydroxyl và lực hút hoặc liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl trên các chuỗi liền kề. Quá
trình này gây ra sự gia tăng độ cứng dán trong hệ thống nhớt đàn hồi. Quá trình thoái hóa tinh
bột bao gồm hai quá trình riêng biệt: sự tạo gel nhanh chóng của amyloza thông qua sự hình
thành các đoạn chuỗi xoắn ốc kép, sau đó là sự kết tụ chuỗi xoắn ốc và sự tái kết tinh chậm của
các đoạn chuỗi amylopectin ngắn (Miles et al., 1985; Morris, 1990 ) . . Hệ thống tinh bột bị
hư hỏng do đóng băng như thay đổi lưu biến và kết hợp sau khi rã đông, điều này có thể làm thay
đổi các đặc tính mong muốn của sản phẩm, làm giảm khả năng chấp nhận của người tiêu dùng. Tốc
độ đông lạnh có ảnh hưởng quan trọng đến việc sản xuất dịch tiết trong bột nhão tinh bột
(Ferrero và cộng sự, 1993b). Tốc độ đóng băng cao (>100 cm h
Trong quá trình bảo quản đông lạnh ở
5
1) dẫn đến giá trị dịch tiết thấp hơn.
C , nền xốp được hình thành. Cấu trúc này không được
quan sát thấy khi mẫu được đông lạnh trong nitơ lỏng. Cấu trúc xốp được cho là do sự giải phóng
nước do đóng băng chậm, tạo ra nồng độ polymer tinh bột cao cục bộ và sự tương tác giữa các
chuỗi phân tử. Sự thoái hóa ngược của amylopectin được đo bằng phép đo nhiệt lượng quét vi sai
(DSC) chỉ được phát hiện đối với bột nhão tinh bột ngô được đông lạnh ở tốc độ thấp (<1 cm
h-1). Nhiệt độ bảo quản cũng có ảnh hưởng đến quá trình thoái hóa tinh bột. Sự thoái hóa ngược
của amylopectin được phát hiện ở
1
C và
5
C, nhưng không xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn,
(Ferrero và cộng sự, 1993a, 1994). Các đặc điểm về kết cấu của độ xốp được quan sát thấy ở tốc
độ đóng băng thấp và ở nhiệt độ bảo quản đông lạnh cao có thể là do quá trình thoái hóa amylose,
được mô tả là sự thô của mạng lưới.
Việc sử dụng hydrocoloid rất được khuyến khích trong ngành công nghiệp thực phẩm, nhằm hạn
chế sự kết hợp và sự phát triển của tinh thể băng bên cạnh vai trò truyền thống của chúng là
tạo kết cấu và ổn định nhũ tương. Việc bổ sung kẹo cao su xanthan vào hệ thống hồ hóa tinh bột
làm giảm sản xuất dịch tiết và tránh sự hình thành cấu trúc xốp, ngay cả ở tốc độ đông lạnh
thấp và nhiệt độ bảo quản cao. Những tác động này có thể được giải thích khi xem xét rằng tương
tác amylose-hydrocoloid cạnh tranh với sự kết tụ amyloza-amyloza, làm giảm khả năng xảy ra quá
trình thoái hóa ngược amylose (Ferrero và cộng sự, 1993a, 1993b).
11.1.4 Khía cạnh dinh dưỡng của đông lạnh và bảo quản đông lạnh
Nhìn chung, bảo quản đông lạnh được coi là một phương pháp mang lại sản phẩm có chất lượng
dinh dưỡng tương đương với sản phẩm tươi. Dữ liệu thực nghiệm sẵn có có xu hướng cho thấy
phương pháp này ít phá hủy hơn các phương pháp xử lý khác. Sự phân hủy vitamin trong quá trình
đông lạnh, trái ngược với sự phân hủy lipid và protein, nhìn chung có tác động đáng kể hơn đến
giá trị dinh dưỡng. Tác động bất lợi chính của việc bảo quản đông lạnh kéo dài đối với giá trị
dinh dưỡng có thể là làm mất đi các vitamin kém bền hơn, chẳng hạn như một số vitamin B tan
trong nước (B1, thiamin; B2, riboflavin) và vitamin C (axit ascorbic), thường được sử dụng.
được sử dụng làm chỉ số về hiệu quả chế biến thực phẩm (tháng 7 năm 1984). Sự thất thoát axit
ascorbic đã được nghiên cứu trong trái cây và rau quả và được cho là do cơ chế oxy hóa trong
quá trình bảo quản đông lạnh; tuy nhiên, chần là một yếu tố quan trọng góp phần làm suy giảm vitamin.
Với sự có mặt của oxy hòa tan, axit ascorbic trong dung dịch nước bị oxy hóa thành axit dehydroascorbic và các sản phẩm oxy hóa khác. Ascorbate oxyase tồn tại tự nhiên trong nhiều mô
thực vật và nếu nó không bị bất hoạt, nó sẽ xúc tác quá trình oxy hóa axit ascorbic trong quá
trình đông lạnh.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
234 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
11.1.5 Vi sinh vật của sản phẩm đông lạnh
Cơ chế phân hủy vi sinh vật không phải là vấn đề trong thực phẩm đông lạnh vì chúng được bảo quản ở
nhiệt độ dưới giới hạn dưới cho sự phát triển của vi sinh vật (khoảng
10
C). Tuy nhiên, với sự
dao động nhiệt độ trong quá trình bảo quản và phân phối, những thay đổi này có thể trở nên đáng kể.
Mục tiêu chính của đông lạnh như một phương pháp bảo quản thực phẩm là kéo dài thời gian bảo quản
của sản phẩm bằng cách làm chậm hoặc ức chế sự phát triển của vi sinh vật. Việc đông lạnh (và bảo
quản đông lạnh sau đó) có thể tạo ra khả năng gây chết nhất định ở một số vi sinh vật nhưng quá
trình này diễn ra rất chậm và thay đổi, tùy thuộc vào loại thực phẩm. Đông lạnh không thể được coi
là một phương pháp để giảm ô nhiễm vi sinh vật; vì lý do này, điều kiện vệ sinh và vệ sinh trước
khi chế biến là rất quan trọng. Nhiệt độ bảo quản dưới
trong khi nấm men và nấm mốc không thể nhân lên dưới
10
12
C sẽ ức chế sự phát triển của vi khuẩn,
C và
18
C tương ứng (Zaritzky, 2000).
11.1.6 Nhiệt độ chuyển thủy tinh và độ ổn định của thực phẩm đông lạnh
Hầu hết các nguyên liệu thực phẩm có thể được coi là polyme sinh học và tồn tại ở trạng thái vô
định hình. Sự tan chảy của các polyme tinh thể dẫn đến sự hình thành một hệ thống vô định hình, hệ
thống này có thể được làm lạnh siêu tốc đến trạng thái nhớt, đàn hồi hoặc trạng thái thủy tinh rắn.
Quá trình chuyển đổi thủy tinh diễn ra khi một polyme vô định hình hoàn toàn trải qua quá trình
chuyển đổi từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái cao su có tính linh động cao, nơi xảy ra những
thay đổi được kiểm soát khuếch tán. Tác dụng của nước như một chất làm dẻo trong hệ thống thực phẩm
được biểu hiện bằng sự giảm nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh của các thành phần vô định hình. Dưới
nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg), vật liệu polyme trở nên thủy tinh và chuyển động phân tử rất chậm
nên quá trình kết tinh không xảy ra trong một khoảng thời gian hữu hạn; do đó, sự suy giảm do khuếch tán bị ức chế.
Ở nhiệt độ trên Tg và dưới nhiệt độ nóng chảy tinh thể (Tm), vật liệu có tính đàn hồi cao và chuyển
động đủ của các polyme xảy ra để cho phép kết tinh. Sự hình thành băng trong nguyên liệu thực phẩm
dẫn đến nồng độ đóng băng của các chất hòa tan; Sự hình thành băng không cân bằng là hiện tượng
điển hình của vật liệu sinh học được làm lạnh nhanh ở nhiệt độ thấp. Nồng độ đông lạnh và giảm nhiệt
độ làm tăng độ nhớt của pha chưa đông lạnh cho đến khi dung dịch đậm đặc này trở thành thủy tinh
(Roos, 1995). Nhiệt độ chuyển thủy tinh của mẫu đông lạnh chậm cao hơn nhiệt độ chuyển thủy tinh
của mẫu được làm lạnh nhanh và được coi là nhiệt độ chuyển thủy tinh của ma trận chất tan cô đặc
đông lạnh bao quanh các tinh thể băng trong dung dịch đông lạnh tối đa (T g) ( Levine và Slade,
1986). Ở nhiệt độ này, nước chưa đóng băng trong nền không thể đóng băng và sau đó quá trình hình
thành băng sẽ chấm dứt trong khoảng thời gian đo lường thông thường (Franks, 1985; Goff, 1997;
Levine và Slade, 1988, 1991; Roos và Karel, 1991; Le Meste và cộng sự, 2002). ma trận không đông
cứng có các đặc tính rắn do chuyển động phân tử giảm,
Dưới Tg _
điều này chịu trách nhiệm cho sự giảm rõ rệt về tính di động tịnh tiến, không quay,
(Slade và Levine, 1995; Roos và Karel, 1991). Dung dịch nguội nhanh đến nhiệt độ thấp hơn T cho
thấy sự hình thành băng không cân bằng. Trong các hệ thống được làm lạnh nhanh ở trạng thái thủy
tinh, sự hình thành băng có thể xảy ra trong quá trình làm ấm lại (tỏa nhiệt) ở nhiệt độ trên T
(Roos và Karel, 1991a, 1991b) và băng được tạo ra bằng cách kết tinh nước cố định, trước khi bắt
đầu của băng tan. Roos gvà Karel (1991) cho rằng việc hình thành các dung dịch đông lạnh tối đa như
vậy trong ma trận không đông lạnh đòi hỏi phải ủ dưới nhiệt độ tan băng ban đầu một chút trong dung
dịch đông lạnh tối đa. Sự ổn định lạnh của thực phẩm đông lạnh có liên quan đến khả năng duy trì
sản phẩm dưới nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh của nền cô đặc đông lạnh (T g), hoặc để thay đổi
Machine Translated by Google
17:39
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Kho đông lạnh 235
công thức của thực phẩm để tăng nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh lên trên mức bảo quản thông thường
nhiệt độ. Nếu một sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ dưới T thì có thể sẽ bị
g
bao gồm nước đá và pha đông đặc ở trạng thái thủy tinh và ổn định lâu dài
có thể được dự đoán. Nếu nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng từ T đến Tm thì nồng độ đông đặc
g
pha không ở trạng thái thủy tinh, nó loãng hơn (cao su) và các quá trình bị chi phối bởi
khuếch tán không bị ức chế. Những quá trình này có thể dẫn đến hư hỏng trong quá trình bảo quản thực phẩm.
Thực phẩm đông lạnh được bảo quản dưới T có thể ổn định trước sự kết tinh lại của đá và các thay đổi vật lý khác
g
(Fennema, 1996).
Hệ thống thực phẩm dựa trên tinh bột hồ hóa có thể trải qua những thay đổi quan trọng về kết cấu liên quan đến
đến sự thoái hóa ngược của amyloza và amylopectin (Miles và cộng sự, 1985; Morris, 1990); họ có thể hiển thị
sự đồng vận (sản xuất dịch tiết) và kết cấu xốp do đóng băng chậm và bảo quản đông lạnh
ở nhiệt độ tương đối cao. Những thay đổi này có thể làm cho những sản phẩm đó không được chấp nhận đối với
người tiêu dùng. Vì quá trình thoái hóa tinh bột là một quá trình kết tinh lại nên nó được kiểm soát bằng sự khuếch tán
và phụ thuộc vào độ linh động của chất tan trong hệ thống.
Làm việc với hệ thống tinh bột hồ hóa đông lạnh, Ferrero et al. (1996) đã chứng minh rằng
bảo quản ở nhiệt độ dưới T Sử dụng DSC,
họ báo cáo T là bột nhão tinh bột
g giảm thiểu những thay đổi vật lý trong ma trận đậm đặc.
g giá trị khởi phát nằm trong khoảng
4,5
C và
5,5
C đối với quá trình ủ
đông lạnh; Slade và Levine (1991) báo cáo phạm vi nhiệt độ tương tự. Nhanh
các mẫu đông lạnh được bảo quản ở
10
C và
20
C có cấu trúc đồng nhất, không xốp
mạng; họ không cho thấy bằng chứng nào về sự phân hủy tinh bột vì ở nhiệt độ dưới
T
Chuỗi amyloza và amylopectin trong nền cô đặc có độ linh động giảm
g hạn chế sự liên kết phân tử chịu trách nhiệm cho sự kết tinh (phân hủy ngược) của tinh bột
phân tử. Việc bổ sung các hydrocoloid như kẹo cao su xanthan giúp duy trì
mẫu đông lạnh các đặc tính lưu biến của bột nhão tinh bột chưa đông lạnh, ngay cả ở nhiệt độ thấp
điều kiện tốc độ đóng băng. Kẹo cao su Xanthan không ngăn ngừa được sự thoái biến của amylopectin, bởi vì
amylopectin vẫn còn trong hạt tinh bột nhưng ức chế sự phát triển cấu trúc xốp
được tạo ra bởi quá trình thoái hóa amylose. Ferrero và cộng sự. (1996) đã chứng minh rằng việc bổ sung
một lượng nhỏ hydrocolloid (trong phạm vi được sử dụng trong các công thức thông thường) không
thay đổi T của các mẫu, nhưng có vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu thiệt hại về cấu trúc trong
g
hệ thống tinh bột đông lạnh; họ đã cải thiện các đặc tính lưu biến liên quan đến quá trình thoái hóa amylose.
Ngoài ra, hydrocoloid có thể làm cho các hệ thống ở trạng thái cao su có độ nhớt cao hơn, giảm
tính di động của phân tử và tránh sự thoái hóa liên quan đến sự hình thành bọt biển (Ferrero và cộng sự,
1994).
Thông thường, các chất hòa tan có phân tử thấp như sucrose được thêm vào hệ tinh bột-nước;
việc bổ sung các dịch chuyển sucrose T
g từ
5
C về phía giá trị thấp hơn
23
C. Bằng cách đo đạc
tính chất đàn hồi nhớt, Ferrero và Zaritzky (2000) đã báo cáo sự thoái hóa amylose (xốp
cấu trúc và giá trị cao của mô đun phức động G
nhiệt độ chẳng hạn như
được bảo quản ở
80
18
1) trong quá trình lưu trữ chung
C. Hành vi này không được quan sát thấy trong các mẫu đông lạnh nhanh
C có giá trị G* thực tế trùng khớp với giá trị của thực phẩm vừa đông lạnh nhanh
vật mẫu. Kết quả có thể được giải thích lại bằng cách xem xét nhiệt độ bảo quản mẫu (
nằm trên T (
18
C)
23
g C) cho phép di chuyển phân tử.
Kasapis (2006) báo cáo rằng quá trình chuyển hóa thủy tinh được đo bằng phép đo nhiệt lượng (DSC) vẫn còn
không bị thay đổi bởi sự hiện diện của hàm lượng polysaccharide thấp; tuy nhiên, hồ sơ cơ khí
quá trình chuyển đổi từ cao su sang thủy tinh bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi polysaccharide, đặc biệt nếu
1
G* là mô đun đàn hồi nhớt phức tạp của vật liệu (G
= G + iG) và thể hiện sự đóng góp của
G (mô đun lưu trữ cắt hoặc thành phần đàn hồi) và G (mô đun tổn thất cắt hoặc thành phần nhớt).
Machine Translated by Google
17:39
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
236 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
sự hình thành mạng lưới của nó đang ảnh hưởng đến các đặc tính lưu biến của hệ thống. Giảm động học
khuếch tán và tăng thời gian thư giãn của pha không đông lạnh với sự có mặt của polysacarit được theo
dõi bởi các nghiên cứu thư giãn ứng suất, đã xác nhận tính hữu ích của mạng ba chiều trong quá trình
ổn định ở nhiệt độ dưới 0.
Reid và cộng sự. (2003) đã báo cáo các giá trị T sau đây g
(nhiệt độ di động) khi sử dụng DSC và
pin điện dung:
20
C (mơ),
(cá tuyết),
20
25
24
C (khoai tây),
C (mận),
C và
34
30
23
C (cây xanh),
C (lê),
27
C (táo),
C (thịt bò),
23
C (gà).
24
C (bông cải xanh),
33
C (dâu tây),
27
29
C (rau bina),
C ( cá hồi),
30
C
Kiến thức về ảnh hưởng của các yếu tố như tốc độ đông lạnh và thành phần của hệ thống đến nhiệt độ
chuyển thủy tinh sẽ giúp xác định công thức, điều kiện chế biến hoặc bảo quản thích hợp nhằm nâng cao
thời hạn sử dụng của thực phẩm đông lạnh.
11.2 YÊU CẦU NHIỆT ĐỘ TRONG KHI BẢO QUẢN ĐÔNG LẠNH
Thực phẩm đông lạnh bị hư hỏng trong quá trình bảo quản theo các cơ chế khác nhau và cần phải có nhiệt
độ thấp để duy trì chất lượng thực phẩm. Sự hư hỏng càng trầm trọng hơn do sự biến động của môi trường
nhiệt độ-thời gian trong quá trình bảo quản.
Các điều kiện nhiệt độ cần thiết cần phải được duy trì trong dây chuyền lạnh từ nhà sản xuất đến
người tiêu dùng, đảm bảo nhiệt độ
18
C – giới hạn được đặt ra bởi phần lớn các quy định quốc tế.
Giám sát và kiểm soát dây chuyền lạnh là điều kiện tiên quyết để quản lý và tối ưu hóa chất lượng
đáng tin cậy (Giannakourou và cộng sự, 2006). Theo Chỉ thị EU 89/108 (Chỉ thị Thực phẩm Đông lạnh
Nhanh, QFF), sau khi cấp đông nhanh, sản phẩm phải được duy trì ở
18
C hoặc lạnh hơn sau khi ổn
định nhiệt (Anonymous, 1989). Một số thực phẩm đông lạnh (gà thịt, thịt bò, bơ) có thời gian bảo quản
khá dài ngay cả ở
12
C trong khi các thực phẩm như cá nạc yêu cầu nhiệt độ bảo quản khoảng
Ở Hoa Kỳ, nhiệt độ khuyến nghị là
18
C hoặc lạnh hơn; tuy nhiên, kem yêu cầu
23
28
C.
C hoặc lạnh hơn.
Chỉ thị EU 92/1 (Ẩn danh, 1992) yêu cầu phải lắp đặt thiết bị ghi nhiệt độ trong mỗi cơ sở bảo quản
để đăng ký và lưu trữ dữ liệu nhiệt độ của không khí xung quanh thực phẩm dễ hỏng trong ít nhất một
năm.
Pháp luật về kiểm soát thiết bị vận tải và nhiệt độ trong quá trình vận chuyển ngày càng nghiêm
ngặt. Chỉ thị về Thực phẩm Đông lạnh Nhanh yêu cầu nhiệt độ của thực phẩm đông lạnh nhanh phải được
duy trì ở
18
C hoặc lạnh hơn ở tất cả các điểm của sản phẩm, với khả năng dao động tăng lên trong
thời gian ngắn không quá 3
C trong quá trình vận chuyển.
Nhiệt độ bảo quản có thể dao động đáng kể trong toàn bộ dây chuyền lạnh. Thông thường,
mức trung bình đối với kho lạnh của nhà sản xuất với mục tiêu tối đa không quá
động. Điều này có thể tăng lên
18
18
23
C là
C khi có biến
C trong quá trình phân phối cho người bán buôn hoặc người bán lẻ.
Sự gia tăng hơn nữa về giá trị trung bình được báo giá ở cấp độ bán lẻ. Mặc dù mục tiêu là
nhưng tiêu chuẩn là duy trì mục tiêu ít nhất ở mức
15
18
C
C. Những biến động càng trở nên lớn hơn khi
người tiêu dùng tham gia vào chuỗi, bởi vì việc vận chuyển này có thể bắt đầu làm tan băng bề mặt
(McKenna, 2006). Tủ đông gia dụng có thể sẽ gần giống với tủ đông ở cửa hàng bán lẻ, nhưng có thể có
nhiều biến thể. Ngoài ra, sự thay đổi nhiệt độ trong chu kỳ rã đông ở cả cấp độ bán lẻ và gia đình có
thể có tác động đáng kể. Tuy nhiên, người ta thường thừa nhận rằng sự dao động nhiệt độ 3–5
C có thể
xảy ra ở bất kỳ phần nào của chuỗi.
Sự biến động về nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng đáng kể đến thời hạn sử dụng của sản phẩm. Biên độ dao
động nhiệt xung quanh bên trong gói hàng giảm; ngoài ra nó đã
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 237
đã chứng minh bằng toán học rằng sự dao động nhiệt độ môi trường xung quanh với chu kỳ dao động lớn gây ra dao động
biên độ cao hơn bên trong sản phẩm, tình trạng này gây bất lợi hơn cho chất lượng thực phẩm đông lạnh so với chu kỳ
dao động ngắn (Zaritzky, 1982).
11.3 THỜI HẠN SỬ DỤNG CỦA THỰC PHẨM ĐÔNG LẠNH
Thời hạn sử dụng của thực phẩm đông lạnh là một khái niệm phức tạp phụ thuộc vào đặc tính của sản phẩm thực phẩm và
các điều kiện môi trường mà thực phẩm tiếp xúc sau quá trình đông lạnh. Bao bì cũng đóng một vai trò quan trọng
trong việc duy trì chất lượng của thực phẩm. Viện Điện lạnh Quốc tế (IIR, 1986) đã đưa ra hai định nghĩa: thời hạn
bảo quản thực tế (PSL) và thời gian sử dụng chất lượng cao (HQL).
Thời gian bảo quản thực tế (PSL) hoặc thời gian chấp nhận được là khoảng thời gian bảo quản đông lạnh thích hợp
sau khi đông lạnh sản phẩm chất lượng cao ban đầu, qua đó thực phẩm đông lạnh vẫn giữ được các đặc tính chất lượng
và phù hợp để tiêu dùng hoặc sử dụng trong quá trình chế biến tiếp theo.
Thông số chất lượng cuộc sống cao (HQL) được định nghĩa là thời gian bảo quản mà chất lượng ban đầu được duy
trì từ thời điểm cấp đông cho đến thời điểm mà 70% thành viên hội đồng hương vị đã được đào tạo có khả năng phát
hiện sự khác biệt rõ rệt giữa thực phẩm đông lạnh được bảo quản ở các nhiệt độ khác nhau và các đối chứng tương ứng
được bảo quản ở
40
C trong thử nghiệm cảm quan tam giác; do đó tham số này còn được gọi là Sự khác biệt đáng chú
ý (JND).
Ba yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của bất kỳ thực phẩm đông lạnh nào là: chất lượng ban đầu của
thực phẩm ban đầu, cách chế biến và đóng gói sản phẩm, nhiệt độ và thời gian bảo quản. Đối với bất kỳ sản phẩm đông
lạnh cụ thể nào, chế độ nào xác định thời hạn sử dụng của nó, tùy thuộc vào đặc tính của sản phẩm (nguyên liệu thô,
thành phần, công thức), xử lý cấp đông trước, quy trình cấp đông, màng đóng gói và nhiệt độ bảo quản. Ngoài ra,
thời hạn sử dụng của thực phẩm đông lạnh có thể được kéo dài thông qua việc lựa chọn thành phần, sửa đổi quy trình
và thay đổi bao bì hoặc điều kiện bảo quản.
Dữ liệu về việc bảo quản thực tế và thời gian sử dụng chất lượng cao của các loại thực phẩm đông lạnh khác nhau
đã được báo cáo trong tài liệu (Van Arsdel và cộng sự, 1969; tháng 7, 1984). Bảng 11.1 cho thấy các giá trị của PSL
được phỏng theo IIR (Anonymous, 1986).
Tỷ lệ giữa thời gian bảo quản thực tế (PSL) và HQL đối với thực phẩm đông lạnh nằm trong khoảng từ 2 đến 3. Các
giá trị được báo cáo như sau: 1,9–2,0 đối với thịt nạc, 2,0–2,4 đối với thịt mỡ, 1,9–2,2 đối với cá nạc, 2,4–2,7 đối
với cá béo, 3,1–3,5 đối với rau, 2,8–3,1 đối với trái cây và 2,8–3 đối với thực phẩm nấu sẵn. Xét rằng giá trị PSL
lớn hơn giá trị HQL, việc xác định HQL trong thực phẩm đông lạnh có thể được sử dụng để rút ngắn thời gian thử
nghiệm thời hạn sử dụng (Fu và Labuza, 1997).
11.3.1 Thử nghiệm thời hạn sử dụng
Việc kiểm tra thời hạn sử dụng về cơ bản bao gồm việc lựa chọn các đặc tính chất lượng bị suy giảm nhanh nhất theo
thời gian và mô hình toán học về sự thay đổi. Đặc tính chất lượng, phụ thuộc vào sản phẩm cụ thể, thường đòi hỏi sự
đánh giá chuyên môn.
Tiêu chí về thời hạn sử dụng có thể thay đổi tùy thuộc vào định nghĩa về cấp chất lượng sản phẩm, do đó thời
hạn sử dụng của sản phẩm cũng có thể thay đổi. Người tiêu dùng có thể dễ dàng nhận ra quá trình oxy hóa hóa học gây
ra sự mất mùi vị và mất màu sắc.
Một số thực phẩm đông lạnh bị hư hỏng chủ yếu do các phản ứng hóa học diễn ra chậm như mất giá trị dinh dưỡng.
Ví dụ, hàm lượng vitamin C trong một số loại trái cây và rau quả đông lạnh có thể
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
238 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bảng 11.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến thời gian bảo quản thực tế (tính theo tháng) của thực phẩm đông lạnh.
Nhiệt độ bảo quản
12
Sản phẩm
C
18
C
C
24
trái cây
4
Đào, mơ, anh đào (thô)
Quả mâm xôi, dâu tây (thô)
Quả mâm xôi, dâu tây (trong đường)
Nước trái cây cô đặc
5 3
—
18
>24
24
>24
24
>24
24
>24
Rau
12
>24
3 4
15
>24
15
24
6
15
>24
Măng tây (có ngọn giáo xanh)
Đậu (xanh)
Bông cải xanh
bắp cải Brucxen
Cà rốt
—
10
18
>24
Súp lơ
4
12
24
Cắt ngô
4
15
Nấm
2
6
Đậu Hà Lan
Ớt (đỏ và xanh)
Hành
8
>24
24 6 24
>24
18
>24
10
15
—
12
Khoai tây chiên Pháp
Rau chân vịt
18
>24
9 4
—
Thịt và các sản phẩm từ thịt
6
10
15
8
18
24
6
12
15
12
18
24
Thịt bò xay/băm
Món bít tết
Thịt bê bít tết
Thịt cừu bít tết
6
10
15
12
12
12
Thịt lợn bít tết
Thịt xông khói (thái lát, đóng gói chân không)
Thịt gà (nguyên con hoặc cắt miếng)
9
18
>24
Thổ Nhĩ Kỳ (toàn bộ)
8
15
>24
Gan
4
12
18
Hải sản
Cá béo (lười biếng)
Cá nạc
Tôm (nấu chín/bóc vỏ)
Trứng
cả quả trứng
3 4
5
>9
9
>12
—
2
—
12
>24
15
18
20
8
12
14
5
Các sản phẩm sữa
Bơ (lactic, không muối, pH 4,7)
Bơ (lactic, muối, pH 4,7)
Kem Kem
—
1
Bánh và bánh kẹo
Bánh ngọt (phô mai, sô cô la, trái cây)
bánh mì
Bột thô
—
12
15
6
24
15
—
—
24
—
3 12
18
Nguồn: Khuyến nghị của IIR về chế biến và xử lý thực phẩm đông lạnh. Viện Điện lạnh Quốc tế, Paris, 1986.
C
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 239
giảm xuống dưới mức tiêu chuẩn yêu cầu trước khi chất lượng cảm quan trở nên không phù hợp. Các tiêu chí về
thời hạn sử dụng cũng có thể khác nhau tùy thuộc vào mức độ nhạy cảm của người tiêu dùng. Đối với người tiêu
dùng, mùi vị, mùi vị và hình thức bên ngoài là những tiêu chí rõ ràng nhất; trong giới học viện và trong
ngành công nghiệp, cả đánh giá cảm quan và đo lường bằng công cụ của một chỉ số chất lượng nhất định (ví dụ:
mức vitamin C) thường được tiến hành.
Kể từ năm 1950, các thí nghiệm về khả năng chịu đựng nhiệt độ – thời gian (TTT) khác nhau đã được thực
hiện bởi Trung tâm nghiên cứu khu vực phía Tây USDA ở Albany, California để phân tích tính ổn định của một
số lượng lớn thực phẩm đông lạnh (trái cây, rau và thịt) được bảo quản ở các nhiệt độ khác nhau. trong nhiều
khoảng thời gian khác nhau (Van Arsdel và cộng sự, 1969; tháng 7, 1984). Chất lượng được đo bằng thử nghiệm
cảm quan được thực hiện bởi các nhóm vị và bằng các phép đo khách quan khác nhau như sự suy giảm axit
ascorbic, sự thay đổi chất diệp lục thành pheophytin, v.v. Kết quả được biểu thị dưới dạng đường thẳng trong
sơ đồ bán logarit là thời gian ổn định (số số ngày phải trải qua một mức độ suy giảm chất lượng nhất định)
so với nhiệt độ bảo quản. PSL của thực phẩm đông lạnh không chỉ phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ bảo quản
mà còn phụ thuộc phần lớn vào sản phẩm, quy trình và bao bì; đây là những yếu tố được gọi là PPP được giới
thiệu bởi Jul (1984). Nhìn chung, những thay đổi về chất lượng trong quá trình bảo quản đông lạnh ở các
nhiệt độ khác nhau mang tính tích lũy và không thể đảo ngược; những thay đổi này thường nhỏ hơn ở nhiệt độ
thấp hơn, do đó nhiệt độ bảo quản là yếu tố quyết định chất lượng và thời hạn sử dụng.
Reid và cộng sự. (2003) đã đề xuất một phương pháp mới để dự đoán thời hạn sử dụng nhanh hơn cho thực
phẩm đông lạnh cần khoảng 60 ngày và liên quan đến việc xác định trực tiếp thời hạn sử dụng ở nhiệt độ bảo
quản cao hơn (nơi thay đổi nhanh hơn), cùng với thông tin về nhiệt độ di động (T g). Các tác giả đã đo nhiệt
độ di chuyển của các loại thực phẩm điển hình, khả năng lưu giữ chất diệp lục và axit ascorbic trong mô thực
vật, độ hòa tan protein myofibrillar trong cơ thịt và hàm lượng dimethylamine trong cơ cá. Vai trò của T
trong các quá trình kiểm soát khuếch tán là rõ ràng; tuy nhiên, ảnh hưởng của nó đến các phản ứng hóa họcg
phải được nghiên cứu sâu hơn.
11.3.2 Mô hình hóa sự suy giảm chất lượng của thực phẩm đông lạnh
Kiến thức về thời hạn sử dụng là rất quan trọng trong việc phát triển bất kỳ sản phẩm thực phẩm đông lạnh
mới nào, hoặc khi có những thay đổi về bao bì hoặc điều kiện bảo quản/phân phối.
Tuổi thọ này ít nhất phải vượt quá thời gian phân phối tối thiểu cần thiết từ bộ xử lý đến người tiêu dùng.
Chất lượng là một thuộc tính phức tạp của thực phẩm, ảnh hưởng đến mức độ chấp nhận của người tiêu dùng.
Trong trường hợp thực phẩm đông lạnh, các hiện tượng vật lý dẫn đến thay đổi chất lượng và động học của các
phản ứng hóa học đóng vai trò quan trọng trong thời hạn sử dụng của thực phẩm. Sự thay đổi chất lượng thực
phẩm có thể được thể hiện bằng việc mất đi một hoặc nhiều chỉ số chất lượng (ví dụ như hương vị, màu sắc,
vitamin C) và bằng việc hình thành các sản phẩm không mong muốn (ví dụ giá trị peroxide).
Các yếu tố chất lượng này có thể là các thông số cảm quan hoặc có thể được đo bằng phương pháp phân tích
dụng cụ. Phân tích hóa học và vật lý như độ ẩm, mất chất dinh dưỡng, axit béo tự do, peroxit, chất bay hơi
oxy hóa (ví dụ hexanal) và màu sắc có liên quan chặt chẽ với các thuộc tính cảm quan có thể bổ sung cho các
kỹ thuật cảm quan làm tăng mức độ tin cậy của kết quả (Fu và Labuza, 1997). Khi sản phẩm đông lạnh bắt đầu
được phân phối từ nhà máy của nhà sản xuất đến nhà kho, trung tâm phân phối, cửa hàng bán lẻ và cuối cùng là
tủ đông cho người tiêu dùng, tốc độ giảm chất lượng chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ.
Xét rằng hệ số chất lượng đại diện (P) thay đổi theo thời gian (t), có thể đề xuất phương trình động học
sau, trong đó k là hằng số tốc độ phản ứng biểu kiến và n là
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
240 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Thứ tự biểu kiến của phản ứng:
d P
dt
= k Pn.
(11.4)
Hầu hết các dữ liệu được công bố liên quan đến sự suy giảm chất lượng không đưa ra hằng số tốc độ như
một hàm số của nhiệt độ; chúng ở dạng thời gian bảo quản tổng thể (phân tích điểm cuối) theo hàm số của
nhiệt độ bảo quản. Thời hạn bảo quản θ có thể được coi là xác định bởi giá trị xác định của đặc tính
Pθ . Tích phân phương trình (11.4) với n = 0 (phản ứng bậc 0) thu được:
f0(Pθ ) = Pθ
P0 = kθ
(11.5)
Trong đó P0 là giá trị chất lượng ban đầu, Pθ tương ứng với giá trị chất lượng ở cuối thời hạn sử dụng
θ và f0(Pθ ) là hàm chất lượng cho phản ứng bậc 0, được đánh giá ở cuối thời hạn bảo quản. Phương trình
(11.5) ngụ ý rằng tốc độ giảm chất lượng là không đổi ở nhiệt độ bảo quản không đổi.
Đối với phản ứng bậc một, sự thay đổi về chất lượng sẽ giảm dần theo cấp số nhân theo thời gian bảo
quản khi đó:
f1(Pθ ) = ln
Pθ
P0
= kθ
(11.6)
trong đó f1(Pθ ) là hàm chất lượng của phản ứng bậc một được đánh giá ở θ.
Như có thể thấy trong các phương trình (11.5) và (11.6), thời hạn sử dụng (θ) của thực phẩm đông
lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản và được xác định bởi sự thay đổi chất lượng xác định được đưa ra
bởi hàm f ( Pθ ) . Sản phẩm kθ sẽ không đổi ở các nhiệt độ bảo quản khác nhau và bằng với sự thay đổi
về đặc tính được xác định bởi thử nghiệm được tiến hành để xác định thời hạn bảo quản. Thời hạn sử dụng
θ của thực phẩm đông lạnh được bảo quản ở nhiệt độ không đổi khi đó tỷ lệ nghịch với hằng số tốc độ k.
Tuy nhiên, khi cần xác định ảnh hưởng của thời gian đến đặc tính chất lượng ở nhiệt độ nhất định thì
cần có kiến thức về động học phản ứng. Phần lớn các phản ứng thực phẩm đã được nghiên cứu được mô tả là
bậc 0 hoặc bậc giả. Khi một phản ứng có độ chuyển hóa nhỏ hơn 50%, bậc 0 và bậc 1 có thể không thể phân
biệt được về mức độ phù hợp (Labuza, 1979).
Nếu thời điểm kết thúc thời hạn sử dụng nằm trong khoảng chuyển đổi nhỏ hơn 20%, thì vì mục đích
thực tế, có thể sử dụng mô hình giả 0 hoặc mô hình giả đầu tiên.
Sự phụ thuộc nhiệt độ của hằng số tốc độ suy giảm có thể được mô tả thông qua
phương trình Arrhenius:
ln k = ln k0
ea
RT
(11.7)
trong đó k0 là hệ số tiền mũ; Ea là năng lượng hoạt hóa tính bằng J mol-1; R là hằng số khí phổ quát
(8,3144 J mol
1 K); T là nhiệt độ tuyệt đối. Năng lượng kích hoạt có thể được tính từ độ dốc của đồ thị
tuyến tính của lnk dưới dạng hàm của nhiệt độ tuyệt đối nghịch đảo (1/T ). Giá trị Ea cao hơn có nghĩa
là phản ứng nhạy cảm hơn với nhiệt độ và một sự thay đổi nhỏ trong T sẽ tạo ra sự thay đổi lớn trong
hằng số tốc độ. Các tỉ số giữa các hằng số tốc độ k và k1 tương ứng với nhiệt độ tuyệt đối T và T1 và
giữa
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 241
giá trị thời gian bảo quản θ và θ 1, có thể được tính như sau:
k
ln
=
k1
ea
1
1
R
T
T1
= lnθ1
(11.8)
θ
trong đó mối quan hệ sau được xem xét: k · θ = k1 · θ1. Phương trình (11.8) cho thấy
giá trị năng lượng kích hoạt có thể được ước tính từ dữ liệu thời hạn sử dụng được đánh giá ít nhất ở ba
nhiệt độ khác nhau xung quanh nhiệt độ thường được sử dụng để bảo quản sản phẩm đông lạnh trong điều kiện
Bài kiểm tra. Rodriguez và Zaritzky (1983) vẽ đồ thị giá trị 1/θ (dữ liệu PSL của thịt bò đông lạnh, thu được
từ tháng 7 năm 1969) là hàm của 1/T , ước tính rằng năng lượng kích hoạt đối với thịt bò đông lạnh
sự suy giảm là 39,5 kJ mol-1. Các tác giả khác (Giannakourou và cộng sự, 2006) đã báo cáo kích hoạt
giá trị năng lượng của Ea = 136,8 kJ mol
1 đối với sự mất ascorbic và Ea = 79,2 kJ mol
1 đối với màu
mất mát, cả ở đậu xanh đông lạnh.
Phương pháp Q10 thường được sử dụng để ước tính sự gia tăng nhiệt độ trong thời hạn
sử dụng. Q10 của một sản phẩm thực phẩm cho biết mức độ tăng tốc độ hư hỏng (k) khi
nhiệt độ tăng thêm 10
C và có thể được tính từ thời hạn sử dụng
giá trị:
Q10 =
k ở nhiệt độ T + 10
C
θ tại T
=
θ tại T + 10
k ở nhiệt độ T
C
(11.9)
Ngoài ra, Q10 có thể liên hệ với phương trình Arrhenius và mô hình thời hạn sử dụng thông qua mô hình
biểu thức sau:
10Ea
Q10 = điểm kinh nghiệm
=
RT (T + 10)
θT
(11.10)
θT+10
Giá trị Q10 nằm trong khoảng từ 2 đến 20 đã được báo cáo đối với thực phẩm đông lạnh: 2 đối với thực phẩm đông lạnh.
thịt bò, 4 đối với xúc xích thịt lợn, 3,2 đối với hamburger xay, 3,5 đối với thịt gia cầm sống, 9 đối với cá béo, 3,2
đối với thịt gia cầm chiên, 8 đối với thịt lợn (Labuza, 1982; tháng 7, 1984; Labuza và Schmidt, 1985).
Thực phẩm đông lạnh thường tiếp xúc với môi trường có nhiệt độ thay đổi. Trong trường hợp này,
sự thay đổi tính chất P phụ thuộc vào động học của phản ứng. Chất lượng
hàm f (P) (bậc 0 hoặc bậc 1) của thực phẩm được bảo quản trong tổng thời gian thay đổi
điều kiện môi trường có thể được ước tính từ tích phân sau:
ttt
k(T (t))dt
f (P) =
(11.11)
ồ
trong đó hằng số động học k là hàm của nhiệt độ thay đổi theo thời gian.
Nếu hàm nhiệt độ T (t) được rời rạc hóa theo các khoảng thời gian nhỏ (ti) của hằng số
nhiệt độ Ti , thì sự thay đổi đặc tính chất lượng được đưa ra bởi (Giannakourou et al.,
2006):
f (P) = kref
điểm kinh nghiệm
Tôi
Ea
1
1
R
Ti
Tref
tôi .
(11.12)
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
242 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Sử dụng phương trình (11.12), mức độ suy giảm chất lượng (thay đổi tính chất P được cho bởi f (P))
trong quá trình bảo quản đông lạnh có thể được tính toán khi biết cả phương trình động học và lịch sử
nhiệt độ-thời gian.
Sự suy giảm chất lượng liên tục trong bảo quản đông lạnh nói chung là tích lũy, do đó, tổng tổn
thất chất lượng do đông lạnh, bảo quản, vận chuyển và phân phối có thể được tính bằng cách cộng các
tổn thất ở mỗi bước của quy trình.
Khi sự giảm chất lượng xảy ra sau phản ứng bậc 0, phần thời hạn sử dụng được tiêu thụ
ở mỗi giai đoạn mà nhiệt độ không đổi, có thể ước tính như sau:
Pi
P0
=
t
(13.11)
θ
Pθ – P0
trong đó P0 là giá trị chất lượng ban đầu, Pθ là giá trị chất lượng ở cuối thời hạn sử dụng θ và Pi là
giá trị chất lượng sau giai đoạn ở nhiệt độ không đổi Ti . Chỉ khi phản ứng suy giảm tuyến tính theo
thời gian (phản ứng bậc 0) thì việc giảm thời hạn sử dụng mới có thể được coi là tương đương với việc
giảm chất lượng. Trong trường hợp này, tỷ lệ chất lượng bị mất bằng tỷ lệ giữa khoảng thời gian ở nhiệt
độ nhất định và thời hạn sử dụng ở nhiệt độ cụ thể đó. Khi đó phần trăm PSL mà thực phẩm đông lạnh giữ
lại được tính bằng:
% chất lượng được giữ lại = 1
tT
100
(11.14)
θT
Khi biết được lịch sử nhiệt độ của sản phẩm, phần thời hạn sử dụng đã tiêu thụ có thể được tính bằng
tổng thời gian tiếp xúc ở mỗi khoảng nhiệt độ tT i chia cho thời hạn sử dụng ở nhiệt độ đó θ
tôi .
Do đó, chất lượng cuối cùng được giữ lại bởi thực phẩm đông lạnh trong các khoảng thời gian-nhiệt
độ khác nhau có thể được tính toán với giả định rằng quy tắc cộng tính có giá trị đối với thực phẩm
đông lạnh (tháng 7 năm 1984), có nghĩa là có thể tính toán được sự mất đi thời gian bảo quản hoặc chất
lượng còn lại. từ kiến thức về trình tự thời gian-nhiệt độ trước đó mà sản phẩm đã tiếp xúc
% chất lượng được giữ lại = 1
m
cộng 100 = 1
1
tTi θTi
tổng
(11.15)
θTeff
Nhiệt độ bảo quản hiệu quả Teff có thể được định nghĩa là nhiệt độ tiếp xúc không đổi gây ra sự thay
đổi về chất lượng trong tổng thời gian tiếp xúc (tổng cộng) giống như điều kiện nhiệt độ thay đổi.
Biết phần trăm chất lượng được giữ lại bởi thực phẩm khi chịu các nhiệt độ thay đổi và biết tổng
thời gian tiếp xúc, có thể tính thời hạn bảo quản ở nhiệt độ hiệu quả ( θTeff) và bằng cách nội suy
nhiệt độ hiệu quả (Teff).
Tóm lại, để định lượng phần trăm chất lượng được thực phẩm giữ lại sau khi bảo quản đông lạnh ở các
nhiệt độ khác nhau, không chỉ cần biết các giá trị năng lượng kích hoạt của các phản ứng mà còn cả các
phương trình động học biểu thị tốc độ hư hỏng. Khi động học này có bậc bằng 0, có thể áp dụng biểu thức
đơn giản hóa theo phương trình (11.15). Là một nghiên cứu điển hình mang tính biểu thị, sự suy giảm
chất lượng của đậu Hà Lan đông lạnh đã được Giannakourou và cộng sự phân tích. (2006) sử dụng các
phương trình động học mô tả sự thay đổi màu xanh lá cây và quá trình oxy hóa L-ascorbic; Ngoài ra, giá
trị năng lượng kích hoạt của các phản ứng này cho phép chúng tôi dự đoán thời hạn sử dụng của sản phẩm
đông lạnh trong các kịch bản nhiệt độ-thời gian khác nhau.
Machine Translated by Google
17:39
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Kho đông lạnh 243
11.3.3 Bộ tích phân thời gian-nhiệt độ
Cần theo dõi nhiệt độ của cả thực phẩm và môi trường để có được hồ sơ hiệu quả về lịch sử
sản phẩm. Các phép đo có thể được thực hiện bằng thiết bị cơ khí hoặc điện tử có hoặc không
có khả năng ghi và lưu trữ tệp dữ liệu điện tử. Ba loại cảm biến chính là cặp nhiệt điện,
điện trở bạch kim và điện trở nhiệt (Giannakourou và cộng sự, 2006).
Một cách khác để theo dõi riêng các điều kiện nhiệt độ thông qua dây chuyền lạnh là sử
dụng bộ tích hợp/chỉ báo nhiệt độ thời gian (TTI). Hoạt động của TTI dựa trên các hệ thống
cơ học, hóa học hoặc enzyme thay đổi không thể đảo ngược kể từ thời điểm kích hoạt. Tốc độ
thay đổi phải tăng lên ở nhiệt độ cao hơn theo cách tương tự như hầu hết các phản ứng làm
hư hỏng thực phẩm. Sự thay đổi thường được thể hiện dưới dạng phản ứng có thể nhìn thấy
được (sự phát triển màu sắc và chuyển động màu sắc, v.v.). TTI có thể theo dõi chức năng
phân phối nhiệt độ-thời gian tích lũy mà sản phẩm dễ hỏng phải tuân theo từ điểm sản xuất
đến kệ trưng bày của cửa hàng bán lẻ hoặc thậm chí đến người tiêu dùng (Fu và Labuza, 1997).
Các thiết bị này được gắn trên chính thực phẩm hoặc bên ngoài bao bì. Bộ tích hợp thời giannhiệt độ cho thấy sự thay đổi vật lý hoặc màu sắc và điều kiện thiết yếu là năng lượng kích
hoạt của thiết bị này phải trùng với năng lượng kích hoạt quá trình hư hỏng thực phẩm đông
lạnh, nghĩa là có cùng độ nhạy nhiệt độ với thực phẩm. giám sát (Rodriguez và Zaritzky,
1983). Mục đích cuối cùng của ứng dụng của họ là chuyển kết quả đọc sang trạng thái chất
lượng của thực phẩm thông qua một thuật toán thích hợp.
Giannakourou và cộng sự đã xem xét các thiết bị thương mại có sẵn trên thị trường quốc
tế và công trình nghiên cứu sâu rộng đã được công bố về phát triển TTI cho thực phẩm đông
lạnh . (2006).
11.4 ĐÓNG GÓI THỰC PHẨM ĐÔNG LẠNH
Bao bì đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sản phẩm đông lạnh khỏi bị ô nhiễm bởi
các nguồn bên ngoài và khỏi bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển từ nhà sản xuất thực phẩm
đến người tiêu dùng. Các chức năng chính của bao bì thực phẩm là: bảo vệ, bảo quản và trình
bày. Việc bảo vệ là cần thiết để ngăn chặn những điều sau: ô nhiễm sinh học bên ngoài; mất
nước do mất độ ẩm và bỏng lạnh; quá trình oxy hóa lipid, hương vị, màu sắc và vitamin; mất
hoặc tăng mùi thơm; và hư hỏng vật lý (mòn, gãy và nén) trong quá trình bảo quản và vận
chuyển (Krochta, 2006). Vật liệu đóng gói thực phẩm đông lạnh phải có khả năng chịu được
nhiệt độ thấp từ
25
C đến
30
C mà không bị giòn và đôi khi ở nhiệt độ cao, chẳng hạn
như các sản phẩm đóng gói trong lò vi sóng và đun sôi.
Các vật liệu được sử dụng, ngoài việc dành riêng cho thực phẩm, phải trơ về mặt hóa
học, không độc hại và ngăn ngừa sự truyền mùi hoặc hương vị lạ. Chúng phải ổn định, đàn
hồi, chống rách và chống hơi nước và các chất dễ bay hơi. Những thay đổi và mất mát về mùi
thơm và hương vị, sự hóa nâu do enzyme và quá trình oxy hóa axit ascorbic xảy ra khi có mặt
oxy cho thấy rằng nên sử dụng những vật liệu đóng gói không thấm oxy hoặc cho phép loại bỏ
oxy khỏi bên trong bao bì bằng cách tạo ra - tạo chân không một phần hoặc bằng cách bơm
khí trơ. Chúng cũng phải có khả năng bảo vệ khỏi ánh sáng, đặc biệt là tia UV. Chúng phải
thích ứng với các hệ thống đóng gói tự động khác nhau, có kích thước và hình dạng phù hợp
để dễ dàng bảo quản và phân phối, đồng thời sẵn sàng để mở. Bao bì phải có tác dụng cách
nhiệt để hạn chế sự dao động nhiệt độ có thể xảy ra bên trong
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
244 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
sản phẩm. Một loạt các loại bao bì sơ cấp hiện đang được sử dụng bao gồm màng nhựa trơn, tráng,
tráng kim loại, nhiều lớp, khay nhựa có nắp đậy và dạng chịu nhiệt thường được chứa trong ống
bìa hoặc thùng giấy.
Các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất để đóng gói thực phẩm đông lạnh bao gồm (i) bìa và
bột giấy đúc có đặc tính chắn kém nhưng có độ bền kết cấu tốt và bảo vệ khỏi hư hỏng vật lý; (ii)
vật liệu nhựa có khả năng chống ẩm, oxy và mùi thơm tuyệt vời; (iii) hộp nhựa bán cứng có đặc
tính kết cấu tốt; và (iv) nhôm là rào cản hoàn toàn đối với độ ẩm, oxy và mùi thơm.
Các vật liệu đóng gói nhựa được sử dụng phổ biến nhất là:
– polyetylen mật độ thấp (LDPE), polyetylen mật độ cao (HDPE) và polypropylen
(PP): đây là những chất chống ẩm tuyệt vời nhưng có đặc tính cản oxy kém; – chất đồng
trùng hợp polyvinylidene clorua (PVDC)/polyvinyl clorua (PVC) tuyệt vời
rào cản về độ ẩm, oxy và hương thơm.
– copolyme ethylene vinyl Alcohol (EVOH) và polyamit (Nylon) có độ ẩm kém
đặc tính rào cản và đặc tính rào cản oxy và hương thơm tuyệt vời;
– polyethylene terephthalate (PET), có khả năng chống ẩm, chống oxy và ngăn mùi thơm tốt và chịu
nhiệt tốt; khả năng chịu nhiệt thậm chí còn lớn hơn trong polyetylen terephthalate (CPET) kết
tinh.
LPDE là một trong những loại nhựa phổ biến nhất được sử dụng, có khả năng bảo vệ tốt chống mất
độ ẩm dưới dạng túi màng mềm hoặc lớp phủ trên bìa giấy.
Túi màng HDPE và PP chịu nhiệt được sử dụng làm túi luộc hoặc túi dùng được cho lò vi sóng.
PP có thể được sử dụng để tạo thành khay hoặc tráng khay bìa cứng có thể quay trong lò vi sóng.
PET chịu nhiệt có thể được sử dụng để tạo thành khay hoặc khay bìa giấy tráng có thể nướng được kép.
Việc phủ LDPE hoặc HDPE bằng chất đồng trùng hợp PET hoặc PVDC/PVC làm tăng đặc tính cản oxy.
Các lớp EVOH hoặc polyamit (nhạy cảm với độ ẩm) giữa các lớp PE cung cấp hàng rào oxy tốt.
Sự mất nước không thể đảo ngược của thịt đông lạnh sẽ xảy ra trên bề mặt trừ khi nó được đóng
gói trong vật liệu kín khí, chống hơi nước; ví dụ như túi hoặc khay nhựa kết hợp với màng bọc
căng. Để bảo vệ thịt đông lạnh khỏi bị ôi và cháy đông, túi PE và màng PVC hoặc PVDC được sử
dụng cùng với khay polystyrene (EPS) giãn nở là dạng PS xốp có mật độ rất thấp nhưng là vật liệu
cứng.
Đối với gia cầm, gói màng PVDC kín da là đủ; Các miếng thịt gia cầm được cho vào túi và chuyển
đến máy hút bụi quay để đóng gói sản phẩm bằng kẹp và cắt cổ túi. Khi co lại, các túi tạo thành
lớp da thứ hai xung quanh gia cầm, sau đó được đông lạnh trong nước muối hoặc trong tủ đông
nhanh. Sự hấp thụ nước không đáng kể và chức năng rào cản oxy đủ để ngăn chặn chất béo bị ôi.
Vật liệu được sử dụng để đóng gói bao gồm màng PVDC và nhiều loại màng mỏng có PE.
Để đóng gói cá đông lạnh, PVDC được sử dụng trong đóng gói chân không. Hệ thống này cung cấp một giải pháp
thay thế tốt hơn cho quá trình tráng men. Nó giúp loại bỏ sự mất độ ẩm khi đóng băng ban đầu, mất nước nhỏ
giọt khi tan băng, giảm trọng lượng trên men và giảm nhân công và thời gian cần thiết cho việc tráng men truyền thống.
Gói hút chân không nhẹ giúp cá giữ được đặc tính tươi ngon trong toàn bộ quá trình phân phối.
Vật liệu đóng gói, chẳng hạn như màng PET, cũng được sử dụng cho các sản phẩm cá theo kiểu gói
gối. Phim được in ngược ở mặt đã xử lý và được ép bằng PE.
Tấm laminate này có đặc tính rào cản và có khả năng chống đâm thủng trong phạm vi nhiệt độ rộng,
mang lại sự bảo vệ trong quá trình vận chuyển (Lee, 2006).
Phần lớn trái cây và rau quả đông lạnh được đóng gói trong màng nhựa, chẳng hạn như loại PE
đông lạnh sâu, được đóng thành dạng gói dạng gối trên máy đóng dấu dạng đứng.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 245
Rau quả thường được đóng gói bằng LDPE để chống ẩm. Túi ethylene vinyl acetate (EVA) có khả năng chịu lực
cơ học đối với sản phẩm có trọng lượng lớn với khả năng chống ẩm cần thiết, có đặc tính giữ nhiệt tốt và
vẫn linh hoạt ở nhiệt độ tủ đông. Vì nội dung của các gói lớn hơn này thường không được tiêu thụ cùng một
lúc nên tính năng có thể đóng lại trên gói thường được sử dụng.
Bánh mì đông lạnh được đóng gói trong túi LDPE; đối với các món tráng miệng đông lạnh như kem, kem đông
lạnh, mousses và bánh pudding, người ta thường sử dụng hộp đựng bằng polystyrene chịu va đập cao (HIPS)
được định hình nhiệt (Lee, 2006).
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Vô danh. (1986). Khuyến nghị về chế biến và xử lý thực phẩm đông lạnh. Viện quốc tế
Tute of Refrigeration, IIR, Paris, Pháp.
Vô danh. (1989). Chỉ thị EU 89/108 về việc áp dụng gần đúng luật pháp của các Quốc gia Thành viên liên quan đến Thực phẩm đông lạnh
nhanh dành cho Người tiêu dùng, Brussels, Tạp chí Chính thức, L40 trang 34–37.
Vô danh. (1992). Chỉ thị EU 92/1. Giám sát nhiệt độ trong phương tiện vận chuyển, lưu kho và bảo quản thực phẩm đông lạnh nhanh dành
cho người tiêu dùng, Brussels, Tạp chí chính thức, L34, trang 28–29.
Bertola, NC, Califano, AN, Bevilacqua, AE và Zaritzky, NE (1996). Những thay đổi về kết cấu và sự phân giải protein của phô mai
Mozzarella có độ ẩm thấp đông lạnh trong các điều kiện khác nhau. Lebensmittel Wissenschaft và Technologie 29, 470–474.
Bevilacqua, AE và Zaritzky, NE (1982). Sự kết tinh lại của đá trong thịt bò đông lạnh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 47,
1410–1414.
Tín ngưỡng, P. (2006). Chất lượng và An toàn của bữa ăn chế biến sẵn đông lạnh. Trong: DW Sun, biên tập. Cẩm nang thực phẩm đông lạnh
Chế biến và đóng gói. Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis Group, trang 459–476.
Donhowe, DP và Hartel, R. (1996). Sự kết tinh lại của đá trong kem trong quá trình bảo quản tăng tốc có kiểm soát. Tạp chí Sữa Quốc
tế số 6, 1191–1208.
Erickson, MC (1997). Quá trình oxy hóa lipid: suy giảm hương vị và chất lượng dinh dưỡng trong thực phẩm đông lạnh. Trong: MC
Erickson và YC Hung, biên tập. Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang 141–173.
Fennema, OR, Powrie, WD và Marth, EH (1973). Bảo quản thực phẩm và vật chất sống ở nhiệt độ thấp. New York: Marcel Dekker, trang 3–
207.
Fennema, HOẶC (1996). Nước và băng. Trong: O. Fennema, biên tập. Hóa học thực phẩm, tái bản lần thứ 3. New York: Marcel
Dekker, trang 17–94.
Ferrero, C., Martino, M. và Zaritzky, N. (1993a). Tính ổn định trong bột nhão tinh bột đông lạnh. Tác dụng đông lạnh, bảo quản
và bổ sung kẹo cao su xanthan. Tạp chí Chế biến và Bảo quản Thực phẩm 17(3), 191–211.
Ferrero, C., Martino, M. và Zaritzky, N. (1993b). Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh và kẹo cao su xanthan đến tính chất của bột ngô và
bột mì. Tạp chí Quốc tế Khoa học và Công nghệ Thực phẩm 28, 481–498.
Ferrero, C., Martino, M. và Zaritzky, N. (1994). Tương tác giữa tinh bột ngô, kẹo cao su xanthan và tác dụng của nó đối với
ổn định trong quá trình bảo quản huyền phù đông lạnh. Tinh bột/Starke ¨ 46, 300–308.
Ferrero, C., Martino, M. và Zaritzky, N. (1996). Ảnh hưởng của hydrocoloid đến quá trình chuyển đổi nhiệt của tinh bột, như
được đo bằng DSC. Tạp chí Phân tích Nhiệt 47, 1247–1266.
Ferrero, C. và Zaritzky, N. (2000). Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh và bảo quản đông lạnh đến tinh bột-sucrose-hydrocolloid
hệ thống. Tạp chí Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp 80, 2149–2158.
Franks, F. (1985). Lý sinh và hóa sinh ở nhiệt độ thấp. Cambridge: Đại học Cambridge
Báo chí, trang 39–52.
Fu, B. và Labuza, T. (1997). Kiểm tra thời hạn sử dụng: quy trình và phương pháp dự đoán. Trong: MC Erickson và
YC Hùng, biên tập. Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang 377–415.
Giannakourou, MC, Taoukis, P. và Nychas, GJ (2006). Giám sát và kiểm soát quá trình đóng băng chuỗi lạnh.
Trong: DW Sun, biên tập. Sổ tay chế biến và đóng gói thực phẩm đông lạnh. Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis Group, trang 279–
307.
Goff, HD (1997). Đo lường và giải thích quá trình chuyển hóa thủy tinh trong thực phẩm đông lạnh. Trong: MC Erickson
và YC Hung, biên tập. Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang 29–50.
Goff, HD (2006). Chất lượng và An toàn của các sản phẩm sữa đông lạnh. Trong: DW Sun, biên tập. Cẩm nang thực phẩm đông lạnh
Chế biến và đóng gói. Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis Group, trang 441–457.
Golden, DA và Arroyo-Galyoun, L. (1997). Mối quan hệ của chất lượng thực phẩm đông lạnh với sự sống sót của vi sinh vật. Trong: MC
Erickson và YC Hung, eds. Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang 174–193.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
246 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Graiver, N., Zaritzky N. Califano, A. (2004). Đặc tính đàn hồi nhớt của độ ẩm thấp được làm lạnh và đông lạnh
Phô mai mozzarella. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 69(3), 123–128.
Haard, NF (1997). Thành phần sản phẩm và chất lượng thực phẩm đông lạnh. Trong: MC Erickson và YC Hùng,
eds. Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang 275–295.
Harper, EK và Thợ đóng giày, CF (1983). Tác dụng của gôm chùm bồ kết và chất tạo ngọt chọn lọc trên đá
tốc độ tái kết tinh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 48, 1801–1803.
Hartel, R. (2001). Sự kết tinh trong thực phẩm. Gaithersburg, MD: Nhà xuất bản Aspen Inc., trang 192–231.
Tháng bảy, M. (1984). Chất lượng của thực phẩm đông lạnh. Luân Đôn: Nhà xuất bản học thuật.
Kasapis, S. (2006). Chuyển tiếp thủy tinh trong thực phẩm đông lạnh và vật liệu sinh học. Trong: DW Sun, biên tập. Sổ tay chế biến
và đóng gói thực phẩm đông lạnh. Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis Group, trang 33–51.
Kennedy, CJ (2000). Thực phẩm chế biến đông lạnh. Trong: CJ Kennedy, biên tập. Quản lý thực phẩm đông lạnh. Cambridge,
Anh: Nhà xuất bản Woodhead Limited, trang 137–158.
Krochta, J. (2006). Giới thiệu về bao bì đông lạnh. Trong: DW Sun, biên tập. Sổ tay chế biến và đóng gói thực phẩm đông lạnh. Boca
Raton, FL: CRC/Taylor & Francis Group, trang 615–640.
Labuza, TP (1979). Một so sánh lý thuyết về tổn thất thực phẩm trong các chuỗi nhiệt độ dao động.
Tạp chí Khoa học Thực phẩm 44, 1162.
Labuza, TP (1982). Kệ mở Hạn sử dụng của Thực phẩm. Westport, CT: Nhà xuất bản Thực phẩm và Dinh dưỡng.
Labuza, TP và Schmidt, MK (1985). Tăng tốc kiểm tra thời hạn sử dụng của thực phẩm. Công nghệ thực phẩm 36(19),
66–74.
Lài, LS (2006). Chất lượng và An toàn của trứng và sản phẩm trứng đông lạnh. Trong: DW Sun, biên tập. Sổ tay chế biến và đóng gói
thực phẩm đông lạnh. Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis Group, trang 503–516.
Lanari, MC, Bevilacqua, AE và Zaritzky, NE (1990). Các sắc tố biến đổi trong quá trình đông lạnh và đông lạnh
bảo quản thịt bò đóng gói. Tạp chí Kỹ thuật Chế biến Thực phẩm 12, 49–66.
Lanari, MC và Zaritzky, NE (1991). Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng gói và bảo quản đông lạnh đến sắc tố thịt bò.
Tạp chí Quốc tế về Khoa học và Công nghệ Thực phẩm 26, 629–640.
Lee, KH (2006). Bao bì nhựa đựng thực phẩm đông lạnh. Trong: DW Sun, biên tập. Sổ tay chế biến và đóng gói thực phẩm đông lạnh.
Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis Group, trang 641–651.
Le Meste, M., Champion, D., Roudaut, G., Blond, G. và Simatos, D. (2002). Chuyển tiếp thủy tinh và thực phẩm
công nghệ. Một đánh giá quan trọng. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 67(7), 2444–2458.
Levine, H. và Slade, L. (1986). Một phương pháp hóa lý polyme để nghiên cứu tinh bột thương mại
sản phẩm thủy phân (SHP). Polyme carbohydrate 6, 213–244.
Levine, H. và Slade, L. (1988). Nguyên tắc của công nghệ ổn định lạnh từ mối quan hệ cấu trúc/tính chất của hệ thống carbohydrate/
nước – tổng quan. Thư Cryo 9, 21–60.
Levine, H. và Slade, L. (1991). Mối quan hệ của nước trong thực phẩm. New York: Nhà xuất bản toàn thể, trang 251–273.
Mac Kenzie, AP và Luet, BJ (1967). Nghiên cứu kính hiển vi điện tử về sự kết tinh lại trong môi trường đông lạnh nhanh
gel gelatin. Sinh động học 10, 95–122.
Mac Donald, GA và Lanier, TC (1997). Chất bảo vệ lạnh để cải thiện chất lượng thực phẩm đông lạnh. Trong: MC
Erickson và YC Hung, biên tập. Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang 197–232.
Marsdon, JL và Hendrickson, RL (1993). Thịt và các sản phẩm từ thịt. Trong: CP Mallet, biên tập. Thức ăn đông lạnh
Công nghệ. New York: Chapman & Hall.
Martino, MN và Zaritzky, NE (1987). Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự kết tinh lại của nước đá đa tinh thể.
Khoa học dinh dưỡng 7, 147–166.
Martino, MN và Zaritzky, NE (1988). Thay đổi kích thước tinh thể băng trong quá trình bảo quản thịt bò đông lạnh. tạp chí
của Khoa học Thực phẩm 53, 1631–1637, 1649.
Martino, MN và Zaritzky, NE (1989). Kết tinh lại băng trong hệ thống mô hình và trong mô cơ đông lạnh.
Sinh học lạnh 26, 138–148.
McKenna, B. (2006). Dự đoán thời hạn sử dụng của thực phẩm đông lạnh. Trong: DW Sun, biên tập. Cẩm nang thực phẩm đông lạnh
Chế biến và đóng gói. Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis Group, trang 603–612.
Mazur, P. (1970). Cryobiology: đóng băng các hệ thống sinh học. Khoa học 168, 939–949.
Miles, MJ, Morris, VJ, Orford, PD và Ring, SG (1985). Vai trò của amyloza và amylopectin trong cơ thể
sự tạo gel và thoái hóa của tinh bột. Nghiên cứu carbohydrate 135, 271–281.
Morris, VJ (1990). Sự gel hóa và thoái hóa tinh bột. Xu hướng Khoa học và Công nghệ Thực phẩm 7, 1–6.
Phạm, QT và Mawson, RF (1997). Di chuyển độ ẩm và kết tinh lại băng trong thực phẩm đông lạnh. Trong: MC
Erickson và YC Hung, biên tập. Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang 67–100.
Rapatz, G. và Luyet, BJ (1959). Kết tinh lại ở nhiệt độ cao dưới 0 trong gel gelatin được xử lý
phương pháp điều trị làm mát phụ khác nhau. Sinh động học 8, 85–105.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:39
Kho đông lạnh 247
Reid, DS, Kotte, K., Kilmartin, P. và Young, M. (2003). Một phương pháp mới để dự đoán thời hạn sử dụng nhanh hơn
đối với thực phẩm đông lạnh. Tạp chí Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp 83(10), 1018–1021.
Regand, A. và Goff, HD (2003). Cấu trúc và sự kết tinh lại của kem trong mô hình kem ổn định đông lạnh
các giải pháp. Thực phẩm Hydrocoloid 17, 95–102.
Reid, DS (1983). Các khía cạnh hóa lý cơ bản của đông lạnh thực phẩm. Công nghệ thực phẩm 37, 110–115.
Reid, DS (1994). Các hiện tượng vật lý cơ bản trong quá trình đóng băng và rã đông của mô thực vật và động vật. Trong: CP
Vồ, biên tập. Công nghệ thực phẩm đông lạnh. Glasgow: Blackie Học thuật và Chuyên nghiệp, trang 1–19.
Reid, DS (1997). Tổng quan về các khía cạnh vật lý/hóa học của đông lạnh. Trong: MC Erickson và YC Hung, eds.
Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang 10–28.
Reid, DS, Alviar, MS và Lim MH (1987). Tốc độ thay đổi kích thước tinh thể băng trong các hệ thống mô hình được bảo quản ở các
nhiệt độ khác nhau liên quan đến việc bảo quản thực phẩm đông lạnh. Trong: Kỷ yếu của Đại hội Điện lạnh Quốc tế lần thứ XVI,
Áo. Tập. C. trang 397–401.
Rodr'ıguez, N. và Zaritzky, NE (1983). Phát triển bộ chỉ thị tích hợp nhiệt độ theo thời gian cho thịt bò đông lạnh. Tạp chí
Khoa học Thực phẩm 48, 1526–1531.
Roos, Y. (1995). Chuyển pha trong thực phẩm. Chuỗi quốc tế về Khoa học và Công nghệ Thực phẩm. Học thuật
Nhấn.
Roos, Y. và Karel, M. (1991a). Sự hình thành băng không cân bằng trong dung dịch carbohydrate. Thư Cryo 12,
367–376.
Roos, Y. và Karel, M. (1991b). Áp dụng sơ đồ trạng thái vào chế biến và phát triển thực phẩm. Công nghệ thực phẩm
45, 6668–71107.
Roos, Y. và Karel, M. (1991c). Sự hình thành băng vô định hình và chậm trễ trong dung dịch sucrose. Quốc tế
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thực phẩm 26, 553–566.
Sista, RV, Erickson, MC và Shewfelt, RL (1997). Sự suy giảm chất lượng của thực phẩm đông lạnh liên quan đến hoạt động của
enzyme thủy phân. Trong: MC Erickson và YC Hung, eds. Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang
101–110.
Slade, L. và Levine, H. (1991). Ngoài hoạt động của nước: những tiến bộ gần đây dựa trên một cách tiếp cận khác để đánh giá
chất lượng và an toàn thực phẩm. Các bài phê bình về khoa học thực phẩm và dinh dưỡng 30, 115–360.
Slade, L. và Levine, H. (1995). Chuyển tiếp thủy tinh và tương tác cấu trúc nước-thức ăn. Trong: JE Kinsella và SL Taylor, biên
tập. Những tiến bộ trong nghiên cứu dinh dưỡng thực phẩm, Tập. 38. San Diego: Nhà xuất bản Học thuật, trang 103–269.
Sutton, RL, Lips, A., Piccirillo, G. và Sztehlo, A. (1996). Động học của quá trình kết tinh lại nước đá trong dung dịch nước
dung dịch fructôzơ. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 61(4), 741–745.
Sutton, RL, Lips, A. và Piccirillo, G. (1996). Sự kết tinh lại trong dung dịch nước fructose bị ảnh hưởng bởi
kẹo cao su châu chấu. Tạp chí Khoa học Thực phẩm 61(4), 746–748.
Van Arsdel, WB, Copley, MJ và Olson, RL (1969). Chất lượng và tính ổn định của thực phẩm đông lạnh
Khả năng chịu nhiệt độ và ý nghĩa của nó. New York: Wiley Interscience.
Velasco, PJ, Lim, MH, Pangborn, RM và Whitaker JR (1989). Các enzyme chịu trách nhiệm về mùi vị và mùi thơm trong rau củ được
chần và bảo quản đông lạnh. Công nghệ sinh học và Hóa sinh ứng dụng 11, 118–127.
Wagner, JR và A'n'on, MC (1986). Ảnh hưởng của việc bảo quản đông lạnh đến sự biến tính protein trong cơ bò I: Hoạt động của
myofibrillar ATPase và các nghiên cứu đo nhiệt lượng quét vi sai. Tạp chí Công nghệ Thực phẩm 21, 9–18.
Wiliams, DC, Lim, MH, Chen, AO, Pangborn, RM và Whitaker JR (1986). Chần rau để đông lạnh - chọn enzyme chỉ thị nào. Công nghệ
thực phẩm 40, 130–140.
Xiong, YL (1997). Sự biến tính protein và mất chức năng. Trong: MC Erickson và YC Hung, eds.
Chất lượng trong thực phẩm đông lạnh. New York: Chapman & Hall, trang 111–140.
Yamamoto, K. (1990). Kính hiển vi điện tử tập hợp nhiệt của myosin. Tạp chí Hóa sinh
108(6), 896–898.
Zaritzky, ĐB (1982). Mô phỏng toán học về trạng thái nhiệt của thịt đông lạnh trong quá trình bảo quản và
phân bổ. Tạp chí Kỹ thuật Chế biến Thực phẩm 6, 15–36.
Zaritzky, N. (2000). Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của thực phẩm đông lạnh. Trong: CJ Kennedy, biên tập. Quản lý đông lạnh
Thực phẩm. Cambridge, Anh: Nhà xuất bản Woodhead Limited, trang 111–133.
Zaritzky, N. (2006). Nguyên tắc vật lý - hóa học trong đông lạnh. Trong: DW Sun, biên tập. Cẩm nang thực phẩm đông lạnh
Chế biến và đóng gói. Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis Group, trang 3–33.
Zaritzky, NE và Ferrero, C. (2006). Quá trình chuyển đổi thủy tinh và hành vi lưu biến trong hệ thống forzen tinh bột-sucrosehydrocolloids. Trong: P. Buera, J. Welti Chanes, P. Lillford và H. Corti eds. Tính chất nước của thực phẩm, dược phẩm và vật
liệu sinh học. Boca Raton, FL: CRC Press, Taylor và Francis Group, trang 309–324.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
12 Sấy đông
Andy Stapley
12.1 GIỚI THIỆU
Sấy khô, cũng như đông lạnh, chủ yếu là phương pháp bảo quản thực phẩm và cũng là một trong
những phương pháp bảo quản thực phẩm lâu đời nhất. Ưu điểm của việc sấy khô so với đông lạnh là
sản phẩm sấy khô có thời hạn sử dụng ổn định và do đó thường chỉ cần hộp kín để giữ sản phẩm
trong nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm ở nhiệt độ môi trường. Mặt khác, việc làm lạnh cần có
nguồn điện, nếu bị gián đoạn có thể gây nguy hiểm cho sự an toàn và chất lượng của sản phẩm.
Một ưu điểm nữa của việc sấy khô là việc loại bỏ nước làm giảm trọng lượng và thể tích của sản
phẩm, giúp ích cho việc bảo quản và vận chuyển. Tuy nhiên, nhược điểm chính của việc sấy khô là
chất lượng sản phẩm (giống với sản phẩm chưa sấy khô ban đầu) nhìn chung không cao khi bù nước
như thực phẩm đông lạnh khi rã đông. Các vấn đề đặc biệt là sự thay đổi về kết cấu (đối với thực
phẩm rắn) và mất mùi thơm.
Hầu hết các quá trình sấy khô liên quan đến sự bay hơi của nước lỏng thành hơi nước, nhưng
thay vào đó, sấy khô xảy ra do sự thăng hoa của nước đá trực tiếp thành hơi nước. Các bước cơ
bản trong quy trình đông khô được mô tả ngắn gọn như sau và sẽ được xem xét chi tiết hơn trong
phần còn lại của chương.
(i) Thực phẩm được đông lạnh lần đầu (thường là trên khay) dẫn đến hình thành các tinh thể băng
trong thực phẩm và giai đoạn không có đá trở nên cô đặc ở trạng thái
đông lạnh. (ii) Vật liệu đông lạnh sau đó được tiếp xúc với khoảng trống phía trên có áp suất
riêng phần của hơi nước thấp hơn áp suất hơi cân bằng của nước đá ở nhiệt độ của vật liệu
(xem Hình 12.1). Điều này gây ra sự thăng hoa của các tinh thể băng (thăng hoa sơ cấp) và
cả sự giải hấp của nước không kết tinh có trong nền thực phẩm (sấy khô thứ cấp).
Áp suất riêng phần rất thấp của hơi nước trong khoảng trống phía trên thường đạt được bằng
cách đặt một thiết bị ngưng tụ gần thực phẩm. Nhiệt độ của bề mặt bình ngưng phải thấp hơn
đáng kể so với nhiệt độ của vật liệu sấy (thường là
60
C)
(iii) Trong sấy thăng hoa thông thường, chân không được duy trì trong buồng sấy thăng hoa,
thường thông qua việc sử dụng bơm chân không. Một quan niệm sai lầm phổ biến là mục đích
chính của bơm chân không là loại bỏ hơi nước. Tuy nhiên, việc loại bỏ nước đạt được hiệu
quả hơn nhiều nhờ thiết bị ngưng tụ. Thay vào đó, bơm chân không chủ yếu được sử dụng để
loại bỏ không khí (và các loại khí không ngưng tụ khác được giải hấp khỏi thực phẩm) khỏi
buồng. Nguyên nhân là do các chất khí làm chậm tốc độ truyền hơi nước từ thực phẩm đến bình
ngưng.
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
17:42
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Sấy đông lạnh 249
100.000
CHẤT LỎNG
10.000
ĐÁ
1.000
ta
)
ấP
p(
u
Á
s
gp
n)
ăô
ậ
y
đm
h
u
(
n
q
Gấp ba lần Điểm
Cân bằng
hoặc đường bão hòa
100
10
1
HƠI
60
40
20
0
20 40 60 80 100
Nhiệt độ (°C)
Hình 12.1 Giản đồ pha của nước biểu thị sự biến đổi áp suất hơi cân bằng của nước theo nhiệt độ. Ở nhiệt độ
dưới điểm ba, nước tinh khiết tồn tại dưới dạng băng rắn.
(iv) Vì thăng hoa là một quá trình thu nhiệt nên nhiệt phải được cung cấp cho thực phẩm đông lạnh để duy trì
quá trình thăng hoa. Tuy nhiên, nhiệt độ của thực phẩm phải luôn được duy trì dưới nhiệt độ “sụp đổ” (có
liên quan đến nhiệt độ chuyển thủy tinh). Không chỉ các tinh thể băng không được tan chảy mà nền thực
phẩm đông lạnh còn phải duy trì độ cứng nếu muốn thu được thực phẩm đông khô đúng cách. Nhiệt độ sụp đổ
không cố định mà tăng lên khi độ ẩm trong nền thực phẩm giảm.
Nếu quy trình được thực hiện chính xác thì sản phẩm đông khô thu được sẽ có các đặc tính sau:
(i) Đối với một sản phẩm đủ khô, nhiệt độ thu gọn sẽ tăng cao hơn nhiều so với nhiệt độ môi trường. Do đó,
sản phẩm sẽ có cấu trúc cứng ở nhiệt độ môi trường và có thời hạn sử dụng ổn định. (ii) Nếu mẫu được
duy trì liên tục dưới
nhiệt độ thu gọn trong suốt quá trình sấy khô thì các tinh thể băng sẽ để lại các khoảng trống (mà các tinh
thể từng chiếm giữ) khi chúng thăng hoa. Điều này tạo ra một cấu trúc có độ xốp cao với đặc tính bù
nước tuyệt vời khi nước bị hút vào các lỗ rỗng bằng hoạt động mao dẫn khi làm ướt. Điều này cho phép
các đồ vật tương đối lớn như thịt bít tết được bù nước thành công hơn so với những món được sấy khô
bằng các phương pháp khác. Sự hiện diện của các lỗ xốp cũng đẩy nhanh quá trình thăng hoa (xem Phần
12.2.3) bằng cách tạo ra những con đường dễ dàng cho hơi nước thoát ra khỏi chất rắn. (iii) Sản phẩm
sấy đông được duy trì ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với các quy trình sấy khác. Do đó, các phản
ứng liên quan đến nhiệt độ cao hơn nhiều xảy ra trong các quá trình sấy khác (chẳng hạn như phản ứng hóa nâu
Maillard) không xảy ra ở mức độ lớn như vậy trong sấy thăng hoa.
(iv) Sấy thăng hoa cũng có tác dụng tốt trong việc giữ lại các hợp chất hương và vị dễ bay hơi trong hỗn hợp.
chuyển sang quá trình sấy ở nhiệt độ cao.
(v) Sự hình thành các tinh thể băng trong bước đóng băng có thể là vấn đề đối với các vật liệu đã có cấu
trúc vi mô. Đây là một vấn đề đặc biệt đối với vật liệu tế bào như thực vật và thịt, nhưng có thể được
giảm thiểu bằng cách đông lạnh nhanh, tạo ra các tinh thể nhỏ.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
(Một)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(Tôi)
Hình 12.2 Ví dụ về thực phẩm đông khô. (a) cà phê, (b) tôm, (c) thịt gà, (d) đào, (e) dâu tây, (f) nam việt
quất, (g) quả mâm xôi, (h) lá hẹ, (i) ngải giấm. Các hình ảnh (d), (e), (f) và (g) được sao chép theo sự cho
phép của Molda AG.
250
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông 251
Tuy nhiên, chất lượng tổng thể của sản phẩm đông khô thường cao hơn so với các loại thực phẩm sấy khô khác
vì lý do (ii), (iii) và (iv). Hầu như bất kỳ thực phẩm chứa độ ẩm nào cũng có thể được đông khô, bao gồm
thịt, trái cây, rau và đồ uống. Tuy nhiên, các sản phẩm đông khô thường đắt hơn những sản phẩm thu được từ
các kỹ thuật khác vì những lý do sau:
lý do:
(i) Buồng sấy phải được thiết kế để vận hành chân không. Các vấn đề chính là độ bền kết cấu (để chống
oằn) và tránh rò rỉ không khí vào hệ thống (mang độ ẩm cũng như khí không mong muốn vào buồng).
(ii) Thiết bị ngưng tụ có gánh nặng làm lạnh lớn vì nó thường hoạt động trong khoảng từ
40
C đến
60
C
và phải trích cùng một lượng nhiệt trong quá trình ngưng tụ từ cuộn dây ngưng tụ như lượng nhiệt được
cung cấp bằng cách đốt nóng để làm thăng hoa đá từ thức ăn. Thực phẩm trước tiên cũng phải được đông
lạnh, điều này cũng phát sinh chi phí năng lượng. (iii) Sấy thăng hoa là một quá trình
chậm, mất nhiều giờ. Điều này đòi hỏi thiết bị có quy mô rất lớn để tạo ra sản lượng chấp nhận được cho sản
xuất thực phẩm số lượng lớn.
Do đó, cả vốn và chi phí vận hành của máy sấy đông lạnh đều cao. Vì vậy, mặc dù hầu hết các loại thực phẩm
chứa độ ẩm đều có thể được đông khô, nhưng nhìn chung chỉ có những thực phẩm thích hợp mới được đông khô
trên cơ sở thương mại. Các ví dụ phổ biến nhất bao gồm (xem Hình 12.2):
(i) Trà và cà phê khô đông lạnh. Cà phê cho đến nay là loại cà phê đông khô được bán rộng rãi nhất
sản phẩm.
(ii) Thịt và rau khô đông lạnh rất phổ biến trong khẩu phần leo núi, cắm trại, quân sự và phi hành gia
cũng như các bữa ăn 'ăn liền' khác được chế biến dễ dàng chỉ bằng cách thêm nước sôi. (iii) Các loại
trái cây sấy khô đông lạnh
như dâu tây, quả nam việt quất và quả mâm xôi ngày càng được ưa chuộng.
phụ gia phổ biến cho ngũ cốc ăn sáng có thêm sữa. (iv) Thảo dược
khô đông lạnh. (v) Thức ăn
khô đông lạnh dành cho vật nuôi cho chó (thịt), cho mèo (cá) và cho cá (nhuyễn thể, giun).
Trong tất cả các ví dụ này, có thể lưu ý rằng sản phẩm đông khô thuận tiện hơn trong việc bảo quản hoặc vận
chuyển so với sản phẩm tươi hoặc đông lạnh tương đương, và điều này trong nhiều trường hợp bù đắp cho bất
kỳ sự giảm sút nào về chất lượng.
12.2 KHOA HỌC VẬT LIỆU THỰC PHẨM SẤY ĐÔNG LẠNH
Để đánh giá cao các yêu cầu của quy trình đông khô, điều quan trọng là phải hiểu môi trường đông lạnh và
sấy khô ảnh hưởng như thế nào đến nguyên liệu thực phẩm. Có lẽ khái niệm quan trọng nhất, chìa khóa cho sự
sụp đổ của mẫu, là sự chuyển tiếp thủy tinh.
12.2.1 Sự chuyển tiếp thủy tinh
Quá trình chuyển đổi thủy tinh là một khái niệm rất hữu ích trong việc tìm hiểu hành vi của nhiều loại
nguyên liệu thực phẩm. Nó lần đầu tiên được sử dụng bởi các nhà khoa học polyme (tổng hợp) để mô tả sự thay
đổi tương đối đột ngột về tính chất cơ học của polyme vô định hình (không kết tinh) từ trạng thái cứng,
giòn, 'thủy tinh' sang vật liệu 'cao su' mềm khi chúng được nung nóng trên một
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
252 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
chỉ khoảng vài độ C. Sự thay đổi về cơ bản khác với sự tan chảy ở chỗ không có sự thay đổi entanpy hoặc
thể tích (như xảy ra khi tinh thể tan chảy) và nó chỉ xảy ra ở các vật liệu vô định hình. Tuy nhiên, sự
thay đổi này tương ứng với sự gia tăng đáng kể tính di động của các phân tử, hầu như bất động ở trạng
thái thủy tinh. Điểm giữa mà xung quanh đó xảy ra sự thay đổi tính chất thường được gọi là nhiệt độ
chuyển thủy tinh (Tg), mặc dù điều quan trọng cần nhớ là sự thay đổi tính chất trải dài trong phạm vi
nhiệt độ nhỏ khoảng 10–20 K (Roos và Karel , 1991). Khái niệm về quá trình chuyển đổi thủy tinh thường
không được sử dụng trong khoa học thực phẩm hoặc giới chế biến thực phẩm cho đến những năm 1980 và 1990,
khi nó được phổ biến rộng rãi.
Hiện nay, quá trình chuyển đổi thủy tinh đã được quan sát thấy ở nhiều loại nguyên liệu thực phẩm
vô định hình bao gồm đường cũng như các polyme thực phẩm như protein và tinh bột. Nhiều nguyên liệu
thực phẩm cũng có thể kết tinh nhưng điều này không có xu hướng xảy ra trong quá trình đông khô (xem
phần 12.2.2.1 để biết lý do).
Nhiệt độ chuyển thủy tinh phụ thuộc nhiều vào trọng lượng phân tử, vì vậy, ví dụ, tinh bột khô có
Tg là 220
C trong khi sucrose có Tg là 62
tạo thành tinh thể băng) có Tg khoảng
135
C (Roos, 1997). Nước vô định hình (rất khó sản xuất mà không
C. Khi các nguyên liệu thực phẩm được kết hợp sao cho chúng
tiếp xúc ở cấp độ phân tử (chẳng hạn như trong dung dịch), quá trình chuyển hóa thủy tinh của hỗn hợp
thu được có thể tương quan với phương trình Gordon–Taylor (Gordon và Taylor, 1952) tính toán giá trị
trung bình có trọng số. Tg từ các thành phần riêng lẻ theo phần mol của chúng và hằng số xác định theo
kinh nghiệm (ở đây ký hiệu là κ):
Tg =
w1Tg1 + κw2Tg2
w1 + κw2
(12.1)
Do đó, khi các phân tử nhỏ được trộn lẫn với các phân tử lớn hơn, chúng sẽ làm giảm nhiệt độ chuyển hóa
thủy tinh biểu kiến của phân tử lớn hơn. Các phân tử nhỏ được cho là hoạt động như 'chất làm dẻo'. Chất
làm dẻo hiệu quả nhất cho đến nay trong chế biến thực phẩm là nước, do có giá trị Tg thấp nên có thể
làm giảm Tg rất đáng kể khi trộn với các vật liệu khác. Tất nhiên, nước cũng hầu như có mặt khắp nơi
trong các công thức thực phẩm. Việc giảm Tg bằng cách thêm nước vào một chất giải thích tại sao thực
phẩm ẩm thường có kết cấu mềm hơn thực phẩm khô (ví dụ: cơm chín so với gạo chưa nấu chín, bánh mì tươi
so với bánh mì khô, kẹo dai so với kẹo cứng).
Trong sấy thăng hoa, yêu cầu chính là duy trì sản phẩm ở trạng thái thủy tinh (tức là dưới nhiệt độ
chuyển hóa thủy tinh) trong toàn bộ thời gian sấy. Tuy nhiên, để hiểu đầy đủ những gì xảy ra trong quá
trình đông khô, cần phải xem xét vai trò của sự hình thành băng. Cả hai quá trình được hiểu rõ nhất khi
tham khảo sơ đồ trạng thái.
12.2.2 Việc sử dụng sơ đồ trạng thái
Sơ đồ trạng thái của một hệ thống ví dụ về sucrose và hệ thống nước được thể hiện trong Hình 12.3 (Roos
và Karel, 1991; Roos, 1997). Nó cho thấy những điều sau đây thay đổi như thế nào theo thành phần:
(i) Nhiệt độ chuyển thủy tinh. (ii) Nhiệt
độ tan cân bằng của băng mà dưới nhiệt độ đó băng ổn định. Lưu ý rằng nhiệt độ này giảm xuống dưới 0
khi nồng độ sucrose tăng do giảm điểm đóng băng.
C
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 253
80
60
Đường hòa
Tinh thể
Giai đoạn giải pháp
tan Sucrose
40
Sucrose ổn
d
định
20
Một
0
bi
Dây chuyền làm tan băng
b
20
T'
t)
ệC
i°
h(
ộ
N
đ
tôi
40
ci
c
Tinh thể băng +
T'
g
dung dịch đậm đặc đông đặc
60
80
Đường chuyển tiếp thủy tinh
C'
g
100
Trạng thái thủy tinh
120
140
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Hàm lượng Sucrose (% trọng lượng)
Hình 12.3 Sơ đồ trạng thái của dung dịch sucrose (theo Roos, 1997). Đường dẫn điển hình của dung dịch sucrose 20%
trải qua quá trình đông lạnh ((a) đến (c)) sau đó đông khô ((c) đến (d)) được thể hiện bằng đường chấm.
(iii) Ngoài ra còn có đường bão hòa cân bằng cho tinh thể sucrose, ở bên phải đường đó tinh thể
sucrose ổn định.
Các sơ đồ tương tự cũng có thể được vẽ cho hầu hết các nguyên liệu thực phẩm, bao gồm cả hệ thống
thực phẩm nhiều thành phần, nếu tất cả các thành phần không chứa nước được xử lý như một thành phần
'gộp lại' duy nhất nhằm mục đích sử dụng phương trình Gordon–Taylor. Điều này đã được áp dụng cho
trái cây, có chứa hỗn hợp bột tế bào, axit ascorbic và citric và các loại đường khác nhau (da Silva
và cộng sự, 2006) và cá ngừ (Rahman và cộng sự, 2003). Mặc dù đường chuyển tiếp thủy tinh có thể
khác nhau đáng kể đối với các vật liệu khác nhau (do Tg khác nhau của vật liệu khô), đường nóng
chảy cân bằng sẽ không thay đổi đáng kể.
Toàn bộ quá trình đông khô có thể được theo dõi trên sơ đồ này. Ví dụ: lấy dung dịch sucrose
20% ở nhiệt độ phòng làm nguyên liệu ban đầu (tại vị trí được đánh dấu 'a' trên biểu đồ).
12.2.2.1 Đóng băng
Việc loại bỏ nhiệt khỏi dung dịch ban đầu làm cho nó nguội xuống 'b', ở một vài độ dưới vạch nóng
chảy cân bằng. Cần phải làm mát phụ một vài độ để bắt đầu quá trình tạo mầm và kết tinh các tinh
thể băng ('bi'). Sự hình thành pha băng làm cạn kiệt nước trong pha dung dịch, do đó pha này trở
nên đậm đặc hơn so với sucrose.
Do đó, giai đoạn giải pháp bây giờ di chuyển theo hướng 'c' trên biểu đồ. Do hiệu ứng giảm điểm
đóng băng, nhiệt độ cần thiết để duy trì sự hình thành băng giảm dần và dung dịch ngày càng trở nên
nhớt khi nó trở nên đậm đặc hơn. Khi dung dịch tiến đến đường chuyển thủy tinh tại 'c', dung dịch
trở nên nhớt đến mức quá trình kết tinh băng ngừng lại và thành phần của dung dịch nhớt lúc này tạm
thời được cố định
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
254 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
tại C
g. Pha nước đá sẽ có cùng nhiệt độ ở ci. Đây là sự kết thúc của sự đóng băng
sân khấu.
Điểm 'c' được gọi là dung dịch đậm đặc tối đa, vì không thể
đóng băng tập trung hơn nữa. Có một số điểm cần được thực hiện ở đây:
(i) Để đảm bảo nồng độ đóng băng tối đa, dung dịch phải được giữ ở mứcgiữa nồng
tôi
và T g.
Ở nhiệt độ cao hơn T
tôi
nồng độ đóng băng sẽ dừng lại ở một
độ T thấp hơn do làm mát phụ không đủ. Ở nhiệt độ thấp hơn T có nguy cơ nồng độ đóng băng
g
ở đó
sẽ chấm dứt khi quá trình chuyển hóa thủy tinh gặp ở nhiệt độ thấp hơn.
sự tập trung. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ lại được nâng lên nhiệt độ tối ưu
vùng thì dung dịch có thể được 'ủ' để khắc phục điều này.
độ tối đa của
(ii) Giả sử nhiệt độ được giữ trong khoảng T thì pha đậm tôi và T nồng
g,
đặc đông đặc (C g) không phụ thuộc vào chế phẩm ban đầu. Tuy nhiên,
thành phần ban đầu sẽ xác định tỷ lệ băng có thể được hình thành,
có thể được tính bằng cân khối lượng đơn giản với giá trị C
g.
(iii) Sơ đồ trạng thái gợi ý rằng các tinh thể sucrose có thể hình thành ở điểm eutectic. Tuy nhiên,
vì động học kết tinh của sucrose chậm hơn nhiều so với nước, nên có
thường không có đủ thời gian trong quá trình đông lạnh để kết tinh sucrose thành
xảy ra. Vì phần còn lại của quá trình đông khô và quá trình bảo quản tiếp theo diễn ra trong
ở trạng thái thủy tinh, sucrose không có cơ hội kết tinh nữa và vì lý do này
Sấy thăng hoa là một phương pháp phổ biến để sản xuất thực phẩm ở trạng thái vô định hình (Roos,
1997).
12.2.2.2 Sấy thăng hoa
Khi dung dịch đã được đông lạnh tối đa, quá trình đông khô có thể bắt đầu bằng cách phơi
mẫu đến khoảng trống áp suất hơi thấp. Điều này dẫn đến sự thăng hoa của băng tinh khiết
tinh thể (được gọi là sấy sơ cấp) và giải hấp nước từ pha thủy tinh (thứ cấp
sấy khô) thông qua các bề mặt tiếp xúc của nền. Nếu dung dịch đậm đặc đông lạnh được giữ ở mức dưới
nhiệt độ chuyển thủy tinh sau đó sự thăng hoa của tinh thể băng để lại các lỗ rỗng bên trong
cấu trúc cứng nhắc, làm tăng diện tích bề mặt để sấy thứ cấp. Như sự đóng băng
pha cô đặc trải qua quá trình sấy thứ cấp, nó có thể tăng lên nhiệt độ cao hơn
không xảy ra hiện tượng sụp đổ khi nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh tăng lên. Do đó một quỹ đạo
chẳng hạn như từ 'c' đến 'd' có thể được theo sau.
Quá trình thăng hoa cần nhiệt để mẫu duy trì nhiệt độ của nó. Nhiệt
do đó việc truyền mẫu là một khía cạnh quan trọng của thiết kế máy sấy đông lạnh.
12.2.3 Tầm quan trọng của bước cấp đông
Sự kết tinh của nước để tạo thành tinh thể băng tinh khiết là một quá trình gồm hai bước, đòi hỏi các tinh thể phải
đầu tiên tạo mầm và sau đó phát triển. Cả quá trình tạo mầm và tăng trưởng đều yêu cầu giải pháp
được làm siêu lạnh dưới nhiệt độ nóng chảy cân bằng của dung dịch nước thường ở
ít nhất là vài độ C. Tốc độ tạo mầm (tốc độ hình thành tinh thể mới
trên một đơn vị thể tích) thường tăng theo cấp số nhân với mức độ siêu lạnh, trong khi
sự phát triển của tinh thể (tốc độ tăng kích thước) có xu hướng tăng theo một tuyến tính ít kịch tính hơn
thời trang. Vì vậy, khi nhiệt độ giảm và mức độ siêu lạnh tăng lên, quá trình tạo mầm
tốc độ tăng nhanh hơn tốc độ tăng trưởng. Do đó tốc độ làm nguội chậm (tạo ra
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 255
siêu lạnh thấp) có xu hướng thích tăng trưởng và tạo ra một số lượng nhỏ các tinh thể lớn. Mặt khác, tốc độ làm
nguội cao (tương đương với quá trình siêu lạnh cao) có xu hướng tạo mầm, tạo ra số lượng lớn hơn các tinh thể nhỏ
hơn (Oetjen, 1999; Rothmayr, 1975).
Tuy nhiên, khi làm mát bất kỳ vật thể nào, tốc độ làm mát nhanh nhất luôn xảy ra ở bề mặt và tốc độ chậm nhất
ở trung tâm. Vì vậy, các tinh thể nhỏ hơn thường được tìm thấy ở bề mặt và các tinh thể lớn hơn ở bên trong.
Giai đoạn đóng băng, là giai đoạn đầu tiên, rất quan trọng đối với sự thành công chung của quá trình đóng băng
quá trình sấy, vì những lý do sau:
(i) Kích thước, hình dạng và sự phân bố của các tinh thể trong thực phẩm khi đông lạnh sẽ chuyển trực tiếp
thành kích thước, hình dạng và sự phân bố các lỗ xốp trong sản phẩm cuối cùng. Điều này không chỉ ảnh hưởng
đến đặc tính bù nước và hình thức bên ngoài của sản phẩm đông khô mà còn ảnh hưởng đến mật độ.
(ii) Việc tạo ra một mạng lưới tinh thể được kết nối hỗ trợ rất nhiều cho quá trình đông khô, vì điều này dẫn
đến một con đường tương đối dễ dàng để các phân tử nước thoát ra khỏi bên trong thực phẩm thông qua mạng
lưới lỗ chân lông. Để đạt được mạng lưới tinh thể được kết nối thường đòi hỏi hàm lượng nước cao trong
nguồn cấp dữ liệu ban đầu (khoảng 80%).
Do đó, nghịch lý thay, việc đông khô một sản phẩm trong đó thức ăn lỏng có độ ẩm ban đầu cao hơn (và có thể
hình thành mạng lưới lỗ chân lông) có thể nhanh hơn so với sản phẩm có độ ẩm thấp hơn (khi mạng lưới không
được hình thành) và một phần nước buộc phải khuếch tán qua nền thức ăn. Đối với một vật liệu nhất định,
người ta thường thấy rằng việc làm lạnh chậm hơn dẫn đến các tinh thể lớn hơn sẽ có lợi hơn cho mạng lưới
được kết nối và làm đông khô nhanh hơn (Kochs et al., 1993). (iii) Như đã đề cập trước đó, các tinh thể nhỏ
phải được tạo ra nếu vật liệu tế bào được
đông khô để tránh làm vỡ thành tế bào. Điều này sẽ ghi đè lên những cân nhắc về tốc độ sấy đối với những loại
thực phẩm đó.
12.3 THIẾT BỊ VÀ VẬN HÀNH
12.3.1 Giới thiệu
12.3.1.1 Đóng băng
Các nguyên tắc chung của quá trình đóng băng được nêu trong các chương khác của cuốn sách này và những nguyên tắc
này cũng được áp dụng ở đây. Trong hầu hết các trường hợp, thực phẩm được đông lạnh trên khay bằng cách để khay
tiếp xúc với bề mặt đỡ đã được làm mát, tiếp xúc thực phẩm với chất lỏng đông lạnh (chẳng hạn như nitơ lỏng) hoặc
bằng cách đông lạnh bằng luồng không khí. Nhìn chung có một điện trở dẫn điện bên trong thực phẩm, làm hạn chế sự
truyền nhiệt từ thực phẩm. Trong một số quy trình sấy thăng hoa, các khay có gân hoặc vây để tăng tốc độ truyền
nhiệt ở cả giai đoạn đông lạnh và đông khô. Tốc độ đông lạnh rất quan trọng trong việc xác định kích thước, hình
dạng và sự phân bố của tinh thể đá, điều này có ảnh hưởng quan trọng đến việc làm hỏng tế bào và cấu trúc lỗ chân
lông của sản phẩm đông khô.
Làm đông khô đồ uống thường được thực hiện từ dung dịch đậm đặc được chuẩn bị trước đó bằng phương pháp bay
hơi chân không hoặc bằng phương pháp cô đặc đông lạnh. Trong quá trình sấy thăng hoa thương mại cà phê, dung
dịch đậm đặc thường có 40% chất rắn được sử dụng để sấy thăng hoa. Điều này dẫn đến một phần tương đối nhỏ hình
thành băng nhưng thay vào đó độ xốp
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
256 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
đạt được bằng cách kết hợp carbon dioxide dưới áp suất vào dung dịch cà phê tạo thành bọt khi áp suất
được giải phóng. Chất lỏng được đông lạnh nhanh chóng để tạo ra bọt rắn, bọt này được vỡ một cách cơ học
thành các hạt nhỏ (như được thấy trong một lọ cà phê đông khô thông thường). Thời gian đông khô giảm đi
nhiều do có sự kết hợp của carbon dioxide.
Phương pháp tạo bọt chính xác có tác động lớn đến cấu trúc xốp, điều này cũng ảnh hưởng đến độ sáng hoặc
độ đậm của màu sắc của sản phẩm đông khô. Cấu trúc xốp có thể thấy rõ trong Hình 12.2a.
12.3.1.2 Sấy thăng hoa
Như đã đề cập trong phần giới thiệu, các yếu tố chính của máy sấy đông lạnh là:
(i) Buồng kín chân không. (ii)
Phương tiện loại bỏ không khí và các loại khí không ngưng tụ khác, thường là bơm chân không. (iii)
Một bình ngưng để loại bỏ nước và duy trì áp suất riêng phần hơi nước thấp trong buồng đông khô. (iv) Một
số phương tiện cung cấp
nhiệt.
Máy sấy đông lạnh được thiết kế để sử dụng trong phòng thí nghiệm quy mô nhỏ hoặc để sản xuất thực phẩm
quy mô lớn. Bây giờ chúng được mô tả ngắn gọn. Thông tin chi tiết hơn có thể tìm thấy ở Mellor (1978),
Dalgleish (1990) và Oetjen (1999).
12.3.2 Thiết bị quy mô phòng thí nghiệm
Máy sấy thăng hoa quy mô phòng thí nghiệm có dạng dạng bình hoặc dạng khay.
Ở loại bình (xem Hình 12.4), vật liệu được đặt trong bình thủy tinh, được kết nối qua một ống góp với
bình ngưng và bơm chân không. Việc sử dụng ống góp cho phép đông khô nhiều bình cùng một lúc. Nhiệt được
cung cấp bởi sự đối lưu từ không khí xung quanh qua thành bình. Đây thực chất là một phương pháp làm nóng
không được kiểm soát và vật liệu đông khô sẽ tự thiết lập nhiệt độ riêng. Do đó, phương pháp này không
phù hợp với các vật liệu có nhiệt độ sụp đổ rất thấp. Khi nạp vật liệu nên phủ một lớp mỏng xung quanh
thành bình (xem Phần 12.4.3). Đối với các dung dịch, điều này có thể dễ dàng đạt được nhất bằng cách đông
lạnh dung dịch tại chỗ bằng cách xoay bình chứa dung dịch trong bồn nước lạnh để đông cứng dung dịch
thành một lớp mỏng trên thành bình. Nếu sấy nhiều bình cùng một lúc, điều đặc biệt quan trọng là phải
đông khô các mẫu giống hệt nhau trong mỗi bình. Nếu các mẫu có tốc độ sấy khác nhau thì vấn đề có thể
phát sinh do vật liệu khô nhanh cung cấp nguồn hơi nước nhanh, làm tăng áp suất hơi tổng thể của nước
trong buồng. Điều này làm chậm tốc độ thăng hoa của các vật liệu sấy chậm hơn, được làm mát ít hơn và do
đó sẽ tăng lên nhiệt độ cao hơn so với khi tự sấy khô. Khả năng sụp đổ do đó tăng lên.
Máy sấy đông lạnh kiểu khay có nhiều mức độ phức tạp khác nhau. Một số có nhiệt độ kệ được kiểm soát
(xem Hình 12.5), trong khi một số khác là kệ đứng tự do trong buồng có mái vòm bằng kính. Khi có nhiều
hơn một kệ đứng, điều quan trọng là phải đông khô các mẫu giống hệt nhau trên mỗi khay vì những lý do
tương tự như đã nêu ở trên đối với việc sấy khô bình.
Máy sấy đông lạnh trong phòng thí nghiệm thường có thiết bị ngưng tụ ở dạng bức tường được làm mát.
Thiết kế này cho phép loại bỏ một lượng nước đáng kể trong một không gian nhỏ. Nhiều của
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 257
Hình 12.4 Máy sấy đông lạnh trong phòng thí nghiệm kiểu bình, với ống góp bằng thép không gỉ để sấy nhiều
bình (mặc dù chỉ có một bình được gắn trong hình). Bình ngưng nằm trong thân chính (màu trắng) của thiết bị
và được nối với bình qua ống góp. Bên trái là bơm chân không có gắn bộ lọc sương mù dầu. Được sao chép lại
với sự cho phép của Biopharma Process Systems Ltd. (www.biopharma.co.uk).
Giá thành của máy sấy đông lạnh trong phòng thí nghiệm là do cần có thiết bị làm lạnh. Một máy bơm chân
không nhỏ (5 m3 h
1) là tất cả những gì cần thiết trong các hệ thống lắp đặt này để sơ tán không khí.
12.3.3 Thiết bị quy mô công nghiệp
Máy sấy đông lạnh quy mô công nghiệp hầu như chỉ có loại khay (xem Hình 12.6 và 12.7).
Các khay có thể phẳng, có cạnh nhô lên để chứa thức ăn lỏng nếu cần thiết hoặc cũng có thể có các thanh kim
loại nhô ra khỏi sàn khay. Cả hàng loạt và liên tục
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
258 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Hình 12.5 Máy sấy đông lạnh kiểu kệ phòng thí nghiệm lớn hơn. Các kệ được kiểm soát nhiệt độ và được đặt ở
phần trên của thiết bị phía sau cửa kính. Bình ngưng nằm ở nửa dưới (phía sau vòng tròn màu đen). Được sao
chép lại với sự cho phép của Biopharma Process Systems Ltd. (www.biopharma.co.uk).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 259
Hình 12.6 Máy sấy đông lạnh theo mẻ quy mô sản xuất hiển thị các kệ sản phẩm được kiểm soát nhiệt độ (phần
trên) và cuộn dây ngưng tụ (phần dưới). Được sao chép với sự cho phép của Cuddon Freeze Dry
(www.cuddonfreezedry.com).
máy sấy được sử dụng. Trong trường hợp máy sấy liên tục, cần phải có khóa khí ở mỗi đầu để
các khay vào và ra mà không ảnh hưởng đến độ chân không trong buồng chính. Mặc dù nhiều
máy sấy đông lạnh có những đặc điểm tương tự nhưng có nhiều biến thể trong cách bố trí
chúng. Điều này trái ngược với quy trình đông lạnh nơi thiết bị được tiêu chuẩn hóa hơn
nhiều.
Việc sưởi ấm được cung cấp bằng cách dẫn truyền qua giá đỡ (với giá được làm nóng bằng
điện hoặc bằng chất lỏng tuần hoàn) hoặc bằng cách sưởi ấm bức xạ từ phía trên mỗi giá.
Trong một số hệ thống lắp đặt, khí trơ khô cũng được định kỳ đưa vào buồng để cung cấp
nhiệt cho quá trình thăng hoa và hỗ trợ truyền nhiệt từ bề mặt gia nhiệt đến vật liệu.
Bình ngưng có thể nằm trong buồng chính (xem phần dưới của buồng trong Hình 12.6) hoặc
được đặt trong một buồng riêng biệt, được cách ly bằng van - điều này cho phép thực hiện
các phép đo 'tăng áp suất' (xem Phần 12.5). Khoảng cách giữa buồng sấy và bình ngưng phải
càng ngắn càng tốt để bình ngưng có hiệu quả nhất có thể trong việc giảm áp suất riêng phần
trong buồng. Các phân tử nước thường có thể di chuyển với tốc độ trên 100 m /s giữa các kệ
sấy và cuộn dây ngưng tụ. Các cuộn dây ngưng tụ thường có bản chất là hình ống và tạo thành
một lớp băng dày thường là 1 cm. Chất làm lạnh đi qua các cuộn dây, lần lượt được làm mát
bằng bộ phận làm lạnh. Điều quan trọng là nhiệt độ của cuộn dây phải đồng đều (biến thiên
nhỏ hơn 1 K). Nếu các bộ phận của thiết bị ngưng tụ ấm hơn các bộ phận khác thì sự thăng
hoa sẽ xảy ra từ những bộ phận ấm hơn này đến bộ phận làm mát hơn và diện tích hiệu dụng
của thiết bị ngưng tụ sẽ giảm đi nhiều. Trong các hệ thống lắp đặt lớn, các ống ngưng tụ
được chia thành các phần, mỗi phần có chất làm lạnh đầu vào riêng được cung cấp song song.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
(Một)
(b)
Hình 12.7 Một ví dụ về thiết bị đông lạnh quy mô sản xuất. (a) và (b) bên trong buồng trưng bày các kệ được
làm nóng bằng nước tuần hoàn, (c) các khay đựng dâu tây đông lạnh đang chờ đông khô, (d) các khay được gắn
trên các giá treo được treo trên thanh ray trên cao, cho phép chúng để dễ dàng di chuyển xung quanh nhà máy
và lướt vào máy sấy giữa các kệ được làm nóng (trong trường hợp này các khay được làm nóng bức xạ từ cả trên
và dưới). Hình ảnh có sự cho phép của Molda AG.
260
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 261
(c)
(d)
Hình 12.7 (tiếp theo).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
262 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bơm chân không thường là loại cánh quạt quay. Chúng loại bỏ một thể tích không khí cố định khỏi
buồng trong mỗi vòng quay, và do đó tốc độ loại bỏ theo thể tích là không đổi. Khối lượng khí trên một
đơn vị thể tích phụ thuộc vào áp suất theo định luật khí lý tưởng và do đó tốc độ thoát ra cao nhất
tính theo khối lượng xảy ra khi buồng ở áp suất khí quyển khi bắt đầu bơm xuống. Máy bơm được nối với
buồng sấy bằng van, van này dùng để kiểm soát áp suất buồng sấy. Ở trạng thái ổn định, bơm chân không
cần khắc phục tốc độ không khí xâm nhập vào buồng thông qua rò rỉ hoặc khí đã được giải hấp từ hơi
nước và thức ăn.
Một phương pháp thay thế để cung cấp chân không là sử dụng máy phun hơi nước. Chúng sử dụng một
luồng hơi nước nhiệt độ cao đi qua một phần của buồng để hút các phân tử khí ra khỏi buồng. Hơi nước
sau đó đi qua thiết bị Venturi đến thiết bị ngưng tụ và có thể được bơm đi một cách đơn giản dưới dạng
chất lỏng. Thông thường, cách bố trí máy phun hai giai đoạn (tầng) được sử dụng, theo đó máy phun thứ
hai hút hơi nước và khí cuốn vào từ máy phun thứ nhất.
Phương pháp giảm áp suất này cực kỳ nhanh chóng và cho phép đạt được áp suất vận hành trong khoảng 6
phút.
12.4 MÔ HÌNH TOÁN HỌC VỀ SẤY ĐÔNG LẠNH
Mặc dù sấy thăng hoa là phức tạp, nhưng có thể thu được mức độ hiểu biết sâu sắc đáng ngạc nhiên về
quy trình từ các mô hình truyền nhiệt và truyền khối tương đối đơn giản (Mellor, 1978; Karel, 1975).
Cách tiếp cận này tương tự như phương trình Plank cho sự đóng băng, trong đó nó giả định một cơ chế
mặt trước lùi dần, tức là sự thăng hoa xảy ra ở một mặt trước được xác định rõ và lùi dần vào vật liệu
theo thời gian. Phía trước mặt trước là vật liệu băng và phía sau mặt trước là vật liệu khô. Đây là
một mô tả chính xác về sự thăng hoa sơ cấp của nước đá, được quan sát như một mặt lùi dần trên các
hình ảnh được chụp bằng kính hiển vi đông khô, nhưng nó mô tả kém tốt hơn sự thăng hoa thứ cấp của
nước từ pha thủy tinh đậm đặc. Người ta cũng cho rằng nhiệt lượng hiện được (nhiệt liên quan đến sự
thay đổi nhiệt độ của vật liệu) có thể bị bỏ qua, tức là nhiệt lượng được cung cấp hoàn toàn được sử
dụng để làm thăng hoa băng.
Hai kịch bản chính có thể được hình dung tùy thuộc vào việc liệu nhiệt có được truyền qua
cùng một bề mặt mà hơi ẩm thoát ra khỏi vật liệu hoặc qua các mặt đối diện.
12.4.1 Truyền nhiệt và truyền khối qua cùng một bề mặt
Điều này xảy ra khi nhiệt được truyền lên bề mặt tiếp xúc bằng hệ thống sưởi bức xạ.
Hình 12.8 là sơ đồ của một tấm thực phẩm có độ dày L đang được sấy thăng hoa. Nhiệt độ bề mặt trên
của thực phẩm được duy trì ở nhiệt độ Ts và áp suất riêng phần của hơi nước trong buồng là ps. Nhiệt
độ của bề mặt thăng hoa được ký hiệu là Ti làm tăng áp suất hơi pi tại bề mặt phân cách theo mối quan
hệ cân bằng cân bằng (xem Hình 12.1). Khoảng cách của giao diện từ bề mặt trên là x.
Tốc độ truyền nhiệt qua lớp khô bên ngoài được tính theo công thức Fourier
Định luật dẫn nhiệt:
Q = kdryA(Ts
Ti)
x
(12.2)
Machine Translated by Google
17:42
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
Sấy đông lạnh 263
Bề mặt tự do
x = 0
ps, Ts
M
H
ồ
E
TÔI
Vật liệu khô
S
MỘT
T
T
bạn
R
E
Giao diện băng
x = x
pi ,
Ti
vật liệu băng giá
x = L
Cái kệ
Hình 12.8 Mô hình rút lui phía trước để sấy thăng hoa bằng gia nhiệt bức xạ.
Điều này tương đương với tốc độ năng lượng được sử dụng trong quá trình thăng hoa, tức là
(12.3)
Q = λM˙
Tốc độ thăng hoa cũng có thể được biểu thị bằng hai phương trình khác. Đầu tiên, nó bằng với
tốc độ dòng hơi qua lớp khô (giả sử trạng thái giả ổn định), được điều khiển
theo gradient áp suất hơi nước:
M˙ = bdryA(pi
(12.4)
ps)
x
Chúng ta cũng có thể liên hệ tốc độ thăng hoa (M˙ ) với vận tốc của mặt thăng hoa (dx/dt)
với các bước sau:
Khối lượng bị cuốn ra ngoài
= A
dx
(12,5)
thời gian dt
trong đó A là diện tích mặt trước (tương đương với diện tích bề mặt trên cùng của tấm). nhân
bằng mật độ chất rắn khô (khối lượng chất rắn khô trên một đơn vị thể tích) thì cho:
Khối lượng chất rắn khô bị cuốn ra ngoài
thời gian dt
dx
(12.6)
= ρ A
Cuối cùng, tốc độ thăng hoa thu được bằng cách nhân với chênh lệch độ ẩm cơ sở khô
Hàm lượng thực phẩm (khối lượng nước trên một đơn vị khối lượng chất rắn khô) ở hai bên mặt trước:
M˙ =
Khối lượng nước thăng hoa
= ρ A(chuột
mdry)
Thời gian
dx
dt
(12.7)
Machine Translated by Google
17:42
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
264 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
đường bão hòa
(điều kiện tại giao diện)
(Ti , pi )
nầ
ch
n
pp
ự
á
Á
l
b
X
độ dốc =
k /lb
X
(TS,
pS) (điều kiện bề mặt)
Nhiệt độ
Hình 12.9 Mối quan hệ giữa các điều kiện tại bề mặt băng và bề mặt trong quá trình gia nhiệt bức xạ. Giao diện
băng phải được giữ dưới nhiệt độ sụp đổ.
Kết hợp các phương trình truyền nhiệt và truyền khối (12.2–12.4) cho:
kdryA(Ts
Ti) = λM˙ = bdryA(pi
x
ps)
x
(12.8)
I E
(pi
ps) =
kdry
(Ts
Ti) λbdry
(12.9)
Đây là một phương trình hữu ích vì nó liên hệ nhiệt độ và áp suất riêng phần ở bề mặt băng với nhiệt độ
và áp suất riêng phần ở bề mặt. Hơn nữa, mối quan hệ này độc lập với x. Sẽ rất hữu ích khi vẽ biểu đồ
này (xem Hình 12.9) cùng với đường cong áp suất hơi bão hòa của nước đá, mối liên hệ giữa pi và Ti.
Những độc giả quen thuộc với quá trình sấy đối lưu có thể thấy sự tương tự với mối quan hệ đường 'bầu
ướt' giữa chất rắn sấy và không khí xung quanh (trong đó độ dốc của đường có nguồn gốc từ nhiệt đối lưu
và hệ số truyền khối). Trong trường hợp đông khô, độ dốc của phương trình (12.9) được tạo thành từ
'hằng số', liên quan đến khả năng dẫn nhiệt của lớp khô với khả năng truyền hơi nước1. Do đó, các giá
trị cài đặt cho Ts (được điều khiển thông qua nguồn điện của bộ gia nhiệt) và ps (được điều khiển thông
qua nhiệt độ bình ngưng và bất kỳ van can thiệp nào), do đó sẽ cung cấp các giá trị xác định của pi và
Ti. Do đó, việc duy trì các điều kiện buồng không đổi sẽ dẫn đến nhiệt độ bề mặt không đổi.
Độ dẫn nhiệt của lớp khô rất thấp do độ xốp của nó và tương đương với lớp cách
nhiệt gác xép. Điều này có thể dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa giao diện
và bề mặt. Có thể sử dụng nhiệt độ bề mặt cao hơn 0 độ C mà không làm mẫu bị xẹp
vì bề mặt phải là vật liệu khô (giả sử đã xảy ra quá trình sấy thứ cấp đủ) với
Tg cao và nhiệt độ sụp đổ. Điểm quan trọng đối với sự sụp đổ của mẫu là nhiệt độ
bề mặt, nhiệt độ này phải được giữ dưới nhiệt độ sụp đổ của dung dịch đậm đặc
đóng băng tối đa. Biên độ an toàn cũng nên được sử dụng để
1
Tuy nhiên, những “hằng số” này phụ thuộc vào áp suất hệ thống. Tăng áp suất làm tăng kdry nhưng làm giảm bdry
(Karel, 1975).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông 265
cho phép thực tế là trong thực tế quá trình sấy thứ cấp cần có đủ thời gian để xảy ra
đằng sau mặt trận thăng hoa sơ cấp.
Khi các điều kiện giao diện được thiết lập, động học sấy khô (vị trí của mặt trước
thăng hoa theo thời gian có thể được suy ra bằng cách xem xét các phương trình (12.2) và
(12.3) (truyền nhiệt), hoặc phương trình (12.4) (truyền khối)). Vì cả hai đều được liên kết (thông qua phương trình
(12.9)) cả hai cách tiếp cận sẽ mang lại kết quả bằng số như nhau:
dx
λM˙ = kdryA(Ts
Ti)
x
L
= λρ A(chuột
L
kdry(Ts
xdx =
0
0
x2
t =
mdry)
L
Ti)
0
λρ(chuột
mdry)
λρ(chuột
mdry)
=
2kice(Ts
dt
Ti)
dt λρ(chuột
kdry(Ts
2
mdry)
t =
L2
2
(12.10)
(12.11)
(12.12)
(12.13)
L2
Ti)
Trở lại phương trình (12.9), điều này tương đương với việc viết
t =
ρ(chuột
mdry)
2bdry(pi
ps)
(12.14)
L2
Do đó, thời gian nhanh nhất đạt được với T và p càng lớn càng tốt, đòi hỏi
hoạt động ở nhiệt độ giao diện cao nhất có thể mà không gây ra sự cố. Nó cũng có thể
Từ mô hình gần đúng này có thể thấy rằng thời gian đông khô tỷ lệ với bình phương
về độ dày của mẫu. Vì vậy, việc giảm một nửa độ dày sẽ làm giảm thời gian sấy khô bằng cách
xấp xỉ hệ số bốn. Do đó, quá trình đông khô là phù hợp nhất với thực phẩm
có thể được chế biến thành các hạt hoặc lát nhỏ (cỡ centimet trở xuống).
12.4.2 Truyền nhiệt và truyền khối qua các bề mặt đối diện
Kịch bản này có liên quan đến việc sắp xếp kệ được sưởi ấm. Do đó chúng ta sẽ xem xét sự đối lưu
điện trở truyền nhiệt giữa môi trường gia nhiệt và bề mặt đáy của vật rắn, và
một điện trở dẫn điện bên trong chất rắn (Hình 12.10).
Mối quan hệ dẫn nhiệt trở thành:
Q = kiceA(Ts
L
(12.15)
Ti)
x
nhưng tất cả các phương trình khác (12.3–12.7) đều không thay đổi.
Do đó, nếu kết hợp các phương trình truyền nhiệt và khối lượng, chúng ta có:
kiceA(Ts
Ti) = λM˙ = λbdryA(pi
(L - x)
ps)
x
(12.16)
Lưu ý rằng, trái ngược với trường hợp trước, các điều kiện giao diện hiện thay đổi theo độ sâu
của mặt trước (x) vì điều này không bị hủy như trước. Tuy nhiên, độ dẫn nhiệt được sử dụng trong
Machine Translated by Google
17:42
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
266 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Bề mặt tự do
ps
x=0
M
ồ
TÔI
S
T
Vật liệu khô
bạn
R
E
Giao diện băng
x=x
pi, Ti
H
E
vật liệu băng giá
MỘT
T
kệ
x=L
Cái kệ
Hình 12.10 Mô hình rút lui phía trước để sấy thăng hoa bằng cách gia nhiệt tiếp xúc (kệ).
phương trình (12.16) bây giờ đề cập đến phương trình của vật liệu băng, là chất dẫn nhiệt rất tốt
(kice thường có cỡ 2Wm
1 K
1). Do đó, Ti sẽ chỉ cao hơn Ts một chút và người ta có thể giả sử
rằng nhiệt độ kệ kiểm soát nhiệt độ bề mặt.
Nếu Ts, và do đó Ti và pi, được giữ không đổi thì việc tích phân hệ thức truyền khối có thể
được thực hiện theo cách giống hệt để tạo ra phương trình (12.14). Điều này mang lại phương
trình tương tự như đối với trường hợp gia nhiệt bức xạ; tuy nhiên, cần thừa nhận rằng hai
trường hợp khác nhau về cách thiết lập các điều kiện giao diện pi và Ti .
12.4.3 Làm đông khô bình thí nghiệm
Kịch bản làm nóng kệ có thể được mở rộng hơn nữa sang hệ thống bình trong phòng thí
nghiệm. Ở đây, khả năng chống truyền nhiệt có thể được mô hình hóa bằng hệ số truyền
nhiệt bị chi phối bởi thành phần đối lưu tự nhiên giữa bên ngoài bình thủy tinh và nhiệt
độ không khí xung quanh trong phòng nơi đặt bình (Hình 12.11). Như trước đây, chúng ta
bỏ qua điện trở nhiệt của lớp băng và khả năng chịu nhiệt của mẫu. Mối quan hệ truyền
nhiệt lại là phương trình duy nhất thay đổi và có thể được viết là:
Q = UA(Tair
(12.17)
Ti)
trong đó U là hệ số truyền nhiệt tổng thể giữa không khí xung quanh (tại Tair) và mặt băng.
Kết hợp với các phương trình (12.3–12.7) mang lại:
UA(Tair
Ti) = λM˙ = λbdryA(pi
ps)
x
(12.18)
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 267
Bề mặt tự do
x=0
ps
M
ồ
TÔI
S
T
Vật liệu khô
bạn
R
E
Giao diện băng
x=x
pi, Ti
H
E
vật liệu băng giá
MỘT
T
x=L
Thủy tinh
tair
Không khí xung quanh
Hình 12.11 Mô hình rút lui phía trước để sấy thăng hoa trong bình.
I E
(pi
ps) =
Ux
(Tair
Ti) λbdry
(12.19)
Bằng cách kiểm tra phương trình này, người ta có thể thấy rằng một đường 'bóng đèn ướt' lại có thể
được vẽ, độ dốc của đường này tăng theo độ sâu của mặt trước (Hình 12.12). Khi phía trước tiến
triển, tốc độ thăng hoa giảm xuống. Điều này làm giảm T và tăng Ti. Có một hiệu ứng phản hồi một
phần trong đó Ti cao hơn sẽ tác động để tạo ra p cao hơn, điều này sẽ kích thích sự thăng hoa nhưng
điều này chỉ có phạm vi hạn chế. Sự sụp đổ của mẫu là một mối nguy hiểm nếu giá trị của x quá cao. Sụp đổ
đường bão hòa
(điều kiện tại giao diện)
X tăng x
(Ti , pi )
nầ
ch
n
pp
ự
á
Á
l
b
X
X
độ dốc =
Ux /lb
X
nhiệt
(Tair, ps)
độ sụp đổ
Nhiệt độ
Hình 12.12 Mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và độ sâu mặt trước trong quá trình sấy thăng hoa trong bình.
Trên mức độ sụp đổ phía trước quan trọng sẽ xảy ra.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
268 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
do đó sẽ xảy ra nếu độ dày của vật liệu quá lớn và ở cuối quá trình sấy chứ không phải ở đầu.
Điều này có thể gây khó chịu nhất cho người vận hành.
12.5 ĐO LƯỜNG VÀ KIỂM SOÁT
Giống như trong tất cả các quy trình công nghiệp, việc đo lường và kiểm soát quy trình tiếp theo
là rất quan trọng để đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng cũng như sản xuất an toàn và hiệu quả. Thiết
bị đo điển hình bao gồm cặp nhiệt điện đo nhiệt độ tấm, nhiệt độ chất lỏng ngưng tụ, nhiệt độ bên
trong thực phẩm (tùy chọn), áp suất tổng trong buồng và áp suất riêng phần hơi nước (Mellor,
1978). Đo độ dẫn điện của vật liệu sấy (giảm khi nước đá thăng hoa) cũng là một lựa chọn (Franks,
1998). Với hầu hết các phương pháp sấy khô, thường có thể lấy mẫu vật liệu thường xuyên để phân
tích độ ẩm trọng lượng (phần trăm thay đổi trọng lượng trước và sau khi sấy khô hoàn toàn trong
lò chân không).
Tuy nhiên, điều này không phổ biến trong sấy thăng hoa do những khó khăn cố hữu trong việc lấy
mẫu vật liệu từ buồng chân không. Việc theo dõi trực tiếp độ ẩm của sản phẩm theo thời gian thực
cũng khó hoặc không thể. Do đó, chiến lược thông thường là sử dụng công cụ có sẵn để thực hiện
các hoạt động lặp lại và sử dụng kinh nghiệm tích lũy để tinh chỉnh các chiến lược vận hành.
Kiểm soát nhiệt độ là quan trọng để duy trì các điều kiện trong thực phẩm một cách an toàn
dưới nhiệt độ thu gọn, nhưng không quá mức vì tốc độ sấy giảm rõ ràng khi giảm nhiệt độ. Kiểm
soát nhiệt độ là thách thức lớn nhất trong các hệ thống sưởi ấm bằng bức xạ, trong đó công suất
bộ sưởi (chứ không phải nhiệt độ) là đầu ra của bộ điều khiển. Phần 12.4.1 chỉ ra rằng để duy trì
nhiệt độ bề mặt không đổi, nhiệt độ bề mặt tiếp xúc gần như không đổi, nhưng công suất gia nhiệt
cần thiết giảm dần khi độ sâu của lớp khô tăng và tốc độ đông khô giảm.
Việc theo dõi áp suất hơi nước có lẽ là hướng dẫn tốt nhất hiện có cho quá trình đông khô vì
áp suất hơi nước giảm dần khi tốc độ dòng hơi nước từ thực phẩm đến khoảng trống giảm xuống. Điều
này có thể được sử dụng kết hợp với các mô hình đông khô để suy ra, ví dụ, điểm cuối của quá
trình thăng hoa sơ cấp (Genin và cộng sự, 1996).
Có nhiều cách khác nhau để đo áp suất hơi nước:
Đồng hồ đo Pirani hoạt động bằng cách đo độ dẫn nhiệt của khí/hơi trong buồng, có thể tương
quan với áp suất hơi nước trong buồng. Đây là một phương pháp rẻ tiền, không xâm lấn và tương
đối dễ dàng, đồng thời cho kết quả tốt trong việc phát hiện sự kết thúc của quá trình sấy sơ
cấp, dẫn đến kết quả bị giảm sút. Tuy nhiên, mức độ nhạy cảm thường không đủ để theo dõi chính
xác quá trình sấy thứ cấp.
Máy đo độ ẩm điểm sương đo sự thay đổi điện dung của màng gốm mỏng để đáp ứng với sự hấp thụ
nước, đây là hàm số của áp suất hơi của nước khi tiếp xúc với nó.
Máy đo độ ẩm gương được làm mát đo trực tiếp điểm sương trong khoảng không gian phía trên bằng
cách làm mát gương cho đến khi xuất hiện sự ngưng tụ trên bề mặt của nó (được phát hiện bằng
phương pháp quang học). Sau đó, gương được làm ấm để loại bỏ sự ngưng tụ và làm mát khi nó
biến mất trở lại. Chu trình làm nóng và làm mát được duy trì liên tục để theo dõi điểm sương.
Đây là phương pháp xác định điểm sương chính xác nhất nhưng cũng rất tốn kém và do đó hiếm khi
được sử dụng vì lý do này.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 269
Đo áp suất trực tiếp bằng đầu dò Piezo hoặc máy đo Bourdon cho phép đo áp suất riêng phần của hơi
nước và không khí trong buồng. Biện pháp này có thể được sử dụng để suy ra áp suất hơi nước bằng
cách giả định áp suất không khí trong buồng không đáng kể (có thể là giả định hợp lệ hoặc không).
Phương pháp cuối cùng này được sử dụng trong thử nghiệm được gọi là thử nghiệm tăng áp suất, có thể
được thực hiện một cách hữu ích trên các hệ thống trong đó bình ngưng có thể được cách ly khỏi buồng
sấy bằng một van (Dalgleish, 1990). Van của bình ngưng tạm thời đóng lại và áp suất trong buồng tăng
lên khi hơi nước thăng hoa từ thực phẩm vào trong buồng nhưng không còn bị bình ngưng loại bỏ. Sau nửa
phút, áp suất ổn định khi đạt được trạng thái cân bằng và áp suất trong buồng khi đó có thể được coi là
đại diện cho áp suất riêng phần cân bằng của nước đá thăng hoa. Sau đó, giá trị này có thể được chuyển
đổi thành nhiệt độ băng thông qua mối quan hệ p–T đối với băng. Tuy nhiên, phép đo này phải nhanh chóng
vì việc thiếu khả năng làm mát thăng hoa trên kệ quầy hoặc sưởi ấm bằng bức xạ sẽ làm cho mẫu nóng lên.
Do đó, bình ngưng phải được lắp lại nhanh chóng để tránh mẫu bị sập. Vì đây là phép đo nhanh nên nó phù
hợp nhất với các phép đo áp suất trực tiếp vì đây là phép đo nhanh và sự gia tăng áp suất chỉ có thể
được quy cho áp suất hơi nước.
12.6 CÁC KHÍA CẠNH CHẤT LƯỢNG
Sấy thăng hoa có lẽ là kỹ thuật sấy hàng đầu để bảo quản chất lượng sản phẩm, đó chính là lý do nó được
sử dụng. Tuy nhiên, mọi kỹ thuật xử lý đều gây ra tổn thất về chất lượng và đông khô cũng không ngoại
lệ. Ba vấn đề chính về chất lượng là: (i) hư hỏng do sự hình thành các tinh thể băng trong quá trình
đóng băng, có thể xuyên qua thành tế bào, (ii) giảm chất lượng trong quá trình sấy khô, chủ yếu là do
mất đi các hợp chất hương và thơm dễ bay hơi, và (iii) khả năng bù nước trở lại dạng ban đầu. Tuy
nhiên, không nên quên rằng chất lượng nguyên liệu thô cũng ảnh hưởng đến sản phẩm đông khô và là một
khía cạnh quan trọng. Suy giảm chất lượng cũng có thể xảy ra trong các bước chế biến trước khi đông
lạnh, chẳng hạn như trong quá trình cô đặc đồ uống. Đối với rau, điều cần thiết là phải chần (tiếp xúc
nhanh với nước nóng) trước khi đông lạnh để vô hoạt enzyme.
12.6.1 Tổn thất chất lượng khi đóng băng
Bản thân quá trình đông lạnh thường làm giảm chất lượng. Đặc biệt, sự vỡ thành tế bào do sự hình thành
các tinh thể băng đã được đề cập ở Phần 12.2.3.
Nồng độ đóng băng của các chất hòa tan cũng gây ra những thay đổi về cường độ ion và có thể dẫn đến mất
nước thẩm thấu của tế bào thực vật, đặc biệt ở tốc độ đóng băng thấp và những thay đổi sinh hóa bao gồm
biến tính protein. Người đọc được chuyển đến các chương khác trong cuốn sách này và cả Jeremiah (1996)
để biết những mô tả chi tiết về thiệt hại do đóng băng đối với từng loại thực phẩm.
12.6.2 Tổn thất chất lượng khi sấy
Mất chất dễ bay hơi
Sự hiện diện của các chất dễ bay hơi là cực kỳ quan trọng đối với cảm nhận cảm quan của hầu hết các loại thực phẩm.
Chúng không chỉ mang lại mùi hấp dẫn mà việc phát hiện các hợp chất tạo mùi trong khoang mũi có thể tạo
ra phần lớn cảm giác về hương vị trong quá trình tiêu thụ (có lẽ đáng ngạc nhiên hơn là từ chính lưỡi).
Sự mất đi các chất dễ bay hơi chiếm tỷ trọng lớn nhất
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
270 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
10
9
10
10
Nước
10
11
10
12
10
13
10
14
10
15
ộĐ
Aceton
0
10
20 30 40
50 60 70 80 90 100
Độ ẩm (cơ sở ướt)
Hình 12.13 Ảnh hưởng của độ ẩm đến hệ số khuếch tán của nước và axeton trong maltodextrin ở 25
C (Phỏng theo
King, 1990).
vấn đề chất lượng của thực phẩm đông khô so với thực phẩm đông lạnh. Vì vậy, mặc dù đặc tính
bù nước là tốt nhưng các sản phẩm đông khô đôi khi có thể được mô tả là không có vị (Lin và
cộng sự, 1998).
Việc giữ lại các chất dễ bay hơi là một vấn đề trong bất kỳ quá trình sấy khô nào vì cần
có điều kiện chuyển khối tốt để loại bỏ nước khỏi thực phẩm. Do đó, câu hỏi đặt ra là làm thế
nào có thể loại bỏ nước mà không loại bỏ các hợp chất hương vị dễ bay hơi, một số trong đó có
thể dễ bay hơi hơn nước nhiều lần. Thijssen và Rulkens (1968) đã nghiên cứu vấn đề này và kết
luận rằng tốc độ khuếch tán tương đối của chất dễ bay hơi qua nền thực phẩm so với nước là
yếu tố then chốt. Đây được gọi là nguyên tắc 'khuếch tán có chọn lọc'. May mắn thay, vì nước
là một phân tử nhỏ nên độ khuếch tán của nó tương đối lớn so với hầu hết các chất dễ bay hơi
và điều này có lợi cho việc giữ lại chất dễ bay hơi. Một điểm nữa là độ khuếch tán của cả
nước và chất bay hơi đều mạnh và làm tăng hàm lượng ẩm. Điều này là do sự hiện diện của nước
làm tăng tính di động của các phân tử. Một ví dụ được thể hiện trong Hình 12.13, cho thấy đồ
thị dữ liệu về độ khuếch tán so với độ ẩm của nước và axeton (một chất dễ bay hơi đại diện)
trong maltodextrin. Lưu ý rằng khi độ ẩm giảm, độ khuếch tán của phân tử axeton lớn hơn giảm
mạnh hơn độ khuếch tán của nước. Vì vậy, điều kiện độ ẩm thấp sẽ thuận lợi hơn cho việc giữ
lại các chất dễ bay hơi trong quá trình sấy khô.
Sấy thăng hoa có ưu điểm hơn các phương pháp sấy khác ở chỗ phần lớn nước được loại bỏ
khỏi sản phẩm từ quá trình thăng hoa sơ cấp của nước đá, tất nhiên là không chứa các thành
phần dễ bay hơi. Những chất dễ bay hơi này chỉ hiện diện trong nền cô đặc đông lạnh và do đó
chỉ thoát ra trong quá trình sấy thứ cấp (Coumans và cộng sự, 1994). Ngoài ra, độ ẩm ban đầu
cho quá trình sấy thứ cấp thấp hơn đáng kể so với hàm lượng nước cấp ban đầu nên cần sấy ít
hơn và độ ẩm ban đầu thấp của nền cô đặc đông lạnh có nghĩa là tỷ lệ khuếch tán chọn lọc tăng
lên nhiều so với trong nguyên liệu thức ăn ban đầu. Coumans và cộng sự. (1994) đã xem xét chủ
đề này và gợi ý rằng độ dày vật liệu lớn hơn giữa các tinh thể (hoặc lỗ chân lông) được tạo
ra bởi quá trình đóng băng ban đầu chậm hơn của sản phẩm sẽ hỗ trợ việc lưu giữ chất dễ bay
hơi.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 271
12.6.3 Mất chất lượng khi lưu trữ
Thực phẩm đông khô nên được bảo quản trong hộp kín để tránh mất thêm chất dễ bay hơi.
Nhiều phản ứng hư hỏng tiến triển rất chậm nếu thực phẩm được duy trì ở trạng thái thủy tinh và đặc biệt
nếu được bảo quản trong môi trường trơ. Do đó, ngay cả khi lưu trữ trong thời gian dài, các phản ứng như
phản ứng Maillard vẫn diễn ra ở mức độ nhỏ nhưng hữu hạn (Kawai và cộng sự, 2005). Nếu thực phẩm chứa chất
béo, chất béo có thể bị oxy hóa theo thời gian và trở nên ôi thiu. Vì lý do này, phương pháp đông khô
thường không được sử dụng cho các sản phẩm chứa nhiều chất béo.
12.6.4 Khả năng bù nước
Thực phẩm đông khô hầu như được chấp nhận rộng rãi là có khả năng bù nước vượt trội so với thực phẩm sấy
khô bằng các phương pháp khác. Điều này là do cấu trúc xốp của chúng (Lin và cộng sự, 1998). Nếu tổn thương
tế bào được giữ ở mức tối thiểu thì có thể đạt được việc bù nước thường xuyên 90% nguyên liệu thực vật.
12.6.5 Tránh sụp đổ
Việc tránh bị xẹp - trong quá trình đông khô hoặc trong quá trình bảo quản tiếp theo - cho đến nay là yếu
tố quan trọng nhất quyết định chất lượng của sản phẩm đông khô (Levi và Karel, 1995). Sự sụp đổ gây ra sự
gia tăng đáng kể sự thất thoát các chất dễ bay hơi, sự co ngót, mất khả năng bù nước và tạo điều kiện cho
các phản ứng hư hỏng xảy ra. Vì lý do này, phải luôn tránh sự xẹp xuống trong quá trình sấy thăng hoa và
cần có giới hạn an toàn trong hoạt động sấy thăng hoa. Nhiều công nhân báo cáo sự sụp đổ xảy ra ở nhiệt độ
từ 2–3 K trên Tg (Pikal và Shah, 1990) hoặc ở giữa nhiệt độ T
và T g
tôi
giá trị (Knopp và cộng sự, 1998).
12.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐÔNG THAY THẾ
Mục đích chính của chương này là đưa ra các kỹ thuật chính của phương pháp sấy thăng hoa thông thường. Tuy
nhiên, quá trình này vẫn tốn kém so với các phương pháp khử nước khác. Để chống lại điều này, một số biến
thể đã được nghiên cứu.
12.7.1 Làm nóng vi sóng
Sấy thăng hoa bằng vi sóng lần đầu tiên được thử nghiệm vào những năm 1950 như một cách cung cấp nhiệt
thăng hoa đồng đều hơn cho mẫu. Sự kết hợp giữa độ dẫn nhiệt thấp của pha khí (do áp suất thấp) và pha rắn
khô (do độ xốp) có nghĩa là khả năng truyền nhiệt trong sấy thăng hoa thông thường kém. Mặt khác, vi sóng
bỏ qua cả lớp khí và lớp khô và dễ dàng được hấp thụ bởi pha băng. Nhiều nhà nghiên cứu khác nhau (ví dụ
Cohen và Yang, 1995) đã báo cáo tốc độ đông khô bằng vi sóng tăng lên so với các phương pháp thông thường,
nhưng phương pháp này vẫn chưa được thương mại hóa rộng rãi. Các vấn đề chính như sau (Karel, 1975):
(i) Vi sóng là một dạng năng lượng đắt tiền (gấp 10–20 lần hơi nước). (ii) Vi sóng có thể
'phát sáng' có thể dẫn đến sự ion hóa các chất khí, có thể gây ra
mất chất lượng thực phẩm.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
272 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
(iii) Khó kiểm soát vi sóng vì nước ở dạng lỏng hấp thụ bức xạ vi sóng mạnh hơn nước đá. Sự
không đồng nhất trong quá trình làm nóng bằng vi sóng là phổ biến, và do đó, nếu bất kỳ
tảng băng nào vô tình tan chảy thì hiệu ứng 'thoát nhiệt' sẽ xảy ra vì nước sẽ hấp thụ vi
sóng tốt nhất.
12.7.2 Làm khô bằng khí quyển
Mặc dù quá trình thăng hoa trong sấy thăng hoa thông thường xảy ra trong chân không nhưng sự
thăng hoa hoàn toàn có thể xảy ra trong không khí ở áp suất khí quyển miễn là áp suất riêng
phần của hơi nước dưới psat. Thật vậy, cho đến nay đây là hình thức đông khô phổ biến nhất
trên hành tinh trái đất - nó xảy ra một cách tự nhiên trên quy mô lớn từ băng tuyết bao phủ
phần lớn bề mặt trái đất. Các thí nghiệm về sấy đông lạnh thực phẩm trong khí quyển bắt nguồn
từ Meryman (1959), người đã đông lạnh các mẫu gan nhỏ đã khô và tuần hoàn không khí trở lại
qua lớp hút ẩm được đóng gói. Một quy trình công nghiệp sử dụng sấy thăng hoa bằng khí quyển
hiện đang được vận hành (Dtech A/S, Na Uy), trong đó các mảnh thực phẩm được đông khô trên
tầng sôi bằng không khí lạnh với độ ẩm tương đối 30%. Khí hút độ ẩm trong tầng sôi nhưng sau
đó được tuần hoàn qua thiết bị ngưng tụ để loại bỏ nước trước khi được hâm nóng lại. Thiết bị
ngưng tụ và bộ gia nhiệt được tích hợp thông qua bơm nhiệt và điều này cho phép tiết kiệm năng
lượng đáng kể, điều mà thiết kế máy sấy đông lạnh thông thường không thể thực hiện được.
Các công nhân khác đã tiếp tục ý tưởng của Meryman về việc sử dụng vật liệu hấp thụ, nhưng
đưa nó vào gần vật liệu sấy khô trong tầng sôi (ví dụ Wolff và Gilbert, 1990; Lombrana và
Villaran, 1997; Di Matteo và cộng sự, 2003 ) . Điều này có nghĩa là không tốn chi phí thiết bị
ngưng tụ và các phân tử hơi nước không phải di chuyển xa sau khi rời khỏi thực phẩm, điều này
làm tăng tốc độ sấy khô. Quá trình này về cơ bản được kiểm soát chuyển khối bên trong đối với
chất rắn có kích thước 1 cm. Một bất lợi là chất hút ẩm phải được tách hoàn toàn khỏi thực
phẩm sau đó và nguy cơ ô nhiễm thực phẩm do chất hút ẩm vẫn còn.
12.7.3 Sấy phun đông lạnh
Sấy-đông-sấy, như tên gọi của nó, là một quá trình gồm hai giai đoạn, trong đó thức ăn lỏng
chứa chất rắn hòa tan trước tiên được phun vào khí lạnh hoặc chất lỏng đông lạnh để tạo thành
các hạt đông lạnh, sau đó được đông khô trong tầng sôi . Kích thước hạt nhỏ mang lại tiềm năng
cho thời gian đông khô ngắn hơn đáng kể so với thông thường vì thời gian đông khô xấp xỉ tỷ lệ
với bình phương kích thước tuyến tính của vật thể (xem các phương trình (12.12) và (12.13)).
Quá trình này đòi hỏi sự truyền nhiệt hiệu quả đến từng hạt riêng lẻ, điều này có thể đạt được
bằng quá trình hóa lỏng. Điều này đã được áp dụng bởi Malecki et al. (1970), người đầu tiên
phun dung dịch đông lạnh trong nitơ lỏng và sau đó đông khô, sử dụng không khí trong khí quyển,
albumin trứng ở
20
C và nước táo ở
34
C (điều này tỏ ra khó khăn). Một quy trình theo
hướng này đã được Glatt AG cấp bằng sáng chế (Mumenthaler và Leuenberger, 1991). Tuy nhiên,
một vấn đề với quá trình này là các hạt nhỏ tách ra khỏi lớp 1 cm và thay vào đó làm khô trong
các bộ lọc không khí ở lối ra của buồng đông khô.
12.7.4 Sấy thăng hoa tầng sôi dưới khí quyển
Một phương tiện khả thi hơn nữa để cải thiện quy trình tầng sôi là áp dụng chân không một phần.
Ví dụ, nếu quá trình được vận hành ở áp suất 0,1 bar thì khối lượng khí cần thiết sẽ xấp xỉ
bằng 1/10 lượng khí cần thiết ở áp suất 1 bar, làm giảm đáng kể khối lượng.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 273
lượng khí cần thiết để được tuần hoàn (Anandharamakrishnan và cộng sự, 2006). Kết quả này
giảm chi phí năng lượng cho việc tuần hoàn và làm khô khí, đồng thời giảm khả năng
của các hạt bị cuốn ra khỏi tầng sôi. Do đó hoạt động dưới khí quyển là
đặc biệt phù hợp với các hạt nhỏ. Tuy nhiên, khả năng chân không sẽ làm tăng vốn
những khó khăn về chi phí và vận hành của nhà máy.
12.8 KẾT LUẬN
Sấy đông lạnh vẫn còn là một lĩnh vực thích hợp trong chế biến thực phẩm. Khó khăn lớn nhất sẽ luôn là
nhiệt độ sụp đổ thấp thường gặp trong các hệ thống thực phẩm (đặc biệt là những hệ thống có chứa
lượng đường đáng kể). Nhiệt độ thấp và do đó áp suất hơi thấp
tốc độ truyền khối giới hạn của nước. Có thể các phương pháp đông khô mới được cải tiến
về thời gian sấy, điều này sẽ mang lại nhiều loại thực phẩm hơn cho lĩnh vực sấy thăng hoa
trong tương lai.
Danh pháp
MỘT
diện tích tấm/băng mặt trước (m2)
b
(các) tính thấm
k
độ dẫn nhiệt (W m
L
độ dày tấm (m)
m độ ẩm cơ bản khô (kg kg
1)
Tốc độ thăng hoa M˙ (kg s
1)
P
áp suất hơi nước (Pa)
Q
dòng nhiệt (W)
t
thời gian
T
nhiệt độ (K)
1 K
1)
bạn
hệ số truyền nhiệt tổng thể (W m
w
phần mol
x
khoảng cách của giao diện từ bề mặt (m)
2 K
1)
ký tự Hy Lạp
κ
hằng số thích hợp trong phương trình Gordon–Taylor
mật độ chất rắn khô (khối lượng chất rắn khô trên một đơn vị thể tích) (kg m
ρ λ
ẩn nhiệt thăng hoa (J kg
Đăng ký
không
khí khô
không khí (bên ngoài bình)
vùng khô hạn
chuyển tiếp thủy tinh
gi
tại giao diện băng
đá
vùng băng giá
S
ở bề mặt
1,2
thành phần 1,2
1)
3)
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
274 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Anandharamakrishnan, C., Khwanpruk, K., Rielly, CD và Stapley, AGF (2006). Sấy phun đông lạnh ở áp suất dưới khí quyển.
Trong: I. Farkas, ed. Sấy khô 2006. Hungary: Đại học Szent Istvan, trang 636–642.
Cohen, JS và Yang, TCS (1995). Tiến bộ trong tình trạng mất nước thực phẩm. Xu hướng Khoa học & Công nghệ Thực phẩm
6(1), 20–25.
Coumans, WJ, Kerkhof, PJAM và Bruin, S. (1994). Khía cạnh lý thuyết và thực tiễn của việc lưu giữ hương thơm
trong sấy phun và đông khô. Công nghệ sấy 12(1–2), 99–149.
da Silva, MA, Sobral, PJA và Kieckbusch, TG (2006). Sự hấp phụ nước và chuyển hóa thủy tinh của bột giấy Camu-Camu
(Myrciaria dubia (Hbk) McVaugh) đông khô. Tạp chí Phân tích Nhiệt và Đo nhiệt lượng 84(2), 435–439.
Dalgleish, JM (1990). Sấy đông cho ngành công nghiệp thực phẩm. Luân Đôn: Elsevier.
Di Matteo, P., Donsi, G. và Ferrari, G. (2003). Vai trò của hiện tượng truyền nhiệt và truyền khối trong khí quyển
đông khô thực phẩm trong tầng sôi. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 59(2–3), 267–275.
Franks, F. (1998). Làm đông khô các sản phẩm sinh học: áp dụng các nguyên tắc vào thực tế. Tạp chí Châu Âu của Pharmaceutics và Biopharmaceutics 45(3), 221–229. 98.
Genin, N., Rene, F. và Corrieu, G. (1996). Phương pháp xác định trực tuyến hàm lượng nước dư và điểm cuối thăng hoa trong
quá trình đông khô. Kỹ thuật và Xử lý Hóa học 35(4), 255–263.
Gordon, M. và Taylor, JS (1952). Copolyme lý tưởng và sự chuyển tiếp bậc 2 của cao su tổng hợp .1.
Copolyme không kết tinh. Tạp chí Hóa học Ứng dụng 2(9), 493–500.
Heldman, DR và Hohner, GA (1974). Phân tích quá trình đông khô khí quyển. Tạp chí khoa học thực phẩm
39(1), 147–155.
Jeremiah, LE (ed.) (1996). Ảnh hưởng của đông lạnh tới chất lượng thực phẩm New York: Marcel Dekker.
Karathanos, VT, Anglea, SA và Karel, M. (1996). Sự sụp đổ cấu trúc của vật liệu thực vật trong quá trình đóng băng
sấy khô. Tạp chí Phân tích Nhiệt 47(5), 1451–1461.
Karel, M. (1975). Truyền nhiệt và truyền khối trong sấy thăng hoa. Trong: SA Goldblith, L. Rey và WW Rothmayr.
Khóa học quốc tế về sấy đông và công nghệ thực phẩm tiên tiến. Luân Đôn: Nhà xuất bản Học thuật, trang 177–202.
Kawai, K., Hagiwara, T., Takai, R. và Suzuki, T. (2005). Tốc độ phản ứng hóa nâu không enzyme trong hệ thống thực phẩm
đông khô mô hình ở trạng thái thủy tinh. Khoa học Thực phẩm Đổi mới & Công nghệ Mới nổi 6(3), 346–350.
King, CJ (1990) Phun chất lỏng làm khô thực phẩm và giữ lại chất dễ bay hơi. Tiến bộ kỹ thuật hóa học
86(6), 33–39.
Knopp, SA, Chongprasert, S. và Nail, SL (1998). Mối quan hệ giữa đường cong loại TMDSC của dung dịch sucrose đông lạnh và
độ co rút trong quá trình đông khô. Tạp chí Phân tích Nhiệt và Đo nhiệt lượng 54(2), 659–672.
Kochs, M., Korber, C., Heschel, I. và Nunner, B. (1993). Ảnh hưởng của quá trình đóng băng đến sự truyền hơi nước
cổng trong quá trình thăng hoa trong sấy khô chân không, đông khô các mẫu vĩ mô. Tạp chí Quốc tế về Truyền nhiệt và
Khối lượng 36(7), 1727–1738.
Levi, G. và Karel, M. (1995). Sự co lại thể tích (sụp đổ) của carbohydrate đông khô trên mức của chúng
nhiệt kế thủy tinh. Nghiên cứu Thực phẩm Quốc tế 28(2), 145–151.
Lin, TM, Durance, TD và Scaman, CH (1998). Đặc tính của lò vi sóng chân không, không khí và đóng băng
lát cà rốt khô. Nghiên cứu Thực phẩm Quốc tế 31(2), 111–117.
Lombrana, JI và Villaran, MC (1997). Ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ đến quá trình đông khô trong môi trường hấp phụ và
việc thiết lập các chiến lược sấy khô. Nghiên cứu Thực phẩm Quốc tế 30(3–4), 213–222.
Malecki, GJ, Shinde, P., Morgan, AI và Farkas, DF (1970). Sấy khô tầng sôi trong khí quyển.Thực phẩm
Công nghệ 24(5), 601–603.
Mellor, JD (1978). Nguyên tắc cơ bản của sấy đông. Luân Đôn: Nhà xuất bản học thuật.
Meryman, HT (1959). Sấy thăng hoa không cần chân không. Khoa học 130(3376), 628–629.
Mumenthaler, M. và Leuenberger, H. (1991). Sấy phun đông lạnh trong khí quyển – một giải pháp thay thế phù hợp trong
công nghệ đông khô. Tạp chí Dược phẩm Quốc tế 72(2), 97–110.
Oetjen, GW (1999). Bảo quản khô lạnh. Weinheim: Wiley.
Pikal, MJ và Shah, S. (1990). Nhiệt độ giảm trong đông khô – phụ thuộc vào phương pháp đo và tốc độ loại bỏ nước khỏi pha
thủy tinh. Tạp chí Dược phẩm Quốc tế 62, 165–186.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 23 tháng 1 năm 2008
17:42
Sấy đông lạnh 275
Rahman, MS, Kasapis, S., Guizani, N. và Al-Amri, OS (2003). Sơ đồ trạng thái thịt cá ngừ: đường cong đông lạnh
và chuyển tiếp thủy tinh. Tạp chí Kỹ thuật Thực phẩm 57(4), 321–326.
Roos, YH (1997). Chuyển đổi trạng thái đông lạnh liên quan đến sấy thăng hoa. Tạp chí Phân tích Nhiệt 48(3),
535–544.
Roos, YH và Karel, M. (1991). Chuyển pha của dung dịch sucrose vô định hình và sucrose đông lạnh.
Tạp chí Khoa học Thực phẩm 56(1), 266–267.
Rothmayr, Thế giới (1975). Kiến thức cơ bản về sấy thăng hoa. Trong: SA Goldblith, L. Rey và WW Rothmayr biên
tập. Khóa học quốc tế về sấy đông và công nghệ thực phẩm tiên tiến. Luân Đôn: Nhà xuất bản học thuật.
Thijssen, HAC và Rulkens, WH (1968). Lưu giữ hương liệu khi sấy thực phẩm dạng lỏng. de Ingenieur 80(47),
45–56.
Wolff, E. và Gibert, H. (1990). Sấy khô bằng khí quyển .1. Thiết kế, nghiên cứu thực nghiệm và năng lượngưu điểm tiết kiệm. Công nghệ sấy 8(2), 385–404.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
13 Vận chuyển thực phẩm đông lạnh
Girolamo Panozzo
13.1 VẬN CHUYỂN VÀ LƯU TRỮ
Điều kiện bảo quản phải được duy trì trong quá trình vận chuyển. Phương tiện vận chuyển về cơ bản là
kho lạnh có bánh xe nhưng khó duy trì ở nhiệt độ bảo quản chính xác hơn so với kho lạnh lớn do một
số yếu tố:
(a) nhiệt bổ sung được đưa vào trong quá trình xếp và dỡ phương tiện; (b) rã đông có
ảnh hưởng nghiêm trọng hơn đến thực phẩm so với bảo quản trong tủ lạnh (nhiều hơn
không gian hạn chế cho các cuộn dây, cửa hút gió ẩm hơn);
(c) khả năng tiếp xúc chặt chẽ giữa thực phẩm và các thành bên, thông qua việc chất tải và sự dịch
chuyển của hàng hóa, có liên quan đến các lực mà sự lưu thông trên đường tạo ra trong hàng hóa
(lực ly tâm).
Về (a), có hai khía cạnh quan trọng: thứ nhất là thời gian cần thiết cho hoạt động xếp/dỡ hàng (thời
gian phải càng thấp càng tốt) và thứ hai là mức độ bảo vệ hàng hóa trong các hoạt động này (Hình 2).
13.1) (Meffert, 1975).
Về (c), vấn đề có thể nghiêm trọng khi phương tiện không hoạt động và ánh nắng chiếu vào mái và
tường bên. Trong trường hợp này, nhiệt độ bề mặt bên ngoài có thể đạt giá trị gần 90
C và nhiệt độ
bề mặt bên trong có thể tăng lên do hàm số của khoảng cách giữa hàng hóa với tường (Hình 13.2)
(Panozzo và Cortella, 2006).
13.2 PHƯƠNG THỨC VẬN CHUYỂN
Thành phần thiết yếu của bất kỳ hệ thống vận chuyển thực phẩm đông lạnh nào là thùng chứa cách nhiệt.
Các phương tiện vận tải quốc tế phải tuân thủ các quy định của ATP và ISO, trong đó hệ số truyền
nhiệt tổng thể ( hệ số K) được xác định và phải thấp hơn 0,4 W m
2 K
1 (ISO, 1996) (Ủy ban Kinh tế
Liên hợp quốc về Châu Âu, Ủy ban Vận tải Nội địa, 1970). Hệ số truyền nhiệt tổng thể, biểu thị khả
năng cách điện của thiết bị, được xác định theo công thức sau:
K = W S
1 T
1
Trong đó W là nhiệt dung cần thiết trong một vật thể có diện tích bề mặt trung bình S để duy trì
chênh lệch tuyệt đối T giữa nhiệt độ trung bình bên trong Ti và nhiệt độ trung bình bên ngoài Te,
trong quá trình hoạt động liên tục, khi nhiệt độ trung bình bên ngoài Te không đổi.
Bộ phận chính thứ hai là thiết bị làm lạnh hoặc hệ thống lưu trữ năng lượng ở nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ quy định cho việc vận chuyển.
Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Đông lạnh. Do Judith A. Evans
biên tập © 2008 Blackwell Publishing Ltd, ISBN: 978-1-4051-5478-9
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
Vận chuyển thực phẩm đông lạnh 277
(Một)
Cửa hàng
điện lạnh
T=
25°C
Xe cách
nhiệt
Cửa cách
nhiệt
T=
25°C
(b)
Cửa hàng
điện lạnh
T =
25°C
Xe cách
T = +10°C
Cửa cách
nhiệt
T =
20°C
nhiệt
(c)
Cửa hàng
điện lạnh
T =
25°C
Xe cách
T = môi trường xung quanh
Cửa cách
nhiệt
T =
20°C
nhiệt
Hình 13.1 Các tình huống bố trí khác nhau khi chất hàng lên xe cách nhiệt từ kho lạnh: (a)
Hàng hóa được đưa trực tiếp từ kho lên xe mà không có bất kỳ sự thay đổi nào về nhiệt độ bên ngoài.
Thực phẩm đông lạnh được bảo vệ cao và thời gian chất hàng có thể kéo dài; (b) Hàng hóa đang đi qua một căn phòng với tốc độ
nhiệt độ trung gian giữa nhiệt độ của kho và môi trường bên ngoài. Việc bảo vệ
thực phẩm đông lạnh yếu và thời gian nạp bị hạn chế; (c) Tình huống tương tự trường hợp (b), nhưng mức độ
mức độ bảo vệ thấp hơn: (d) Hàng hóa phải qua bãi để xếp lên. Thực phẩm đông lạnh không có biện pháp bảo vệ
và thời gian tải phải càng ngắn càng tốt.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
278 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
(d)
Cửa hàng
điện lạnh
T =
25°C
Xe cách
nhiệt
T =
Cửa cách
20°C
nhiệt
Hình 13.1 (tiếp theo).
Ở một số nước Châu Âu (Pháp, Đức, Ý, Bồ Đào Nha, v.v.) tiêu chuẩn quốc gia
rất giống với ATP hoặc ATP được thông qua như luật quốc gia. Ngoài ra tiêu chuẩn của Úc có
kết nối mạnh mẽ với ATP. Ở Mỹ có rất nhiều tiêu chuẩn tự nguyện được đưa ra nhưng không có một tiêu chuẩn nào
chuẩn được chấp nhận rộng rãi.
13.2.1 Cách điện
Vấn đề chính của thùng chứa cách nhiệt là các vật liệu cách nhiệt hiện nay có thể
được sử dụng có hệ số dẫn nhiệt quá cao và do đó kết quả đo được
Giá trị K trong các thùng chứa rất gần với giá trị giới hạn.
90,0
60,0
t)
ệC
i°
h(
ộ
N
đ
Nhiệt độ bề mặt bên ngoài
30,0
Nhiệt độ thực phẩm đông lạnh (tiếp xúc với tường)
0,0
Nhiệt độ bề mặt bên ngoài (khe hở không khí)
30,0
0
200
400
Công suất bức xạ (W m
600
800
2)
Hình 13.2 Mô phỏng xu hướng nhiệt độ của vách ngoài trong khu cách nhiệt và làm lạnh
xe, so với bức xạ mặt trời (xe không chạy). Nhiệt độ thực phẩm đông lạnh bề mặt là
cũng được báo cáo, trong hai trường hợp khác nhau: đường cong phía dưới đề cập đến hàng hóa có khe hở không khí với tường;
phần trên dùng để chỉ hàng hóa tiếp xúc liên tục với tường.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
Vận chuyển thực phẩm đông lạnh 279
Hình 13.3 Sơ đồ vẽ các thanh xếp giữa bề mặt tường bên trong và hàng thực phẩm đông lạnh, nhằm tạo ra một
số kênh để lưu thông không khí lạnh. Các kênh quay trở lại được tạo ra bởi các khoảng trống trong pallet.
Giá trị K có thể được cải thiện bằng cách tăng độ dày thành bên, nhưng điều này sẽ làm giảm diện tích
chứa hàng bên trong dành cho việc lưu trữ. Ở châu Âu hầu hết hàng hóa đều được đóng pallet.
Một pallet đôi rộng 2,4 m trong khi chiều rộng của xe ATP châu Âu là 2,6 m.
Do đó, độ dày của tường không thể lớn hơn 0,1 m và điều này không đủ để cung cấp đủ không gian cho các
pallet và độ dày cách nhiệt cần thiết cho giá trị K thấp . Một số nhà sản xuất cố gắng khắc phục khó khăn
này bằng cách tăng độ dày của các bức tường khác (chủ yếu là mái và sàn, vì rất khó để tăng độ dày của bức
tường phía trước và phía sau mà không ảnh hưởng đến khả năng di chuyển dễ dàng của cửa sau và vị trí chính
xác của cửa sau). bộ phận làm lạnh trên bức tường phía trước). Giải pháp này có thể làm giảm giá trị K ; nó
cũng có ảnh hưởng đến sự lão hóa của lớp cách nhiệt (sự lão hóa là hàm số của độ dày nhiệt trung bình),
nhưng có tính giãn nở và có thể làm tăng trọng lượng của thùng chứa cách nhiệt (Giuri, 2006).
13.2.2 Lưu thông không khí
Đối với hàng hóa đông lạnh, luồng không khí phải lưu thông xung quanh thể tích của hàng hóa để loại bỏ nhiệt
đi vào từ các vách ngăn. Với mục đích này, phải duy trì đủ khe hở không khí giữa hàng hóa và các bức tường
(điều này có thể được tạo ra bằng cách sử dụng một tấm tôn ở bề mặt bên trong của xe hoặc đặt một số thanh
xếp dày giữa hàng hóa và tường; Hình 13.3) (Amodio và Cioffi, 1985). Việc sử dụng ống dẫn trên mái là cơ
bản: những ống dẫn này thường được sản xuất từ vật liệu dệt và có chiều dài khác nhau: ống ngắn hơn nên mở
ở 1/3 chiều dài của mái và ống dài hơn nên mở ở 3/4 chiều dài mái. chiếc xe (Hình 13.4). Do đó, tốc độ dòng
không khí được chia thành dòng trực tiếp từ thiết bị làm lạnh ngay sau quạt của thiết bị bay hơi và thành
dòng thứ cấp được dẫn từ các ống dẫn. Dòng chảy trực tiếp phải chiếm khoảng 20% tổng lưu lượng, ống dẫn ngắn
hơn sẽ cung cấp khoảng 50% lưu lượng và ống dẫn dài hơn sẽ cung cấp khoảng 30% còn lại (IIR, 1995) (IIR,
1999).
13.2.3 Công suất làm lạnh
Hệ thống được sử dụng rộng rãi nhất để làm lạnh đầu vào của xe là hệ thống cơ khí nén hơi. Một số cấu hình
có thể được thực hiện, như được trình bày trong Bảng 13.1 (Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia và Kích thích Ý,
1982).
Trong nhiều năm R12 đã được sử dụng làm chất làm lạnh trong các hệ thống này. R502 là một lựa chọn thay
thế, chủ yếu dành cho các thùng chứa đông lạnh. Những chất làm lạnh này đã bị cấm theo Nghị định thư Montreal
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
280 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
3/4 L
1/3 lít
0 lít
Tốc độ dòng
Tốc độ dòng
Tốc độ dòng
chảy 30%
chảy 50%
chảy 20%
Hình 13.4 Sơ đồ các ống dẫn khí trên nóc xe đông lạnh.
và sau đó được thay thế bằng R404A để có dung lượng cao hơn (thùng chứa lớn) và R134a
và cho những loại có sức chứa thấp hơn (container nhỏ) và container đường biển. Đôi khi các khí khác
được sử dụng làm chất làm lạnh nhưng chúng rất hiếm.
Một số chất làm lạnh thay thế hiện đang được phát triển và có thể có
tiềm năng trong tương lai. Bao gồm các:
(a) CO2 trong chu trình chuyển tiếp (Micheletto và Rosso, 2005);
(b) chu trình không khí (Spence và cộng sự, 2005) (Heap, 2000) (Engelking và Kruse, 1996);
(c) propan hoặc chất làm lạnh dễ cháy khác (Kauffeld, 1996) (Tiedemann và Kruse, 1994)
(Boldrin và cộng sự, 1991).
CO2, trong một số rất ít ví dụ, cũng được sử dụng ở dạng trực tiếp khi nó được sử dụng trực tiếp.
được mở rộng thành thiết bị bay hơi ở đầu vào của xe từ bình chứa CO2 lỏng.
13.2.4 Lưu trữ năng lượng
Hệ thống lưu trữ năng lượng duy trì nhiệt độ thấp dưới mức yêu cầu của hàng hóa là
thường được sử dụng trên các phương tiện vận tải. Thông thường chúng bao gồm một dung dịch eutectic thay đổi
Bảng 13.1
Những nguồn năng lượng
Cấp nguồn cho máy nén
Máy nén
Động cơ diesel
Động cơ diesel
Động cơ của xe
Động cơ điện (chế độ chờ)
Động cơ điện có máy phát điện
Mở
kín
Động cơ thủy lực có bơm dầu (hiếm)
Tấm dao động
người hâm mộ
trục
Ly tâm
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
Vận chuyển thực phẩm đông lạnh 281
pha ở nhiệt độ thấp (Ba, 1991). Giải pháp được chứa trong một loạt các tấm đặt trên nóc
xe. Ngoài ra, có thể cho dung dịch vào ống nhựa (Hình 13.5)
(Grosskopf, 1982). Các hệ thống này có ba ưu điểm sau so với chu trình làm lạnh nén giãn
nở trực tiếp:
(Một)
tấm Eutectic
Máy nén
Tụ điện
Cái quạt
(b)
Ống eutectic
Máy nén
Tụ điện
Cái quạt
(c)
tấm Eutectic
Kết nối nhanh
Máy nén
Tụ điện
Cái quạt
từ các phương tiện khác
sang các phương tiện khác
Hình 13.5 Hệ Eutectic. (a) Bố cục của các tấm. Thông thường các tấm được đặt dưới mái nhà. Nếu cần thêm
một tấm nữa, nó có thể được đặt ở bức tường phía sau hoặc phía trước, thường không có cửa (tấm chấm). (b)
Giống như (a), nhưng có ống ở vị trí của các tấm; (c) Các tấm eutectic có máy nén và bình ngưng không nằm
trên bảng (như (a) và (b)) mà tách biệt. Bộ phận làm lạnh riêng biệt có thể cung cấp thức ăn cho nhiều xe
hơn trong cùng một thời điểm.
Machine Translated by Google
15:43
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
282 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
Tường bên trong
thiết bị bay hơi
(di chuyển hoặc cố định)
Hình 13.6 Sơ đồ xe nhiều nhiệt độ hoặc nhiều ngăn.
(a) không gây tiếng ồn trong quá trình phân phát thực phẩm (một số quy định yêu cầu giảm tiếng ồn,
chủ yếu ở các trung
tâm thị trấn); (b) khả năng phục hồi nhanh chóng nhiệt độ môi trường khi cửa được mở để
tính hoặc dỡ hàng;
(c) độ tin cậy cao: vì năng lượng được lưu trữ trong một hệ thống thụ động nơi xảy ra sự cố cơ học
không thể ngăn chặn sự giải phóng năng lượng.
Ngoài ra, đây còn là hai vấn đề đặc biệt:
(a) trọng lượng cao hơn và độ ổn định của xe thấp hơn, do hệ thống eutectic (các tấm hoặc ống được
nối với nóc: trọng tâm của xe được dịch chuyển lên trên); (b) thời gian vận hành hạn chế
(khi toàn bộ dung dịch đã thay đổi pha, cần phải dừng lại để làm đông lại dung dịch).
Việc làm lạnh lại có thể đạt được bằng một thiết bị nén hơi trên tàu, nó chỉ có thể hoạt động khi
được cấp điện bằng nguồn điện chính hoặc có thể là một hệ thống làm lạnh riêng biệt có thể làm lạnh
lại một hoặc nhiều phương tiện cùng một lúc (Wenk, 1976).
Hệ thống nén hơi có thể hoạt động với chất làm lạnh tiêu chuẩn hoặc với chất làm lạnh mới hơn như
CO2.
13.2.5 Xe có nhiều ngăn
Xe nhiều ngăn có thể vận chuyển các sản phẩm đông lạnh và/hoặc tươi bằng cách vận hành nhiều thiết
bị bay hơi ở nhiệt độ bay hơi khác nhau (hoặc nếu cần). Ưu điểm của những phương tiện này là các
ngăn khác nhau có thể được sạc hoặc xả riêng biệt sao cho ngăn được mở không ảnh hưởng đến các ngăn
khác vẫn đóng (Hình 13.6).
13.3 TẢI NHIỆT
Tải nhiệt trong phương tiện vận chuyển thực phẩm đông lạnh là do:
a) chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong xe. Để bù đắp cho sự chênh lệch nhiệt độ này cần
có giá trị K thấp , điều này sẽ giúp bộ phận làm lạnh duy trì mức tiêu thụ năng lượng ổn định;
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
Vận chuyển thực phẩm đông lạnh 283
(b) tải nhiệt thực tế trên xe rất khác so với tải nhiệt được sử dụng trong các thử nghiệm tiêu
chuẩn: không chỉ nhiệt độ bên ngoài có thể cao hơn +30
C được sử dụng trong các thử nghiệm
mà bức xạ mặt trời cũng không phải là một phần của bài kiểm tra tiêu chuẩn. Bức xạ mặt trời
có thể trực tiếp hoặc gián tiếp (từ các bức tường xung quanh và mặt đất). Ảnh hưởng của bức
xạ đặc biệt cao khi xe dừng lại và tốc độ không khí bên ngoài thấp: khi xe chuyển động, hệ
số truyền nhiệt bề mặt cao làm giảm hiệu ứng bức xạ lên xe (Panozzo và Cortella, 2006);
(c) tốc độ không khí bên ngoài và bên trong thùng chứa có thể thay đổi giá trị K thực tế so với
giá trị được kiểm tra, thường làm tăng giá trị. Tốc độ không khí trong các thử nghiệm tiêu
chuẩn là 1–2 m /s, trong khi tốc độ không khí bên ngoài trên đường có thể là
20
30 m /s; (d) không khí ấm bên ngoài có thể lọt vào xe trong quá trình vận hành do sự chênh
lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài xe (sự khác biệt này là do áp suất của không khí
giảm ở nhiệt độ thấp mà chủ yếu là do tác động khí động học của không khí). xung quanh xe).
Một hiệu ứng bổ sung là cái gọi là 'bơm' các thành bên không hoàn toàn cứng nhắc và bị uốn
cong và lệch do các dòng xoáy thay thế được hình thành dọc theo các thành bên trong quá trình
vận hành. Hiệu ứng này 'bơm' không khí lạnh ra ngoài và không khí ấm vào (hiệu ứng này rõ
ràng là lớn hơn ở những phương tiện dài) (Bodenheimer; Bachmaier và Bornschlegl, 1965;
Schausberger và cộng sự, 1969 ) ;
(e) khi cửa mở, sự trao đổi giữa không khí bên ngoài và bên trong xảy ra, tạo ra tải nhiệt thẩm
thấu bổ sung cho xe. Hiệu ứng này quan trọng hơn đối với các phương tiện nhỏ hơn chuyên giao
hàng tận nơi và khá không đáng kể đối với các phương tiện vận tải đường dài thường đóng cửa
khi bắt đầu hành trình và chỉ mở khi đến nơi.
13.4 LÃO HÓA
13.4.1 Thùng chứa cách nhiệt
Tầm quan trọng của giá trị K đã được nhấn mạnh trước đây. Sự thay đổi giá trị K theo thời gian
và sự “lão hóa” của vật liệu cách nhiệt là những yếu tố quan trọng không thể đánh giá thấp. Không
thể dự báo tuổi thọ thực của một chiếc xe vì dữ liệu thực nghiệm thay đổi đáng kể và chỉ có thể
thu được đường cong trung bình (Hình 13.7a, b) để giải thích các hiện tượng vật lý cơ bản của
tuổi già (Panozzo và cộng sự; Boldrin và cộng sự ., 1990; Panozzo, 1999; Giuri, 2006).
Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lão hóa là nhiệt độ vận hành trung bình của phương tiện
và do đó, lão hóa trong vận chuyển thực phẩm đông lạnh là nghiêm trọng nhất. Một yếu tố khác là
quãng đường mà xe đi được mỗi năm. Các hiện tượng vật lý của quá trình lão hóa là:
(a) sự di chuyển của không khí bên ngoài vào các ngăn xốp của vật liệu cách điện; (b)
sự di chuyển của khí thổi ra khỏi tế bào: (c) sự
ngưng tụ nước trong tế bào; (d) tổn
thương các tế bào làm biến đổi các tế bào đóng thành các tế bào mở (Klempner và Frisch,
1991).
Trong trường hợp (a) và (b) có lẽ chỉ có hiện tượng đầu tiên là quan trọng đối với các phương
tiện được chế tạo bằng kỹ thuật kẹp: hiện tượng thứ hai quá chậm để có bất kỳ ảnh hưởng đáng kể
nào (Hình 13.7a).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
284 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
120
100
%
80
60
40
20
0
30 100
1
10.000
1.000.000
Năm
(Một)
60
50
%
40
30
20
10
0 0
(b)
5
10
15
20
25
30
Năm
Hình 13.7 Đường cong lão hóa trung bình của xe cách nhiệt. (a) Hình đầu tiên là đường cong lão hóa lý
thuyết của một chiếc xe (thang logarit). Điểm uốn đầu tiên biểu thị lối vào không khí trong các tế bào
polyurethane; điều thứ hai thể hiện sự mất mát chất lỏng thổi ra khỏi tế bào: lý thuyết cho thấy không khí
là yếu tố chính gây ra sự lão hóa. INV % là phần trăm tăng của giá trị K theo thời gian. Nói cách khác,
nếu k0 là giá trị xe mới và kn là giá trị sau n năm thì ta có thể viết k0 = kn[1 + (INV%/100)].
Do đó, INV% = 100[(kn
k0)/k0]. (b) Đường cong (theo thang thời gian tuyến tính) thể hiện thời gian sử
dụng của đường cong (tương ứng với tuổi thọ tiêu chuẩn của phương tiện vận chuyển đông lạnh). (c) Đường
cong được vẽ cùng với các điểm thực nghiệm: dữ liệu có độ phân tán lớn. Sự phân tán này làm cho không thể
dự đoán được tốc độ lão hóa dự kiến cho một mẫu đơn lẻ. Các điểm được ký hiệu bằng ký tự chữ x là giá trị
trung bình của các giá trị thực nghiệm mỗi năm: các điểm này khá khớp với đường cong trung bình.
Các tấm bánh sandwich bao gồm các lớp da chắc chắn (nhựa epoxidic được gia cố bằng sợi thủy tinh hoặc kim loại
tấm) liên kết với lõi bằng vật liệu cách điện (bọt polyurethane, bọt polystyrene).
Trong trường hợp nước ngưng tụ trong tế bào, Hình 13.8 chứng minh rằng không chỉ độ dẫn nhiệt của bọt bị ảnh
hưởng bởi sự ngưng tụ mà còn cả độ dốc của đường cong độ dẫn nhiệt so với nhiệt độ (hiện tượng này tương quan với
độ dốc đặc trưng của đường cong đối với vật liệu rắn, trong trường hợp cụ thể này là băng).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
Vận chuyển thực phẩm đông lạnh 285
150
Mẫu số 3897
Hệ số tương quan 0,382
V%
)
N(
I
100
50
0
0
5
10
(c)
15
20
25
Tuổi)
Hình 13.7 (tiếp theo).
1.2
1,15
)uề
ti
ộh
mc
(
1.1
E
tệ
ni
ếh
n
ỷn
ệ
i
ổ
ộ
ẫ
T
l
b
đ
d
1,05
D
1
C
0,95
B
MỘT
0,9
50
45
40
35
30
Nhiệt độ (°C)
Hình 13.8 Đường cong A và B tham chiếu đến các mẫu mới (một tấm trần và một thùng chứa cuộn mới): độ dốc
là dương (độ dẫn nhiệt của khí trong tế bào chiếm ưu thế). Các đường cong C và D đề cập đến
mẫu có độ tuổi thấp: độ dốc dương nhưng đang giảm dần. Đường cong E đề cập đến một thùng chứa cuộn cũ:
độ dốc âm (độ dẫn nhiệt của băng trong tế bào là chiếm ưu thế và độ dốc của băng là
tiêu cực).
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
286 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
13.4.2 Bộ làm lạnh
Trong thực tế, hiệu suất của các thiết bị làm lạnh giảm dần theo thời gian và có thể chủ yếu là do thiếu
bảo trì các thiết bị này, một tình huống có thể khắc phục được. Chỉ một phần trăm nhỏ sự xuống cấp là
do sự lão hóa thực sự không thể khắc phục được của các thiết bị (Hình 13.9).
Trong mọi trường hợp, nếu một chương trình bảo trì tốt được thực hiện thì sự lão hóa của thiết bị làm
lạnh sẽ chỉ là một phần nhỏ của sự lão hóa của lớp cách nhiệt (Hình 13.10) (Panozzo và cộng sự, 2003 ) .
13.5 SO SÁNH VẬN CHUYỂN SẢN PHẨM TƯƠI VÀ ĐÔNG LẠNH
Sự khác biệt chính giữa sản phẩm tươi và đông lạnh là sản phẩm tươi (trái cây, rau củ, phô mai chưa
chín hoàn toàn) thường có điện tích trao đổi chất (điện tích này tăng dần khi nhiệt độ tăng) trong khi
thực phẩm đông lạnh không có điện tích bổ sung. Do đó, hàng tươi phải được thông gió theo cách có thể
thông gió đến mọi bộ phận của hàng hóa để nhiệt độ không tăng ở bất kỳ vị trí nào. Ngược lại, hàng đông
lạnh phải càng nhỏ gọn càng tốt và chỉ cần lưu thông không khí đến bề mặt bên ngoài của hàng hóa nhỏ
gọn. Quán tính nhiệt của hàng đông lạnh lớn nên không khí được thông gió bên trong xe chỉ có nhiệm vụ
loại bỏ nhiệt truyền qua lớp cách nhiệt từ bên ngoài xe.
Tiêu chuẩn thử nghiệm yêu cầu nhiệt độ của phương tiện vận chuyển không được cao hơn
20
C.
Nếu phương tiện vận chuyển duy trì điều kiện giống như nhiều kho lạnh, nhiệt độ vận chuyển sẽ là
đến
30
25
C
C. Tình huống này ngụ ý rằng giá trị K phải thấp hơn mức quy định của tiêu chuẩn và phải xem
xét đến việc mất hiệu suất của bộ làm lạnh ở nhiệt độ thấp hơn (Hình 13.11 hiển thị đường cong điển hình
của công suất và COP của bộ làm lạnh) .
13.6 TIÊU CHUẨN VÀ PHÂN LOẠI
Tiêu chuẩn được sử dụng nhiều nhất là 'Bình chứa nhiệt' ISO 1492 cung cấp dữ liệu về tính chất cơ học
của bình chứa, các đặc tính nhiệt như giá trị K của bình chứa và tốc độ rò rỉ không khí của nó. Mức độ
rò rỉ không khí được sử dụng để hiệu chỉnh giá trị K. Tiêu chuẩn này là cơ sở cho nhiều đăng ký chứng
nhận và thử nghiệm.
ATP (Thỏa thuận về vận chuyển quốc tế thực phẩm dễ hỏng và về các thiết bị đặc biệt được sử dụng cho
việc vận chuyển đó) là một thỏa thuận quốc tế. Hiệp ước hiện đã được ký kết bởi các quốc gia châu Âu
sau: Albania, Áo, Belarus, Bỉ, Bosnia và Herzegovina, Bulgaria, Croatia, Cộng hòa Séc, Đan Mạch, Estonia, Phần Lan, Pháp, Georgia, Đức, Hy Lạp, Hungary, Ireland , Ý, Latvia, Litva, Luxembourg, Monaco,
Montenegro, Hà Lan, Na Uy, Ba Lan, Bồ Đào Nha, Romania, Liên bang Nga, Serbia, Slovakia, Slovenia, Tây
Ban Nha, Thụy Điển, Cộng hòa Macedonia thuộc Nam Tư cũ và Vương quốc Anh. Các quốc gia ngoài châu Âu
sau đây cũng đã ký ATP: Azerbaijan, Kazakhstan, Maroc, Tunisia, Hoa Kỳ, Moldova và Uzbekistan. Thụy Sĩ
đã ký Hiệp định nhưng chưa phê chuẩn. Ở Châu Âu, Iceland, Malta, Síp và Ukraine cho đến nay vẫn chưa ký
Thỏa thuận.
Văn bản được lưu giữ tại Liên hợp quốc ở New York và những thay đổi được thảo luận hàng năm tại một
hội nghị quốc tế ở Geneva. Mặc dù ATP chỉ bắt buộc đối với các quốc gia
Machine Translated by Google
15:43
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
10000
8000
R =
Công suất hiệu quả
Sức chứa giả định
R = 1
g)
t
h
u
ấW
m
n
ệ
ả
ô(
à
ạ
i
u
C
s
l
h
q
6000
4000
R = 0,5
2000
R = 0,25
2000
0 0
4000
6000
8000 10000
Công suất làm lạnh danh định (W)
5000
R =
4000
Công suất hiệu quả
Sức chứa giả định
R = 1
g)
t
h
u
ấW
m
n
ệ
ả
ô(
à
ạ
i
u
C
s
l
h
q
3000
2000
1000
0
R = 0,5
0
1000
2000
3000
4000
5000
Công suất làm lạnh danh định (W)
(Một)
1,25
)uềihcA(
1.2
/ag
hn
ĩ
t
u
hụ
ấ
ệ
ad
g
ô
u
i
n
C
s
h
1,15
1.1
1,05
1
(b)
024
6
số 8
10
Tuổi)
Hình 13.9 Tốc độ lão hóa của thiết bị làm lạnh. (a) Tỷ lệ giữa công suất danh nghĩa và công suất đo được
rất thấp (khoảng 0,25 đối với xe FNA và 0,5 đối với xe FRC). Các thí nghiệm cho thấy việc thiếu bảo trì
là nguyên nhân quan trọng nhất của sự lão hóa. Khi việc bảo trì được thực hiện chính xác, số liệu sẽ thấp
hơn. (b) Các điểm thí nghiệm và đường ngoại suy về độ lão hóa của thiết bị làm lạnh sau khi bảo trì.
287
Machine Translated by Google
15:43
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
288 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
35
30
Đường cong lão hóa cho xe
được thử nghiệm của Ý
25
20
o%
a
)
ự(
ã
ó
S
l
h
Đường cong lão hóa
cho các thiết bị làm lạnh
15
10
5
0
0
3
6
9
Tuổi)
Hình 13.10 So sánh giữa tốc độ lão hóa của phương tiện cách nhiệt và thiết bị làm lạnh.
đã ký kết Hiệp định, nó đang trở thành một tiêu chuẩn trên thực tế và nhiều quy định quốc gia
đều bắt nguồn từ văn bản cơ bản. ATP quy định các phép đo ở trạng thái ổn định của giá trị K
và công suất làm lạnh của thiết bị làm lạnh cũng như các quy trình cụ thể để
bảo trì phục vụ các xe cũ.
Sau khi được EU phê duyệt vào năm 1992, hai chỉ thị mới, phần chính của chúng
các chỉ thị đã được đưa vào văn bản ATP. Tuy nhiên, các triết lý của ATP và của
các chỉ thị của EU thì khác; ATP tập trung vào các đặc tính vật lý của vận tải
2
1.8
1.6
y = 0,0316x + 1,1586
1.4
POC
1.2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
40
30
20
10
0
10
Nhiệt độ không khí đầu ra (° C)
Hình 13.11 Đường cong điển hình của hệ số hiệu suất (COP) của thiết bị làm lạnh so với đầu ra
nhiệt độ không khí.
20
30
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
Vận chuyển thực phẩm đông lạnh 289
phương tiện vận chuyển trong khi các chỉ thị chỉ xem xét nhiệt độ của thực phẩm trong quá trình
vận chuyển và hệ thống được sử dụng để đo lường chúng.
Tiêu đề đầy đủ của hai chỉ thị là:
Chỉ thị 92/1/EEC của Ủy ban (OJ L34, p28, 2/11/1992) ngày 13 tháng 1 năm 1992 về giám sát
nhiệt độ trong các phương tiện vận chuyển, lưu kho và bảo quản thực phẩm đông lạnh nhanh
dành cho tiêu dùng của con người
Chỉ thị 92/2/EEC của Ủy ban (OJ L34, trang 30, 2/11/1992) ngày 13 tháng 1 năm 1992 quy định
quy trình lấy mẫu và phương pháp phân tích của Cộng đồng Châu Âu nhằm kiểm soát chính thức
nhiệt độ của thực phẩm đông lạnh nhanh dành cho người tiêu dùng
Việc phân loại ATP cho thực phẩm đông lạnh là:
Bảng 13.2
IR
Xe gia cố cách nhiệt
K bằng hoặc thấp hơn
0,4 W m 2 K 1
FRC
Làm lạnh cơ học
K bằng hoặc thấp hơn
0,4 W m 2 K 1
xe gia cố cách nhiệt
Công suất làm lạnh lớn
hơn:
1,35 KS T;
1,75 KS T
RRC
Xe gia cố cách nhiệt
lạnh
K bằng hoặc nhỏ hơn
0,4 W m 2 K 1
Kho năng lượng phải được
đủ để duy trì nhiệt độ
đầu vào dưới
20
C
trong ít nhất 12 giờ,
với nhiệt độ
bên ngoài = +30 C và
nguồn nhiệt bên
trong = 1,35 T
Ghi chú: K là hệ số truyền nhiệt tổng thể; S là bề mặt trung bình của thùng chứa.
T là chênh lệch giữa nhiệt độ trung bình bên trong và bên ngoài trong quá trình thử nghiệm.
13.7 HỆ THỐNG GIAO THÔNG
Hàng đông lạnh có thể được vận chuyển bằng đường bộ, đường sắt, đường thủy hoặc đường hàng không. Có thể có các hệ thống cụ
thể hoặc hệ thống đa phương thức.
Trong trường hợp đầu tiên, chúng ta có thể có xe tải, toa xe, tàu thủy, v.v.; trong trường hợp thứ hai, chúng ta có khác nhau
các loại thùng chứa.
13.7.1 Vận tải đường bộ
Các loại xe tải khác nhau có thể được chia thành (DIN 8959, 2000):
(a) vận chuyển khoảng cách ngắn, (b)
vận chuyển khoảng cách trung
bình (c) vận chuyển đường dài.
Trong trường hợp (a), phương tiện vận chuyển này có đặc điểm là các phương tiện ngắn được dành
cho việc vận chuyển từ kho lạnh cuối cùng đến tủ trưng bày trong siêu thị và cửa hàng thực phẩm.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
290 Khoa học và công nghệ thực phẩm đông lạnh
hoặc trực tiếp đến nhà. Đối với nhiều loại thực phẩm được bảo quản ở nhiệt độ thấp, hệ thống đĩa eutectic
thường được sử dụng.
Trong trường hợp (b), phương tiện có chiều dài trung bình thường được chọn (ví dụ: 6–8 m) và những phương
tiện này vận chuyển thực phẩm từ nhà sản xuất đến kho hoặc từ cửa hàng này sang cửa hàng khác. Hệ thống làm
lạnh nén cơ học chủ yếu được sử dụng trong loại hình vận tải này.
Trong trường hợp (c), sơ mi rơ moóc là phương tiện được ưu tiên và có thể chở tối đa 33 pallet. Khả năng
vượt qua giới hạn này dường như không thực tế trừ khi kích thước tối đa của xe tải được thay đổi đáng kể (xem
Phần 12.2.1).
Sơ mi rơ moóc là loại rơ moóc không có trục trước. Phần lớn trọng lượng của nó được đỡ bởi máy kéo đường
bộ. Sơ mi rơ moóc được trang bị các chân có thể hạ xuống để đỡ khi tháo móc khỏi máy kéo. Chiều dài tiêu
chuẩn tối đa của thùng chứa cách nhiệt là 13,60 m (cùng với bộ phận làm lạnh).
Loại phương tiện vận tải này có thể hoạt động trên những khoảng cách dài hoặc trung bình và thường có thể
nạp hoặc xả một phần hàng hóa ở các giai đoạn trong suốt hành trình. Những hệ thống hậu cần khác nhau này
được minh họa trong hình. 13.12a–d. Thông thường, hành trình được tối ưu hóa theo quan điểm hậu cần bằng hệ
thống liên lạc như GSM hoặc tương tự hoặc hệ thống liên lạc vệ tinh (Hình 13.13).
13.7.2 Vận tải đường sắt
Sự khác biệt chính giữa vận tải đường bộ và đường sắt được thể hiện trong Bảng 13.2.
Đối với vận tải đường sắt, các toa xe được làm lạnh bằng năng lượng cơ học hoặc năng lượng dự trữ.
Cơ làm lạnh cho từng toa xe đơn là công nghệ chiếm ưu thế. Trước đây, hệ thống cấp điện cho các thiết bị làm
lạnh đơn lẻ trong mỗi toa xe từ toa xe trung tâm đều sử dụng dầu diesel làm nhiên liệu (Berecnchtein và
Sapozhnikov, 1975). Một hệ thống cũ khác dựa trên nước đá (được chứa trong hai ngăn ở hai đầu toa xe).
Nó có một số lợi thế:
(a) trách nhiệm pháp lý
lớn hơn; (b) bảo trì thấp
hơn; (c) khả năng thay thế tuyệt đối;
(d) khả năng được cung cấp CO2 rắn, trở thành phương tiện vận chuyển đông lạnh mà không có bất kỳ thay đổi nào
thực phẩm.
Sự khác biệt chính với vận tải đường bộ được trình bày trong Bảng 13.3.
13.7.3 Vận tải đường thủy
Có sự phân biệt giữa vận tải đường thủy nội địa (sông, kênh, hồ) và đường biển.
Hình thức vận tải đường thủy thông dụng nhất là vận tải đường biển. Trong trường hợp này, tàu có thể được
cách nhiệt và làm lạnh (và đó là trường hợp của phương tiện vận tải đông lạnh đầu tiên trên thế giới) hoặc
có thể là tàu container. Một hệ thống kỳ lạ đang được sử dụng ở Venice (Hình 13.14), nơi tất cả việc vận
chuyển được thực hiện bằng đường thủy. Những chiếc thuyền chở thực phẩm đông lạnh có hộp cách nhiệt (trong
một số trường hợp còn có cả tủ lạnh) được chế tạo theo công nghệ tương tự như phương tiện giao thông đường
bộ. Hộp không phải là hình song song thông thường (mái được tạo thành bởi hai mặt phẳng nghiêng) và các cửa
đều nằm trong mái.
Machine Translated by Google
BLUK139-Evans Ngày 6 tháng 2 năm 2008
15:43
FRC
AI
NN
F
AI
NN
F
(Một)
CRF
CRF
FRC
(b)
FRC
(c)
Hình 13.12 Các sơ đồ vận chuyển thực phẩm đông lạnh khác nhau. (a) Lưu hành tiêu chuẩn sơ mi rơ moóc của các chủ
sở hữu khác nhau cho các nhà sản xuất, cửa hàng và cửa hàng khác nhau. (b) Lưu thông điển hình cho xe nhiều khoang:
thể hiện rõ sự đơn giản hóa hậu cần. (c) Việc luân chuyển các thùng chứa dạng cuộn: chỉ giai đoạn giao hàng đến
các cửa hàng được thay đổi tùy theo tình huống (a). (d) Lưu thông điển hình đối với các phương tiện giao hàng tận nhà.
Chủ phương tiện đồng thời là người sản xuất thực phẩm đông lạnh hoặc phương tiện được phục vụ độc quyền cho người
sản xuất. (e) Chú giải cho các sơ đồ trước đó.
291