Các quá trình nhiệt

CHƯƠNG 4: CÁC QUÁ TRÌNH NHIệT


4.1. Quá trình đun nóng :
4.1.1. Bản chất, mục đích và phạm vi sử dụng:
Bản chất: Đun nóng là một quá trình rất phổ biến trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm ,nó có tác dụng làm tăng tốc độ các phản ứng hóa học, ngoài ra đun nóng còn là một phương tiện cần thiết để thực hiện các quá trình khác như cô đặc, chưng cất v. v..
Mục đích công nghệ:
- Chuẩn bị: Trong thực tế có khi việc tiến hành đun nóng chỉ nhằm mục đích chuẩn bị cho các quá trình khác. Ví dụ: để bóc vỏ cam người ta thường chần trong nước sôi trong thời gian 5-10 phút, đun nóng trước khi cô đặc sản phẩm lỏng để quá trình bốc hơi nước nhanh hơn. Đun nóng sản phẩm trtước khi vào hộp để ghép mí nhằm mục đích bài khí.
- Khai thác: quá trình đun nóng có thể làm tăng hiệu suất thu nhận sản phẩm từ một loại nguyên liệu nào đó. Ví dụ ở nhiệt độ 60-70oC sẽ làm tăng khả năng hoạt động của amylaza làm cho khả năng thuỷ phân tinh bột cao hơn để thu lượng đường cao hơn. Nhiệt độ cao có thể làm tăng khả năng trích lycác chất hoà tan, tăng hiêuu suất ép, tăng sự hoà tan chất màu...
- Chế biến: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao nhiều loại nguyên liệu bị biến đổi về cấu trúc, tính chất hoá học, vật lý... làm cho chất lượng nguyên liệu biến đổi hẳn. Những biến đổi về chất lượng có thể xấu đi hoặc tốt hơn. Trong CNTP người ta lợi dụng những biến đổi tốt của chất lượng để tạo ra sản phẩm có ích.
- Bảo quản: Khi nguyên liệu được đun nóng ở nhiệt độ trên 70oC sẽ làm vô hoạt các en zim có trong nguyên liệu, ngăn ngừa những biến đổi xấu.Nhiệt độ cao hơn 90oC có thể tiêu diệt vi sinh vật có trong thực phẩm. Do đó trong chế biến thực phẩm thường đun nóng sản phẩm ở nhiệt độ và thời gian nhất định nhằm tiêu diệt vi sinh vật , ngăn ngừa sự hư hỏng sản phẩm. Đó là các quá trình thanh trùng nhiệt.
- Hoàn thiện: Một số thực phẩm thường tồn tại ở dạng bán thành phẩm, để có thể sử dụng được cần phải qua công đoạn đun nóng để hoàn thiện sản phẩm, làm cho sản phẩm chín.
Trong thực tế quá trình đun nóng thường được thực hiện kết hợp với quá trình thanh trùng tiêu diệt vi sinh vật và làm chín sản phẩm.
4.1.2. Những biến đổi của vật liệu, sản phẩm trong quá trình đun nóng:
1, Biến đổi vật lý:
- Sự biến đổi về nhiệt độ: trong quá trình đun nóng do sự chênh lệch về nhiệt độ giữa môi trường đun nóng và vật liệu nhiệt độ trong vật liệu tăng dần lên. Tốc độ tăng nhiệt độ chậm dần từ ngoài vào trung tâm do khoảng cách giữa chúng và nguồn nhiệt xa dần. Những điểm có cùng khoảng cách đến nguồn nhiệt thì có nhiệt độ bằng nhau. Do vậy trong vật liệu sẽ hình thành trường nhiệt độ tróng đó lớp ngoài cùng có nhiệt độ cao nhất, tâm vật liệu có nhiệt độ thấp nhất.
- Nếu vật liệu là dạng chất lỏng thì truyền nhiệt chủ yếu bằng đối lưu, là chất rắn thì truyền nhiệt chủ yếu là dẫn nhiệt, dạng bán chất lỏng thì cả hai.
- Khi đun nóng, vật liệu có thể biến đổi về trạng thái tồn tại - chuyển pha. Phần lớn các chất rắn hoặc sệt có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt độ của môi trường đun nóng thì trạng thái của chúng có thể chuyển sang pha lỏng hoặc bán lỏng (mỡ, bơ...) Tuy nhiên đối với nhiều loại vật liệu dạng rắn do nhiệt độ đun nóng không đủ cao hoặc do đặc tính lý hoá của chúng mà khi đun nóng không xãy ra hiện tượng chuyển pha (thịt, cá, rau, quả...).
- Sự thay đổi thể tích: Thể tích của vật liệu có thể tăng lên khi đun nóng, tuy nhiên có nhiều trường hợp khi đun nóng thể tích vật liệu giảm đi. Đó là hiện tượng xãy ra khi đun nóng các nguyên liệu có cấu trúc xốp, có chứa nhiều khí trong gian bào (rau, quả...)
2. Biến đổi hoá lý, hoá học:
Các chỉ tiêu hoá lý của vật liệu như độ nhớt, độ hoà tan... cũng dễ bị thay đổi do nhiệt độ cao. Cụ thể: độ hoà tan tăng, độ nhớt giảm. Đối với các phản ứng hoá học như thuỷ phân, trung hoà, polime, ôxy hoá.. thì nhiệt tăng kéo theo tốc độ phản ứng tăng.
Kết quả của sự xúc tiến các phản ứng hoá học là sự biến đổi các thành phần hoá học trong vật liệu. Một số chất được tạo thành sẽ làm tăng chất lượng sản phẩm nhưng nhiều trường hợp làm giảm hàm lượng các chất có ích và tạo thành một số chất gấy ảnh hưởng xấu đến mùi, vị, màu sắc của sản phẩm.
3. Biến đổi hoá sinh và vi sinh:
Đối với enzim và vi sinh vật luôn có khoảng nhiệt độ tối thích (amylaza hoạt động mạnh ở 60-70OC, vi sinh vật hoạt động mạnh ở 37-40oC. Nếu tăng dần nhiệt độ môi trường cao hơn nhiệt độ tối thích thì hoạt động của enzim và vi sinh vật sẽ giảm dần đến vô hoạt hoàn toàn. Nhiệt độ cao cũng sẽ làm giảm tác dụng của các chất độc có trong sản phẩm do đó sẽ an toàn hoan cho người sử dụng.
4. Biến đổi cấu trúc tế bào:
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao chât nguyên sinh trong tế bào bị đông tụ, màng tế bào bị phá huỷ làm mất tính bán thẩm thấu, không khí và hơi nước trong các gian bào thoát ra ngoàilàm cho cấu trúc toàn khối trở nên chặt, mềm.
5. Biến đổi cảm quan:
Thay đổi màu sắc: Đun nóng dẫn đến sự thay đổi màu sắc vật liẹu do nhiều nguyên nhân khác nhau. Có khi nhờ đun nóng mà màu sắc vật liệu tốt lên hoặc giữ được màu tự nhiên ban đầu. Đó là trường hợp chần rau quả (nhiệt độ chần làm mất hoạt tính của các enzim phân huỷ hoặc chất tạo màu như: poliphenoloxydaza, clorophilaza...)
Đun nóng có thể làm cho màu của các sản phẩm đã sunfit hoá trở lại bình thường sau khi bị mất màu do tác dụng của H2SO3. Ngược lại quá trình đun nóng cũng có thể làm thay đổi màu tự nhiên của các sản phẩm như tạo màu hồng trong nước chanh, cam, chuối hay màu nâu saamx trong các sản phẩm bột cà chua, bột ớt...
Thay đổi mùi vị: Nhiệt độ đun nóng có thể dẫn đến sự thay đổi mùi vị theo hai chiều hướng khác nhautuỳ theo vật liệu. Đối với các sản phẩm trước khi đun nóng có chứa các chất gây mùi, vị không tốt ( vị đắng trong măng, vị mngái trong đậu nành, mùi tanh của cá, thịt...) đun nóng sẽ làm mất mùi vịu đó làm cho chất lượng sản phẩm tốt hơn. Cón đối với sản phẩm có mùi vị tự nhiên tốt sau khi đun đều ít nhiều sẽ giảm mùi vị do các chất thơm hoặc chất gây vị tốt bay hơi hoặc bị phân huỷ.
4.1.3. Phương pháp thực hiện:
1. Nguồn nhiệt:
Nhiệt năng dùng để đun nóng có thể tạo ra bằng nhiều phương pháp khác nhau và từ những nguồn nhiệt khác nhau. Có thể dùng nhiệt ngay từ nguồn nhiệt trực tiếp như: khói lò, dòng điện, có khi dùng chất tải nhiệt trung gian như: hơi nước, nước quá nhiệt, dầu khoáng, các chất hữu cơ có nhiệt độ sôi cao...
Ngoài ra người ta còn dùng nhiệt của khí thải hoặc chất lỏng thải có nhiệt độ sôi cao.
Mỗi chất tải nhiệt đều có ưu điểm và nhược điểm nhất định, do đó tùy trường hợp cụ thể mà ta lựa chọn cho thích hợp. Khi lựa chọn cần chú ý các điều kiện quan trọng sau:
- Nhiệt độ đun nóng và khả năng điều chỉnh nhiệt độ ;
- Ap suất hơi bão hòa và độ bền do ảnh hưởng của nhiệt độ ;
- Độ độc và tính hoạt động hóa học ;
- Độ an toàn khi đun nóng (không cháy ,nổ v.v...);
- Rẻ và dể tìm.
2. Sơ lược về các phương pháp đun nóng .
a, Đun nóng bằng hơi nước bão hòa :
Phương pháp đun nóng bằng hơi nước bão hòa được ứng dụng rộng rải trong cuộc công nghiệp hóa học , nó có những ưu điểm sau:
- Hệ số cấp nhiệt lớn (  10000 :15000 W/m2độ) do đó bề mặt truyền nhỏ, nghĩa là kích thước thiết bị gọn hơn các thiết bị đun nóng bằng chất tải nhiệt khác.
- Lượng nhiệt cung cấp lớn (tính theo một đơn vị chất tải nhiệt ) vì đó là lượng nhiệt tỏa ra khi ngưng tụ hơi.
- Đun nóng dược đồng đều vì hơi ngưng tụ trên toàn bộ bề mặt truyền nhiệt ở nhiệt độ không đổi.
- Dể điều chỉnh nhiệt độ đun nóng bằng cách điều chỉnh áp suất của hơi.
- Vận chuyển xa được dể dàng theo đường ống.
Nhược điểm chính của hơi nước là không thể đun nóng được ở nhiệt độ cao, vì nếu nhiệt độ hơi càng tăng thì áp suất hơi bão hòa càng tăng , đồng thời ẩn nhiệt bay hơi cũng giảm. Ví dụ hơi nước bão hòa ở 3500C, áp suất là 180 at .Ở 3740C (nhiệt độ tới hạn) áp suất là 225 at và ẩn nhiệt bay hơi bằng 0 (r = 0). Do đó khi tăng nhiệt độ thì thiết bị sẽ phức tạp thêm , hiệu suất sử dụng nhiệt cũng giảm . Vì vậy phương pháp đun nóng bằng hơi nước bão hòa chỉ sử dụng tốt nhất trong trường hợp đun nóng không quá 1800C.
b) Đun nóng bằng khói lò :
Đun nóng bằng khói lò được dùng rất phổ biến , nhất là trong hoàn cảnh nước ta hiện nay , phương pháp này có thể đạt được nhiệt độ trên 10000C. Khói lò được tạo thành khi đốt cháy các nhiên liệu rắn ,lỏng hoặc khí trong các lò đốt .
Ưu điểm chủ yếu của phương pháp đun nóng bằng khói lò là có thể tạo được nhiệt độ cao ,nhưng nó có nhiều nhược điểm :
- Hệ số cấp nhiệt rất nhỏ (không quá 100W/m2.độ ) do đó thiết bị cồng kềnh .
- Nhiệt dung riêng thể tích nhỏ nên đòi hỏi phải dùng một lượng khói rất lớn để làm việc .
-Đun nóng không dược đồng đều vì khói lò vừa cấp nhiệt vừa nguội đi ;
-Khó điều chỉnh nhiệt độ đun nóng nên dể có hiện tượng quá nhiệt từng bộ phận và gây ra phản ứng phụ không cần thiết ;
cháy ,dể bay hơi thì không an toàn ;
-Khói lò thường có bụi và khí độc của nhiên liệu (nhất là nhiên liệu rắn) do đó khi đun nóng gián tiếp bề mặt truyền nhiệt sẽ bị bám cặn , còn đun nóng trực tiếp thì cũng bị hạn chế ;
-Nếu đun nóng các chất dể cháy ,dể bay hơi thì không an toàn ;
-Trong khói luôn luôn có một lượng ô xi dư (nhất là khi điều chỉnh nhiệt độ của khói bằng cách trộn thêm không khí ngoài trời ), ở nhiệt độ cao khi tiếp xuc với thiết bị sẽ ôxi hóa kim loại làm hỏng thiết bị ;
-Hiệu suất sữ dụng nhiệt thấp, lớn nhất là 30 %.
c)Đun nóng bằng dòng điện :
Đun nóng bằng dòng điện có thể tạo được nhiệt độ rất cao (đến 3200C) mà các phương pháp khác không thực hiện được , diều chỉnh nhiệt độ dể và chính xác, hiệu suất rất cao có thể đạt được đến 95% điện tiêu hao. Nhưng đun nóng bằn dòng điện cũng có nhược điểm là thiết bị phức tạp giá thành cao cho nên nó chưa được sử dụng rộng rải .
d)Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt :
Khi cần đun nóng ở nhiệt độ lớn hơn 1800C người ta thường dùng các chất tải đặc biệt như :nước quá nhiệt , chất lỏng có nhiệt độ sôi cao và áp suất hơi bão hòa nhỏ ,không bị phân hủy ở nhiệt độ cao .Các chất tải nhiệt hửu cơ thường dùng là điphênyl , ête dipheenyl, hổn hợp ơtecti của điphênyl và ête điphênyl, hỗn hợp các muối, các kim loại nóng chảy...
Thoạt tiên dùng khói lò hoặc dòng điện để đun nóng chất tải nhiệt, sau đó các chất tải nhiệt này ở trạng thái lỏng hoặc hơi truyền nhiệt cho vật liệu cần đun nóng.
e ) Đun nóng bằng khí thải và chất lỏng thải:
Đây là một phương pháp đun nóng tiết kiệm, tận dụng nhiệt tronh khí thỉa hoặc chất lỏng thải ra từ các nhà máy, xí nghiệp mà nhiệt độ của nó còn cao.
3. Đun nóng bằng hơi nước
3.1. Đun nóng bằng hơi nước trực tiếp
4.2. CHẦN, HẤP, LÀM HÉO NGUYÊN LIỆU
Trong quá trình chế biến đồ hộp, nhiều loại nguyên liệu trong chế biến sơ bộ bằng cơ học, cũng như trước khi cho vào bao bì được xử lý bằng nhiệt. Người ta nhúng nguyên liệu vào nước hay dung dịch, hay xử lý nguyên liệu bằng hơi nước, tùy theo tính chất nguyên liệu và yêu cầu chế biến, ở nhiệt độ 75 – 100 độ C, trong thời gian 3 - 15 phút.
- Chần: là quá trình nhúng nguyên liệu vào nước nóng hay vào các dung dịch nóng của muối ăn, đường, axit…
- Hấp: Là quá trình xử lý nguyên liệu bằng hơi nước bảo hòa.
- Làm héo: Là quá trình xử lý nguyên liệu bằng không khí nóng, nó thường dùng trong sản xuất chè.
* Mục đích của quá trình
Tùy theo loại nguyên liệu và mục đích sản xuất mà mục tiêu của các quá trình này cũng khác nhau, nhưng có thể tóm tắt các mục đích chủ yếu sau:
+ Đình chỉ các quá trình sinh hóa trong nguyên liệu, đình chỉ hoặc tiêu diệt các hệ Enzim, đặc biệt enzim oxy hóa gây hiện tượng làm đen sản phẩm do tạo nên flobafen dưới xúc tác của các enzim oxy hóa khử như: feroxydaza và polyfenoloxydaza.
+ Tiêu diệt các vi sinh vật có trong nguyên liệu hay sản phẩm để hạn chế những biến đổi có hại xảy ra trong quá trình chế biến tiếp theo.
+ Làm thay đổi tính chất cơ - hóa - lý của nguyên liệu tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chế biến:
Ví dụ:
- Protopectin chuyển thành pectin hòa tan tạo điều kiện dễ dàng bóc vỏ các loại quả và củ.
- Trong sản xuất chè thì pectin hòa tan lại làm tăng chất lượng nước trà.
- Protid trong nguyên liệu thịt và cá bị đông tụ sẽ làm cho sản phẩm rắn, chắc, veo lại, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình công nghệ.
- Đối với nguyên liệu thực vật, protit của nguyên sinh chất bị biến tính làm tăng tính thẩm thấu của màng tế bào, do đó khi ép nước rau quả dịch chiết dễ dàng thoát ra hơn và ngược lại các chất hòa tan ở ngoài dễ ngấm vào khi cần thiết như: trong sản xuất mức quả, quả dầm dấm…
- Đối với các nguyên liệu chứa nhiều tinh bột như đậu, ngô khô…có khả năng hút nước mạnh khi chần, thể tích nguyên liệu tăng lên do trương nở, do đó nó không hút nước cốt nhiều trong đồ hộp, đảm bảo tỷ lệ cái và nước theo quy định, đồng thời tránh hiện tượng biến dạng hộp do nguyên liệu trương nở sau khi ghép kín và thanh trùng.
- Làm cho nguyên liệu thực vật mềm ra, bớt giòn dễ dàng cho quá trình vò, chà, xát,…giảm phế liệu.
+ Đuổi bớt không khí có trong gian bào của nguyên liệu, do đó tránh được các hiện tượng:
- Tạo thành nhiều bọt trong quá trình cô đặc và bốc hơi.
- Tránh được sự phồng hộp khi thanh trùng do không khí trong hộp gây ra.
- Tránh sự oxy hóa tiếp tục, các chất dinh dưỡng của sản phẩm.
+ Làm cho nguyên liệu có màu sắc thích hợp
+ Loại trừ một số mùi vị không thích hợp là những chất dễ bay hơi, có mùi khó chịu hay vị đắng, thường là các hợp chất có chứa lưu huỳnh có ở củ cải, cà tím, măng, da của gà vịt, v.v…Chần sẽ làm giảm được vị đắng của măng và vị quá cay của ớt.
* Yêu cầu kỹ thuật
- Tùy theo yêu cầu của chế biến và tính chất của nguyên liệu mà nhiệt độ của các quá trình này nằm trong khoảng 65…1000C thời gian từ 03…25 phút.
- Nếu nhiệt độ quá cao, thời gian dài sẽ làm cho nguyên liệu bị nhũn và gây tổn thất nhiều chất khô và các chất dinh dưỡng.
- Đối với rau quả xanh để giữ màu clorofin ổn định không bị chuyển hóa thành fiofitin (màu vàng) khi bò9 tác dụng của nhiệt độ cao thường người ta chỉ chần ở t0 = 760C trong vài phút, vì có nhiều giả thiết và thực nghiệm cho rằng clorofin ổn định và không bị oxy hóa ở nhiệt độ này (760C).
- Để khống chế thời gian chần người ta nên đưa nguyên liệu vào thiết bị hấp hoặc dung dịch chần khi ở đó đạt được nhiệt độ chần hoặc hấp, và làm nguội nguyên liệu ngay sau khi chần hay hấp.
* Phương pháp và thiết bị
- Chần nguyên liệu trong nước nóng làm tổn thất nhiều chất khô và các chất dinh dưỡng. Để khắc phục nhược điểm này người ta thường chần trong dung dịch axit hay muối ăn với nồng độ thích hợp.
- Hấp nguyên liệu bằng hơi nước giảm được tổn thất chất khô và chất dinh dưỡng, vì lượng nước ngưng tụ tiếp xúc với nguyên liệu ít hơn rất nhiều so với phương pháp chần. Vì vậy phương pháp hấp bằng hơi là phương pháp tốt nhất để làm chín và làm chín sơ bộ bằng nhiệt. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện và yêu cầu của nguyên liệu. Ví dụ: ngô và đậu khô dùng trong chế biến đồ hộp người ta thường chần để nguyên liệu này hút nước trương nở.
- Khi chần nguyên liệu trong nước nóng, trong dung dịch muối ăn hay axit người ta thường dùng các loại thùng hay nồi nấu nước sôi năng suất nhỏ. Nồi thường cấu tạo bằng inox hoặc sắt tráng men để chống tác dụng ăn mòn của muối ăn và axit. Còn đối với năng suất lớn thì dùng máy chần có băng tải làm việc liên tục. [xem hình vẽ]
- Quá trình hấp thường được tiến hành trong nồi 2 vỏ dùng bằng hơi nước bảo hòa, đối với năng suất nhỏ.
- Người ta có thể dùng máy hấp dùng băng tải hoặc máy hấp bản xoắn làm việc liêieät nam tục đối với năng suất lớn.
Đối với các thiết bị dung hơi nước bảo hòa thường có áp lực từ 3-5 atm. Vì vậy phải có áp kế, vanh xả khí không ngưng và cốc thoát nước ngưng để đảm bảo an toàn và tiết kiệm lượng hơi tiêu tốn.
Các máy hấp dạng băng tải thường dùng để hấp các loại rau quả với năng suất từ 0,5…2 t/h.
Loại máy hấp bản xoắn thường dùng với các nguyên liệu đã cắt nhỏ. Bản xoắn có tác dụng vận chuyển nguyên liệu.
Các loại máy hấp làm việc thường có bộ phận làm ngội ngay khi nguyên liệu ra khỏi máy hấp để khống chế thời gian hấp thích hợp.
4.3. Quá trình rán và chiên
Rán và chiên là khâu quan trọng đối với quá trình chế biến một số mặt hàng đồ hộp và thức ăn sẵn từ thịt cá, mì ăn liền …
Rán là làm chín sản phẩm từng mặt bằng dầu mỡ, thường thực hiện bằng phương pháp thủ công, năng suất nhỏ.
Chiên là làm chín sản phẩm nhiều mặt ngập trong dầu mỡ thường dùng trong công nghiệp.
* Mục đích của quá trình chiên và rán:
- Làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm: giảm lượng ẩm của sản phẩm đồng thời tăng hàm lượng chất khô và dầu mỡ cho sản phẩm.
- Làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm: sản phẩm sau khi rán hoặc chiên có màu sắc đẹp, săn chắc, dòn, có mùi thơm dễ chịu.
- Tiêu diệt các Enzim và vi sinh vật trong sản phẩm, vì rán và chiên thực hiện ở nhiệt độ cao từ 120 - 170­oC nên chúng bị tiêu diệt hoàn toàn.
* Những biến đổi của nguyên liệu trong rán và chiên:
Nguyên liệu đưa vào rán hoặc chiên thường gồm: rau như cà tím, quả như chuối, thịt, cá, các sản phẩm từ bột nhão: mì ăn liền, các loại bánh từ bột ngô, khoai,
+ Đối với rau quả: Không khí và hơi nước trong các trong các gian bào các nguyên vật liệu thoát ra làm cho thể tích nguyên liệu giảm.
Protid trong rau, quả bị biến tính ngay ở nhiệt độ 60 - 65oC nên mất khả năng giữ ẩm.
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao gây tổn thất chất khô và vitamin. Đồng thời với quá trình thoát khí và ẩm của nguyên liệu, dầu rán thấm vào nguyên liệu làm tăng giá trị sản phẩm (tăng chất béo cho sản phẩm).
. Về biến đổi hoá học: Đường trong nguyên liệu bị caramen hóa làm cho sản phẩm có màu vàng nâu. Protopectin chuyển thành pectin hòa tan, clorofin chuyển thành fiofitin làm cho nguyên liệu có màu vàng, nếu nguyên liệu rán hoặc chiên có màu của carotenoic thì màu này sẽ hòa tan vào dầu rán hoặc chiên.
+ Đối với thịt, cá:
Protid bị biến tính từ nhiệt độ 60 - 65oC và đến 90 - 95oC thì nó biến tính hoàn mất khả năng giữ nước làm cho thịt, cá co lại và săn chắc. Mặt khác protid biến tính ở nhiệt độ cao thường làm đứt các liên kết lưu huỳnh và nhóm amin tạo ra H2S và NH3.
Phản ứng caramen hóa xảy ra mạnh đặc biệt là thịt cá có tẩm bột trước khi rán hoặc chiên, làm cho sản phẩm có mùi thơm và màu sắc vàng đẹp. Tong thịt cá có mô liên kết colagen ở nhiệt độ 600C nó không bị đông tụ mag hút nước mạnh làm cho nguyên liệu mền, bỡ mất độ cứng cơ học cần thiết. Vì vậy rán thịt cá không kéo dài ở nhiệt độ 600C mà phải tiến hành nhanh ở nhiệt độ cao.
+ Đối với các sản phẩm từ bột:
Các sản phẩm này thành phần chủ yếu là tinh bột nên quá trình đầu tiên là hồ hóa tinh bột, tiếp theo là quá trình caramen hóa tạo cho sản phẩm có màu vàng rơm. Các sản phẩm từ bột có khả năng thấm dầu trong quá trình rán hoặc chiên nhiều hơn so với rau quả và thịt cá.
* Những biến đổi của dầu trông quá trình rán và chiên:
Chiên hoặc rán thường tiến hành ở nhiệt độ 1200C đến 1700C nên dầu chiên thường có những biến đổi sau:
+ Biến đổi về lý học:
Dầu bị thủy phân làm cho chỉ số axit của dầu tăng. Glyxerin là sản phẩm thủy phân của dầu bị oxy hóa tạo thành acrolein là chất độc đối với cơ thể con người, vì vậy phải làm thoát khí tốt ở các lò rán hoặc chiên. Trong quá trình rán và chiên dầu bị hôi khét do tích tụ các peroxit, andehyd, axeton… những chất này dễ bay hơi nên ít ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.
Sự biến đổi của dầu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm rán hoặc chiên, vì vậy khi dầu chiên đã vượt qua các các chỉ tiêu cho phép cần phải thay dầu trong thiết bị chiên.
Yêu cầu của dầu chiên hoặc rán: có mùi đặc trưng của dầu, không có mùi ôi khét, màu sắc sáng, không có cặn, độ ẩm và các chất bay hơi 0,3%. Độ axit trước khi chiên từ 0,2…0,4%, trong khi chiên đảm bảo trong khoảng 1…3% khi đã vượt trên 4% thì phải thay dầu.
Hiện nay, biện pháp chủ yếu để chống hiện tượng hư hỏng dầu trong khi rán là duy trì dầu rán trong lò rán với thời gian ngắn nhất. Người ta còn chống oxy hóa dầu bằng cách cho chất chống oxy hóa vào dầu rán.
* Về kỹ thuật chiên tùy theo loại nguyên liệu mà người ta khống chế về nhiệt độ và thời gian chiên khác nhau:
- Đối với rau, quả, nhiệt độ chiên ở giai đoạn đầu thường là 1200C và ở giai đoạn cuối từ 1250C…1400C .
- Đối với thịt cá giai đoạn đầu 1500C…1600C và giai đoạn cuối 1600C…1700C.
- Đối với các sản phẩm từ bột nhào giai đoạn đầu 1300C…1400C và giai đoạn cuối 1500C…1600C.
Thời gian chiên phụ thuộc vào nhiệt độ chiên, thành phần và tính chất của nguyên liệu… thường thời gian chiên từ 05…20 phút.
Các giai đọan chiên
Giai đọan 1. tvật liêu< tdầu (Dầu thấm vào, chưa biến đổi hình dáng)
Giai đọan 2. Thay đổi cấu trúc, thể tích tăng, dầu thấm mạnh, thể tích tế bàogiảm nhưng thể tích khỏang trống giữa các tế bào tăng vào cuối giai đọan
Giai đoạn 3. Bay hơi nước ào ạt, sp teo lại, các tổ chức tế bào bị phá hủy, dầu thấm nhiều hơn

Thiết bị chiên chân không
4.4. QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG
Trong sản xuất đồ hộp thực phẩm, thanh trùng là một quá trình quan trọng, có tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng của thực phẩm. Đây là biện pháp cất giữ thực phẩm theo nguyên lý tiêu diệt mầm móng gây hư hỏng thực phẩm (nguyên tắc đình chỉ sự sống) bằng nhiều phương pháp khác nhau: dùng dòng điện cao tần, tia ion hóa, siêu âm, lọc thanh trùng và tác dụng của nhiệt độ.
PHƯƠNG PHÁP THANH TRÙNG VẬT LÝ
Thanh trùng bằng tia ion hóa
Nguyên lý
Tác dụng diệt trùng của các tia ion hóa là thay đổi cấu trúc của một số phân tử protein của tế bào vi sinh vật và làm ion hóa dung môi.
Hiệu quả thanh trùng của tia ion hóa phụ thuộc vào thời gian xử lý, chiều dày của thực phẩm và lượng vi sinh vật nhiễm vào thực phẩm.
Các tia ion hóa
Các tia có tần số dao động cao thì có lực đâm xuyên là các tia ion hóa đều có tác dụng diệt trùng. Liều lượng sửcao. Tia X, tia dụng tùy thuộc vào bản chất từng loại vi sinh vật.
Chiều dày tối đa của thực phẩm đem chiếu tia X và tia âm cực là 127mm (nếu chiếu cả 2 mặt).
Tia hồng ngoại và tia tử ngoại là các tia bức xạ. Tác dụng của tia hồng ngoại là làm nóng sản phẩm để diệt vi sinh vật. Tia tử ngoại có tác dụng sát trùng là làm đông tụ protid và phá hủy hệ thống men của vi sinh vật.
Thanh trùng bằng sóng siêu âm
Dưới tác dụng của siêu âm, môi trường lỏng truyền âm bị xô đẩy, bị ép và tạo chân không liên tiếp, sinh ra nhiều khoảng trống. Lúc đó, các chất hòa tan và hơi của chất lỏng lập tức dồn vào khoảng trống ấy, gây ra tác dụng cơ học làm chết vi sinh vật ở trong môi trường. Mặt khác trong quá trình ấy, một phần chất khí hòa tan bị ion hóa tạo ra nước oxy già (H2O2), Nitrogen oxy (NO) là những chất độc đối với vi sinh vật.
Trong các loại vi sinh vật thì vi khuẩn dễ bị siêu âm tác dụng nhất.
Thanh trùng bằng dòng điện cao tần
Thanh trùng bằng cách đặt sản phẩm trong điện trường của dòng điện xoay chiều (có tần số cao) Các phần tử tích điện trong sản phẩm (ion, điện tử) sẽ dao động do tác dụng của điện năng, chuyển điện năng được hấp thu thành nhiệt năng để làm chết vi sinh vật. Khả năng hấp thu điện năng tùy thuộc vào:
kích thước bao bì đựng thực phẩm,
điện áp
tần số của dòng điện.
Tần số của dòng điện càng lớn hay bước sóng càng ngắn thì quá trình thanh trùng càng nhanh (Tần số thích hợp nhất là 3.108 - 3.107 Hz). Thời gian thanh trùng chỉ trong vài mươi giây đến vài phút.
Thanh trùng bằng sử dụng áp suất cao
Áp lực 300 - 600MPa có khả năng vô họat các vi sinh vật không hình thành bào tử. Trong khi để vô họat các vi khuẩn sinh bào tử cần áp lực rất cao (1800MPa) Tuy nhiên, tại áp suất thấp 200 - 400MPa cũng làm giảm sự sản sinh bào tử.
Thanh trùng bằng xung điện từ
Trường xung điện (áp dụng cho các lọai thực phẩm lỏng, thời gian xử lý từ vài micro tới mili giây) có thể tiêu diệt vi sinh vật vì tạo xốp màng tế bào. Lực điện trường đòi hỏi để vô họat vi sinh vật thay đổi m.từ 0,1 - 2,5 V/
ơ
Lọc Thanh trùng
Sản phẩm lỏng, như nước quả trong có thể loại trừ vi sinh vật bằng cách lọc. Bản lọc, thường là các màng sứ xốp, có những lỗ đủ nhỏ chỉ cho sản phẩm qua, còn giữ lại vi sinh vật. Sau khi lọc, sản phẩm được rót vào bao bì đã sát trùng, rồi ghép kín ngay. Quá trình này phải tiến hành trong điều kiện vệ sinh cao. Bằng phương pháp này, sản phẩm hoàn toàn giữ được tính chất tự nhiên.
THANH TRÙNG BẰNG TÁC DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ
Thanh trùng bằng nhiệt độ cao của nước nóng và hơi nước nóng là phương pháp thanh trùng phổ biến nhất trong sản xuất đồ hộp.
Khi nâng nhiệt độ của môi trường quá nhiệt độ tối thích của vi sinh vật thì hoạt động của vi sinh vật bị chậm lại. Ở nhiệt độ cao, protid của chất nguyên sinh của vi sinh vật bị đông tụ làm cho vi sinh vật bị chết. Quá trình đông tụ protid này không thuận nghịch, nên hoạt động của vi sinh vật không phục hồi sau khi hạ nhiệt.
* Chọn chế độ thanh trùng và công thức thanh trùng:
Chọn chế độ thanh trùng là chọn các thông số kỹ thuật của quá trình thanh trùng để đảm bảo tiêu diệt hết vi sinh vật nguy hiểm nhưng vẫn đảm bảo đặc tính cấu trúc và chất lượng của thực phẩm. Các thong số kỹ thuật của quá trình thanh trùng quan trong hơn cả là nhiệt độ, áp suất và thời gian thanh trùng.
+ Chọn nhiệt độ thanh trùng cho một loại thực phẩm nào đó chọn nhiệt độ tiêu diệt loại vi sinh vật nguy hiểm nhất có trong thực phẩm đó. Thông thường khả năng sống, hoạt động và chọn nhiệt của vi sinh vật phụ thuộc rất nhều vào pH của môi trưòng. Dựa theo độ pH các sản phẩm mà người ta chia thực phẩm thành các loại sau:
* Nhóm thực phẩm không chua có PH > 6
* Nhóm thực phẩm ít chua có pH=5,6 - 6
* Nhóm thực phẩm chua có pH<6
Hai nhóm thực phẩm không chua và ít chua bao gồm thịt, cá, sữa, đậu… Trong các loại thực phẩm này vi sinh vật thuộc loại chịu được tác dụng nhiệt độ cao, chịu đư môi trường axit tức là pH thấp chúng gây hại đến sức khỏe con người mà nguy hiểm nhất là loại Clostridium botulinnum, được thế giới coi là đối tượng chủ yếu phải loại trừ trong thực phẩm không chua, việc tiêu diệt nha bào của chúng là tiêu chuẩn thanh trùng tối thiểu đối với thực phẩm không chua.
Ngoài ra còn một số vi sinh vật ưa nhiệt khác như clo-sporogenes, clos-futrificum, các loại này phá hỏng thực phẩm thường kèm theo hện tượng sinh khí, các khí (CO2, NH3), nếu thực phẩm đựng trong hộp sẽ làm bật nấp hộp hoặc phồng hộp. Vì vậy nhiệt độ thanh trùng các loại này thường là 115 - 1210C.
Đối với loại thực phẩm ít chua cũng thường có vi khuẩn ưa nóng như: clos-thevmosaccha, ralitium và Bac-stearothermophilus, chúng phân hủy gluxit tạo thành các khí. Các loại này thường kém bền nhiệt hơn, muốn tiêu diệt chúng chỉ cần nhiệt độ thanh trùng 100-1120C.
Còn nhóm thực phẩm có pH<4,5 thì vi khuẩn ưa nóng không nóng không phát triển được và khả năng chịu nhiệt cũng giảm đi. Các loại vi sinh vật và enzim phát triển được ở môi trường pH này thì khả năng chịu nhiệt kém, cho nên loại thực phẩm có độ axít cao (pH<4,5) thì chỉ cần thanh trùng ở nhiệt độ 90-1000C.
+ Chọn thời gian thanh trùng
Thời gian thanh trùng gồm hai phần chủ yếu là T1 và T2
T1: Thời gian nâng nhiệt độ của thực phẩm la nhiệt độ bình thường khi chế biến dến trung tâm khối lượng thực phẩm (toàn bộ khối lượng) đạt đến nhiệt độ thanh trùng.
T2: Thời gian tiêu diệt vi sinh vật ở tại nhiệt độ thanh trùng, còn gọi là thời gian thanh trùng. Nhưng vi sinh vật không phải chỉ bị tiêu diệt ở tại nhiệt độ thanh trùng mà ngay từ khi nâng nhiệt nó đã bị tiêu diệt một phần, nên thường thanh trùng T luôn luôn nhỏ hơn tổng T1 và T2
- Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian thanh trùng
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến thời gian thanh trùng nhưng quan trọng nhất là các yếu tố sau: nhiệt độ thanh trùng, thành phần hóa học của sản phẩm và số lượng vi sinh vật, tính chất vật lý của bao bì nhiệt độ ban đầu của bao bì và sản phẩm.
* Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng:
Giữa nhiệt độ và thời gian thanh trùng có mối quan hệ tỷ lệ nghịch nhiệt độ càng cao thì thời gian càng ngắn và ngược lại. Nhưng cũng không nên sử dụng nhiệt độ thanh trùng quá cao sẽ làm giảm chất lượng ap và thời gian thanh trùng qua sngán nhất định để tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật.
* Ảnh hưởng của thành phần hóa học của sản phẩm.
Trong thực phẩm có 2 nhóm thành phần hóa học tác dụng khác nhau đối với thời gian thanh trùng.
Nhóm có tác dụng rút ngắn chủ yếu là các sản phẩm có độ pH thấp (ion H+), các phitonxit, nồng độ đường, muối cao. Nhóm này có tính chất sát trùng (phitonxit) hoặc tạo nên môi trường không thích hợp cho vi sinh vật hoạt động nên rút ngắn thời gian thanh trùng.
Nhóm có tác dụng kéo dài thời gian thanh trùng chủ yếu là các sản phẩm từ protit, lipit, đường muối ở nồng độ thấp.
* Ảnh hưởng của loại và số lượng vi sinh vật:
Mỗi loại vi sinh vật có khả năng chịu nhiệt khác nhau trong cùng điều kiện môi trường, loài vi khuẩn có nha bào là bền với nhiệt hơn cả. Vì vậy tùy loại vi sinh vật phổ biến trong từng loại sản phẩm mà chọn thời gian cho hợp lý.