Xây dựng và hoàn thiện quy trình chế biến khô cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến

o đây, với đề tài “Xây dựng và hoàn thiện quy trình chế biến khô cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến” do sinh viên Nguyễn Văn Phục thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Giáo viên hướng dẫn Cần Thơ, ngày ….. tháng ….. năm 2008. Chủ tịch hội đồng Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang ii LỜI CẢM TẠ Xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Mười và cô Trần Thanh Trúc đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để tôi có thể thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp này. Chân thành biết ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức bổ ích cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Thành thật biết ơn các cán bộ phòng thí nghiệm, các bạn sinh viên lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 29 và 30 đã nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp những ý kiến vô cùng bổ ích và tạo điều kiện tốt cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang iii TÓM TẮT Đề tài được thực hiện với mục đích xây dựng và hoàn thiện quy trình chế biến khô cá sặc rằn có thời gian bảo quản dài, đồng thời đảm bảo được giá trị cảm quan bằng việc áp dụng phương pháp sấy tự nhiên bằng lều sấy cải tiến. Nghiên cứu được tiến hành qua 3 thí nghiệm gồm: - Khảo sát sự tiêu hao khối lượng cá trong quá trình chế biến khô cá sặc rằn; - Xác định đường cong sấy và tốc độ sấy bằng của quá trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến ở 500C; - Tối ưu hóa quá trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến. Kết quả nghiên cứu cho thấy, định mức tiêu hao khi sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến là 2,63 kg nguyên liệu/kg sản phẩm. Thiết lập được đường cong sấy đối với quá trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến, là phương trình tuân theo quy luật hàm số mủ (exponential curve). Thiết lập được mối tương quan giữa độ ẩm (CBK) với thời gian sấy và khối lượng khác nhau của các mẻ sấy, mô hình hóa thành phương trình quan hệ giúp dự đoán quá trình sấy tốt hơn. Tối ưu hóa quá trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến, đưa ra được khối lượng mẻ sấy thích hợp cho lều sấy cải tiến với thể tích 0,36 m3 là 5 kg đồng thời đưa ra đường biểu diễn nhiệt độ tâm sản phẩm và nhiệt độ tác nhân sấy. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang iv MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ ...........................................................................................................................ii TÓM TẮT................................................................................................................................iii DANH SÁCH HÌNH...............................................................................................................vi DANH SÁCH BẢNG .............................................................................................................vii Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................1 1.1 Tổng quan.................................................................................................................1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................1 Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU................................................................................2 2.1 Tổng quan về cá sặc rằn ..........................................................................................2 2.1.1 Đặc điểm ............................................................................................................2 2.1.2 Thành phần hóa học...........................................................................................4 2.2 Quá trình sấy cá .......................................................................................................5 2.2.1 Tổng quan ..........................................................................................................5 2.2.2 Động học của quá trình sấy ...............................................................................7 2.2.3 Các phương pháp sấy ........................................................................................9 2.3 Quá trình ướp muối và phụ gia (Sorbitol và rượu) ..............................................9 2.3.1 Ướp muối ...........................................................................................................9 2.3.2 Ướp rượu và sorbitol .......................................................................................10 2.4 Biến đổi của cá trong quá trình sấy và sau khi sấy.............................................11 2.4.1 Biến đổi vật lý ..................................................................................................11 2.4.2 Sự biến đổi về hoá học .....................................................................................12 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy cá ........................................................13 2.5.1 Nhiệt độ không khí ...........................................................................................13 2.5.2 Sự di chuyển của không khí .............................................................................13 2.5.3 Độ ẩm tương đối của không khí.......................................................................13 2.5.4 Kích thước nguyên liệu và bản thân nguyên liệu.............................................14 2.6 LỀU SẤY ................................................................................................................14 2.7 SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU.......................................................15 2.8 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..................................................................................16 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang v Chương 3 PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................17 3.1 Phương tiện thí nghiệm .........................................................................................17 3.1.1 Địa điểm, thời gian thí nghiệm ........................................................................17 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị...............................................................................................17 3.1.3 Hoá chất...........................................................................................................17 3.1.4 Nguyên liệu ......................................................................................................17 3.2 Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................17 3.2.1 Phương pháp xử lý mẫu ...................................................................................17 3.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm........................................................................18 3.2.3 Phương pháp xử lý kết quả ..............................................................................21 Chương 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN ..............................................................................22 4.1 Thiết kế lều sấy cải tiến .........................................................................................22 4.2 Khảo sát hiệu suất thu hồi trong quá trình sấy cá sặc rằn.................................25 4.3 Xác định đường cong sấy, tốc độ sấy....................................................................29 4.4 Tối ưu hóa quá trình sấy .......................................................................................34 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ............................................................................37 5.1 Kết luận...................................................................................................................37 5.2 Đề nghị ....................................................................................................................38 TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................39 PHỤ LỤC 1: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH....................................................................viii PHỤ LỤC 2: TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN .....................................................ix PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ THỐNG KÊ THÍ NGHIỆM........................................................xi Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang vi DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Cá sặc rằn......................................................................................................................2 Hình 2: Vùng phân bố chủ yếu cá sặc rằn trên thế giới .............................................................3 Hình 3: Mô hình đường đẳng nhiệt hấp thu của nước trong thực phẩm....................................7 Hình 4: Đường cong sấy tổng quát ............................................................................................7 Hình 5: Đường cong sấy của cá .................................................................................................8 Hình 6: CTCT rượu ethylic......................................................................................................10 Hình 7: CTCT sorbitol (E420).................................................................................................11 Hình 9: Cấu tạo lều sấy đơn giản.............................................................................................14 Hình 10: Qui trình tổng quát chế biến khô cá.........................................................................18 Hình 11: Lều sấy cải tiến .........................................................................................................22 Hình 12: Chi tiết của lều sấy cải tiến .......................................................................................23 Hình 13: Sơ đồ quá trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cải tiến .................................................24 Hình 15: Đồ thị biểu diễn sự hao hụt khối lượng ở các công đoạn khác nhau ........................27 Hình 17: Đồ thị biểu diễn đường cong sấy cá sặc rằn ở các khối lượng mẻ sấy khác nhau....32 Hình 18: Đồ thị đường cong sấy với khối lượng các mẻ sấy khác nhau .................................34 Hình 19: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ tâm cá sặc rằn và môi trường trong quá trình sấy đối với mẻ 5 kg ..................................................................................................................36 Hình 17: Các công đoạn cơ bản qui trình chế biến khô cá sặc rằn ..........................................38 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang vii DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Phân loại cá nguyên liệu theo khối lượng ....................................................................4 Bảng 2: Thành phần cơ bản của cá sặc rằn ................................................................................4 Bảng 3: Thành phần của khô cá sặc rằn trên thị trường ............................................................5 Bảng 4: Hàm ẩm một số chất tại độ hoạt động của nước bằng 0,8..........................................11 Bảng 5: Trạng thái của không khí trong quá trình sấy............................................................24 Bảng 6: Kết quả hiệu suất thu hồi qua từng công đoạn và định mức sản phẩm khô cá sặc rằn ..................................................................................................................................................27 Bảng 7: Kết quả thời gian sấy và tốc độ sấy trung bình với các khối lượng mẻ khác nhau ....30 Bảng 8: Nhiệt độ tâm sản phẩm và nhiệt độ không khí trong lều ở mẻ 5 kg...........................35 Bảng 9: Những tiêu chuẩn đánh giá chất lượng cá khô .............................................................x Bảng 10: Bảng số liệu quá trình sấy cá sặc rằn.........................................................................xi Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 1 CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan Cá sặc rằn là một trong những loài thủy sản đặc sản của nước ta. Hiện nay nghề nuôi cá sặc rằn rất phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long do kỹ thuật nuôi đơn giản cùng với điều kiện khí hậu thuận lợi. Giá trị kinh tế mà cá sặc rằn mang lại ngày càng cao. Bên cạnh các sản phẩm cá tươi sống thì khô cá sặc rằn rất được ưa chuộng trên thị trường do chất lượng sản phẩm tốt, khả năng bảo quản lâu. Tuy nhiên, đa số sản phẩm khô cá sặc rằn trên thị trường đều được sản xuất theo phương pháp thủ công, phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời. Điều này không những làm cho chất lượng về mặt vi sinh của sản phẩm sụt giảm mà các thông số về mặt cảm quan như màu sắc, mùi vị không ổn định. Việc phơi sấy trực tiếp ngoài trời là điều kiện cho ruồi nhặng và các vi sinh vật trong không khí tấn công, gây hư hỏng. Tổ chức lương thực – nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) đã có nhiều khuyến cáo sử dụng hệ thống lều sấy trong quá trình chế biến các sản phẩm khô thủy sản, tuy nhiên việc áp dụng biện pháp này ở Việt Nam vẫn chưa được quan tâm đúng mức. Hiệu quả của việc sử dụng lều sấy đến sự duy trì chất lượng và tăng hiệu suất chế biến vẫn chưa được nghiên cứu một cách cụ thể ở Việt Nam. Chính vì thế, việc nghiên cứu xây dựng hoàn chỉnh quy trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy cần được tiến hành. Tiến trình này cần được khảo sát một cách chặt chẽ ngay từ việc xác định hiệu suất, định mức thu hồi trong chế biến, đến việc dự đoán thời gian sấy, tốc độ và hiệu quả sấy cho từng khối lượng mẻ sấy khác nhau sẽ góp phần tạo cơ sở ban đầu cho quá trình chế biến khô cá theo phương thức này ở quy mô sản xuất công nghiệp. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng hoàn chỉnh quy trình sấy cá sặc rằn bằng lều sấy năng lượng mặt trời cải tiến. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 2 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về cá sặc rằn 2.1.1 Đặc điểm Tên khoa học: Trichogaster Pectorialis Regan, thuộc họ Cá rô (Anabantidae) Tên địa phương: cá sặc rằn, cá bổi, cá lò tho. Tên tiếng Anh: Snake Skin Gouramy. Hình 1: Cá sặc rằn Sự phân bố Cá sặc rằn thích hợp ở những vùng có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, lượng mưa hằng năm nhiều. Cá sặc rằn được tìm thấy tập trung tại Thái Lan, Campuchia, Việt Nam và được di giống sang các nước Mã Lai, Indonesia, Bangladesh. Chúng phân bố rộng rãi trong nhiều thủy vực như kênh rạch, ruộng lúa, ao hồ. Ở nước ta cá sống thích hợp nhất ở vùng đồng băng Sông Cửu Long như Cần Thơ, An Giang, Cà Mau... Cá sặc rằn có thể sống được ở những nơi nước lợ, có hàm lượng chất hữu cơ cao, lượng oxy hòa tan thấp, pH thấp, chúng có thể sống bình thường ở nhiệt độ thấp 10 - 120C. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 3 Hình 2: Vùng phân bố chủ yếu cá sặc rằn trên thế giới Nguồn: sp3321.htm, truy cập ngày 23 tháng 12 năm 2007. Điều kiện sinh trưởng Cá sặc rằn sinh trưởng tốt ở nhiệt độ 24 ÷ 300C và pH nước trung tính. Tuy nhiên, cá sặc rằn cũng có thể chịu đựng được nhiệt độ 11 ÷ 390C. Cá cũng có khả năng chịu đựng được môi trường nước bẩn, hàm lượng hữu cơ cao cũng như môi trường có độ pH thấp (pH dao động từ 4 ÷ 4,5). ( truy cập ngày 23/12/2007) Trong điều kiện ở ĐBSCL nhiệt độ thích hợp 25 ÷ 300C, cá đạt trọng lượng khoảng 140 gram/con sau 2 năm, quan sát cá đực và cá cái cùng tuổi thường cá đực có trọng lượng nhỏ hơn. Dinh dưỡng Thức ăn ở thời kỳ đầu gồm nhiều loại như phiêu sinh động vật, phiêu sinh thực vật và thủy thực vật phân hủy. Ở thời kỳ trưởng thành, cấu tạo bộ máy tiêu hóa của cá phù hợp với loài ăn tạp. Những loại thức ăn thường xuyên bắt gặp và chiếm khối lượng lớn trong ruột cá gồm: mùn bã hữu cơ, thực vật phiêu sinh, động vật phiêu sinh, mầm non thực vật cũng như các loại thực vật thủy sinh mềm trong nước. Cá cũng sử dụng tốt những loại thức ăn do người cung cấp như: bột ngũ cốc các loại, cám tấm, động vật và khi thiếu thức ăn chúng ăn cả trứng của chúng. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 4 Sinh sản Trong điều kiện tự nhiên, mùa hè cá đẻ là tháng 5 đến tháng 9, trong điều kiện nhân tạo, cá mẹ được chăm sóc tốt, có thể kích thích đẻ từ cuối tháng 2. Thông thường khoảng 1 năm, cá thành thục sinh sản lần đầu. Trung bình mỗi cá mẹ đẻ khoảng 25.000 trứng/đợt. (Theo: truy cập ngày: 20/12/2007) Kích thước: Cá sặc rằn có kích thước nhỏ khoảng 100 ÷ 200 g/con. Cá có chiều dài tối đa 25 cm. Cá sặc rằn chậm lớn, sau 2 năm nuôi, bằng thức ăn tự nhiên, cá đạt trọng lượng dao động từ 120 ÷ 140 gram/con. Khi nuôi trong ao, ruộng cho ăn bổ sung thức ăn như cám, phân động vật, bèo và các phụ phế phẩm khác, tăng trưởng của cá sẽ nhanh hơn. Đối với hệ thống nuôi ao - chuồng kết hợp, sau một chu kỳ nuôi 6 tháng, trọng lượng cá có thể đạt 70 ÷ 100 gram/con. ( Giá trị: Cá sặc rằn có thịt thơm ngon, tiêu thụ cả khô lẫn tươi. Giá trị kinh tế của cá phụ thuộc rất lớn vào kích thước hay khối lượng khi thu hoạch. Trên thị trường hiện nay có thể phân loại cá sặc rằn như sau: Bảng 1: Phân loại cá nguyên liệu theo khối lượng Loại cá Khối lượng Loại 1 > 200 gam/con Loại 2 140 - 200 gam/con Loại 3 100 - 140 gam/con Cá lá < 100 gam/con Nguồn: Lâm Thanh Hùng, 2006; trích dẫn bởi Đoàn Thị Kiều Tiên, 2006 2.1.2 Thành phần hóa học Thành phần hóa học cơ bản của động vật thủy sản là nước, protein, lipid,…. Thành phần hóa học thay đổi theo giống loài, trạng thái sinh lý, đực cái, mùa vụ,…. Bảng 2: Thành phần cơ bản của cá sặc rằn Thành phần % căn bản ướt % căn bản khô Độ ẩm 77,68 348,03 Chất béo 3,7 16,58 Muối NaCl 2,68 12,01 Nguồn: Đoàn Thị Kiều Tiên, 2006 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 5 Bảng 3: Thành phần của khô cá sặc rằn trên thị trường Độ ẩm (%) Muối (%) Chất béo (%) Nguồn aw CBƯ CBK CBƯ CBK CBƯ CBK Hộ dân 0,739 34,23 52,04 14,72 17,26 9,36 35,86 Chợ 0,740 35,27 54,48 14,6 17,1 9,45 36,21 Siêu thị 0,736 34,02 51,56 14,64 17,16 9,42 36,09 Trung bình 0,740 34,51 52,69 14,65 17,17 9,41 36,05 Nguồn: Đoàn Thị Kiều Tiên, 2006 2.2 Quá trình sấy cá 2.2.1 Tổng quan Sấy cá là quá trình tách pha lỏng ra khỏi nguyên liệu cá bằng phương pháp nhiệt. Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong cá tăng lên. Sấy cá cùng với việc bổ sung thêm đường, muối, rượu hay còn gọi là phương pháp làm khô có ý nghĩa rất quan trọng trong việc bảo quản cá. Dựa vào tính chất của sản phẩm có 3 loại khô: khô sống, khô chín và khô mặn. + Khô sống: là sản phẩm chế biến bằng nguyên liệu tươi sống không qua xử lý bằng muối hay nấu chín; + Khô chín: là sản phẩm chế biến bằng nguyên liệu đã nấu chín; + Khô mặn: là sản phẩm chế biến từ nguyên liệu đã qua quá trình ướp muối. Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái của pha lỏng trong vật liệu thành hơi. Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước mà người ta thường gọi là ẩm. Như vậy trong thực tế có thể xem sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng nhiệt. Vật liệu cần tách ẩm ra để có độ khô theo yêu cầu gọi là vật liệu sấy. Lưu thể cấp nhiệt cho vật liệu sấy và mang ẩm từ vật liệu ra môi trường xung quanh gọi là tác nhân sấy. Phương tiện để thực hiện quá trình làm khô vật liệu gọi là thiết bị sấy. Tác nhân sấy Trong kỹ thuật sấy các loại vật liệu ẩm người ta thường dùng các môi chất sau để làm tác nhân sấy: không khí, khói lò, các loại khí trơ và hơi nước quá nhiệt. Trong đó không khí ẩm là tác nhân sấy được sử dụng phổ biến nhất. Không khí ẩm cung cấp nhiệt bốc hơi cần thiết và di chuyển lượng hơi nước tạo thành ra khỏi buồng sấy. Trong suốt quá trình sấy, tính chất của không khí ẩm sẽ thay đổi. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 6 Khả năng di chuyển ẩm của không khí phụ thuộc chủ yếu vào độ ẩm và nhiệt độ của không khí. Mối quan hệ giữa không khí và nước liên kết trong không khí được biểu hiện qua giãn đồ không khí ẩm. Vật liệu sấy (vật liệu ẩm) Hàm lượng ẩm trong thực phẩm ảnh hưởng quyết định đến đặc tính của sản phẩm trong quá trình sấy, tác động đến quá trình cân bằng ẩm trong vật liệu. Nước trong thịt cá chiếm trung bình từ 55 đến 83%. Nước đóng vai trò và chức năng quan trọng trong đời sống, chất lượng của cá. Nước tham gia vào phản ứng sinh hoá, vào các quá trình khuếch tán trong cá, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, ngoài ra còn liên kết với các chất protein. (Lê Văn Hoàng, 2004). Trong hầu hết các loại nguyên liệu thực phẩm, nước có thể chía ra làm 3 loại: nước liên kết mạnh, nước liên kết yếu và nước tự do. - Nước liên kết mạnh: Chiếm khoảng 4 ÷ 5% tổng lượng nước, liên kết chắt chẻ với các thành phần khác trong thực phẩm nêm rất khó tách ra. - Nước liên kết yếu: Chiếm khoảng 60 ÷ 80% tổng lượng nước, được giữ lại bởi lực tĩnh điện, chiếm giữ những khoảng trống giữa các tế bào. Nước này có thể tách được trong quá trình sấy. - Nước tự do (ngoại bào): chiếm từ 20 ÷ 40% tổng lượng nước, được giữ lại bởi lực mao dẫn giữa các tế bào. Nước tự do cũng được xem như nước trong gian bào. Nước có thể tách ra khỏi thực phẩm có thể chia thành các loại: - Nước liên kết bởi sự hút bám trên bề mặt; - Nước thẩm thấu; - Nước liên kết cơ học, được giữ lại trong các khoảng trống tế bào hay ống mao dẫn; - Nước làm ẩm, nước tự do. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 7 Hình 3: Mô hình đường đẳng nhiệt hấp thu của nước trong thực phẩm Nguồn: MuJica et al., 1987, trích dẫn bởi Josep, 1999 2.2.2 Động học của quá trình sấy Đường cong sấy: Sự phụ thuộc giữa hàm ẩm của vật liệu và thời gian sấy được gọi là đường cong sấy. Hình 4: Đường cong sấy tổng quát Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 8 Hình 5: Đường cong sấy của cá Nguồn: Earle, 1983 Tốc độ sấy: Tốc độ sấy được xác định bằng lượng ẩm (hơi nước, kg) bay hơi trên 1 m2 bề mặt vật liệu sấy trong 1 đơn vị thời gian (1 giờ) và được biểu thị ở dạng vi phân: U = dx / Adt (kg/m2h) Trong đó: X: lượng ẩm bay hơi trong thời gian sấy, kg/h A: diện tích bề mặt của vật liệu sấy, m2 t: thời gian sấy, giờ Cá được làm khô bằng cách cho nước khuếch tán ra khỏi cơ và da cá. Trong quá trình làm khô, tốc độ làm khô không phải là một hằng số mà nó thay đổi theo nhiệt độ và thời gian làm khô. Trước tiên, tốc độ làm khô bị chi phối bởi tốc độ bốc hơi nước ra khỏi bề mặt cá, sau một thời gian nó phụ thuộc vào cả tốc độ bốc hơi và tốc độ thoát ẩm ra khỏi bề mặt, sau đó bề mặt trở nên khô và khi đó tốc độ phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán ẩm ra bề mặt (Earle, 1983). Điều này thể hiện qua đường cong sấy của cá . Phân tích đường cong sấy, có thể thấy được diễn tiến của quá trình sấy gồm 3 giai đoạn: + Giai đoạn đốt nóng vật liệu: Nếu ban đầu nhiệt độ của cá thấp hơn nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí, thì trong giai đoạn đốt nóng nhiệt độ của cá tăng lên. Trong giai đoạn này hàm ẩm của cá thay đổi rất chậm và thời gian diễn tiến nhanh. + Giai đoạn sấy đẳng tốc: sau giai đoạn đốt nóng, hàm ẩm của vật liệu giảm tuyến tính theo thời gian tức là tốc độ sấy trong giai đoạn này là hằng số. Giai đoạn sấy đẳng tốc kéo dài cho đến khi hàm ẩm của cá đạt đến giá trị Wk nào đó (Wk – gọi là độ ẩm tới hạn của vật liệu). Giai đoạn sấy đẳng tốc thường rất ngắn, chỉ tồn tại khi bề mặt cá còn ẩm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 9 + Giai đoạn sấy giảm tốc: khi độ ẩm của cá đạt giá trị tới hạn Wk thì tốc độ sấy bắt đầu giảm dần và đường cong sấy chuyển từ đường thẳng sang đường cong tiệm cận dần đến độ ẩm cân bằng của cá trong điều kiện của quá trình sấy. Sự thay đổi nhiệt độ vật liệu trong quá trình sấy: khi sấy, vật liệu nhận nhiệt lượng từ bên ngoài, trước hết lượng nhiệt được hấp thu trên bề mặt vật liệu, sau đó bằng dẫn nhiệt truyền vào bên trong vật liệu. Vì lẽ đó mà nhiệt độ bề mặt tăng sớm hơn nhiệt độ ở tâm vật liệu. Trong giai đoạn đốt nóng nhiệt độ vật liệu tăng từ nhiệt độ ban đầu cho đến nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí môi trường xung quanh. Suốt giai đoạn sấy đẳng tốc nhiệt độ vật liệu không đổi vẫn bằng nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí. Điều đó chứng tỏ rằng trong giai đoạn sấy đẳng tốc chủ yếu tách ẩm tự do, và áp suất hơi ẩm trong vật liệu bằng áp suất hơi bão hòa trên bề mặt thoáng, còn nhiệt độ trên bề mặt vật liệu bằng nhiệt độ bầu ướt. Nhiệt độ ở tâm vật liệu đạt nhiệt độ bầu ướt chậm hơn một ít. Như vậy trong giai đoạn sấy đẳng tốc, nhiệt độ ở tâm vật liệu và nhiệt độ bề mặt có giá trị như nhau, gradien nhiệt độ trong vật liệu bằng không. Khi chuyển sang giai đoạn sấy giảm tốc, nhiệt độ bề mặt vật liệu tăng theo thời gian và cuối quá trình sấy nhiệt độ đạt giá trị nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ của tâm vật liệu cũng tăng theo thời gian nhưng chậm hơn, do vậy trong vật liệu xuất hiện gradien nhiệt độ lớn hơn không. Gradien nhiệt độ này giảm dần đến lúc độ ẩm vật liệu đạt trạng thái cân bằng thì bằng không (Earle, 1983). 2.2.3 Các phương pháp sấy Có 2 phương pháp sấy: sấy tự nhiên và sấy nhân tạo. + Sấy tự nhiên: tiến hành ở ngoài trời, sử dụng tác nhân sấy là năng lượng ánh sáng mặt trời. Thuận lợi của sấy tự nhiên sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời là đơn giản dễ thực hiện, có thể sấy với khối lượng lớn. Nhưng sấy tự nhiên có nhược điểm là phụ thuộc vào thời tiết, phải lựa chọn sân phơi thích hợp, chiếm diện tích mặt bằng và dễ bị nhiễm bẫn, sự xâm nhập của côn trùng phá hoại. + Sấy nhân tạo: sử dụng các thiết bị sấy như phòng sấy, hầm sấy, tủ sấy,….Tác nhân sấy được gia nhiệt để đạt nhiệt độ yêu cầu trước khi vào thiết bị sấy. Thuận lợi của sấy nhân tạo là điều khiển được quá trình sấy nên chất lượng sản phẩm sau khi sấy ổn định, đồng đều về màu sắc cũng như độ ẩm. 2.3 Quá trình ướp muối và phụ gia (Sorbitol và rượu) 2.3.1 Ướp muối Ướp muối cá là phương pháp bảo quản được áp dụng từ lâu đời (khoảng 3500 năm trước Công nguyên). Muối không chỉ đóng vai trò là chất tạo vị cho sản phẩm mà còn là chất kiềm hãm vi khuẩn và giảm aw do tác dụng khử nước và thay đổi áp suất thẩm Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 10 thấu. Trong quá trình ướp muối nguyên liệu dưới tác dụng của sự khuếch tán và thẩm thấu nước trong nguyên liệu sẽ đi ra ngoài và muối sẽ thấm vào cơ thể cá làm thay đổi chất lượng của nguyên liệu. Phân loại phương pháp ướp muối - Dựa vào nhiệt độ ướp muối có thể phân ra 2 phương pháp là ướp muối ở nhiệt độ bình thường với t = 10 ÷ 30ºCvà ướp muối ở nhiệt độ thấp với t < 5ºC - Dựa vào phương thức sử dụng muối có thể phân ra 3 phương pháp là: ướp muối khô, ướp muối ướt và ướp muối hỗn hợp. - Dựa vào mức độ cơ giới hóa có thể phân ra 3 phương pháp là ướp muối thủ công, bán cơ giới và cơ giới. Việc ướp muối cá trước khi sấy rất quan trọng vì nó sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Nếu nồng độ muối quá cao thì sẽ tạo vị mặn làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm nhưng nếu nồng độ muối quá thấp thì thời gian bảo quản sản phẩm sẽ ngắn do sự tấn công của các vi sinh vật, ngoài ra ướp muối còn ảnh hưởng đến sự biến đổi của các thành phần khác trong cá như nước, protit, …. Do đó ta phải căn cứ vào yêu cầu sản phẩm để chọn phương pháp ướp muối cho thích hợp. Lượng muối dùng để ướp phụ thuộc vào độ mặn của sản phẩm, nhiệt độ ướp và thành phần của nguyên liệu, trong đó quan trọng nhất là hàm lượng nước trong nguyên liệu. 2.3.2 Ướp rượu và sorbitol Do quá trình sấy cộng với việc ướp muối nguyên liệu làm cho sản phẩm có cấu trúc khô cứng và vị mặn. Vấn đề đặt ra là làm sao để cấu trúc sản phẩm không quá khô cứng, vị không quá mặn mà vẫn đảm bảo khả năng bảo quản lâu dài của sản phẩm tức là sản phẩm có aw thấp nhưng hàm lượng ẩm vẫn cao. Chính vì thế việc thêm các phụ gia như rượu ethylic và sorbitol là hết sức cần thiết. Hình 6: CTCT rượu ethylic Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 - 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 11 CH OH H OH HHO OHH OHH 2 CH OH2 Hình 7: CTCT sorbitol (E420) Rượu có khả năng liên kết với nước do đó nó cũng góp phần làm giảm aw, giúp bảo quản sản phẩm được lâu hơn. Rượu còn tạo ra mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm. Mặt khác, rượu có tác dụng bảo quản là do tính hút nước trong tế bào vi sinh vật làm đông tụ protein, thay đổi đặc tính keo của nguyên sinh chất. Sorbitol đóng vai trò là chất làm ngọt, độ ngọt bằng 60% độ ngọt của sucrose. Khi kết hợp sorbitol với các loại đường khác, có thể làm giảm sự kết tinh trong thực phẩm. Thêm sorbitol vào syrup sucrose sẽ làm giảm sự kết tinh trong suốt quá trình tồn ._.