Giáo trình Máy thực phẩm Nguyen Thanh Hai 2018 PDF

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Chủ biên TS. NGUYỄN THANH HẢI GIÁO TRÌNH MÁY THỰC PHẨM Hà Nội - 2018  MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU........

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Chủ biên TS. NGUYỄN THANH HẢI GIÁO TRÌNH MÁY THỰC PHẨM Hà Nội - 2018  MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................ 1 Chương 1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM............................................................................................................................ 2 1. 1. CÁC LOẠI NÔNG SẢN - THỰC PHẨM........................................................................ 2 1.1.1. Hạt nông sản..................................................................................................................... 2 1.1.2. Sản phẩm dạng củ............................................................................................................. 9 1.1.3. Rau quả........................................................................................................................... 10 1.1.4. Thịt.................................................................................................................................. 12 1.1.5. Sữa.................................................................................................................................. 14 1.2. KỸ THUẬT BẢO QUẢN NÔNG SẢN - THỰC PHẨM................................................. 15 1.2.1. Những yếu tố làm hư hỏng nông sản - thực phẩm.......................................................... 15 1.2.2. Các phương pháp bảo quản nông sản............................................................................. 22 1.2.3. Kỹ thuật bảo quản một số loại nông sản......................................................................... 24 1.3. KỸ THUẬT CHẾ BIẾN NÔNG SẢN.............................................................................. 26 1.3.1. Các quá trình công nghệ cơ bản trong chế biến nông sản.............................................. 26 1.3.2. Kỹ thuật chế biến một số loại nông sản.......................................................................... 27 Chương 2. KHO VÀ THIẾT BỊ TRONG KHO BẢO QUẢN................................................. 38 2.1. KHO BẢO QUẢN............................................................................................................. 38 2.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại........................................................................ 38 2.1.2. Nguyên lý cấu tạo........................................................................................................... 38 2.1.3. Cấu tạo một số loại kho thông dụng............................................................................... 42 2.1.4. Xử lý các sự cố và trường hợp không bình thường trong kho............................................ 46 2.2. MÁY BỐC DỠ VÀ VẬN CHUYỂN TRONG KHO BẢO QUẢN.................................. 47 2.2.1. Khái niệm......................................................................................................................... 47 2.2.2. Cấu tạo một số máy bốc dỡ, vận chuyển........................................................................ 47 2.3. KỸ THUẬT THÔNG GIÓ TRONG KHO BẢO QUẢN.................................................. 51 2.3.1. Khái niệm........................................................................................................................ 51 2.3.2. Xác định điều kiện thông gió.......................................................................................... 51 2.3.3. Các phương pháp thông gió........................................................................................... 56 2.3.4. Máy thông gió................................................................................................................. 56 Chương 3. MÁY LÀM SẠCH VÀ PHÂN LOẠI.................................................................... 60 3.1. MÁY LÀM SẠCH VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM RỜI.................................................. 60 3.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại........................................................................ 60 3.1.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo....................................................................... 61 3.2 MÁY LÀM SẠCH VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM LỎNG.............................................. 72 3.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại........................................................................ 72 3.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo....................................................................... 73 3.2.3. Cấu tạo và cách sử dụng máy làm sạch và phân ly sản phẩm lỏng................................ 79 Chương 4. MÁY XAY XÁT VÀ ĐÁNH BÓNG HẠT........................................................... 83 4.1 MÁY XAY......................................................................................................................... 83 4.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại máy xay......................................................... 83 4.1.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo....................................................................... 83 4.1.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy xay....................................................................... 85 4.2. MÁY XÁT VÀ ĐÁNH BÓNG HẠT.............................................................................. 87 4.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại....................................................................... 87 4.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo....................................................................... 88 i 4.2.3. Cấu tạo và cách sửa dụng một số xát và máy đánh bóng hạt......................................... 91 Chương 5. MÁY CẮT THÁI VÀ NGHIỀN ĐẬP................................................................... 95 5.1. MÁY CẮT THÁI............................................................................................................... 95 5.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại........................................................................ 95 5.1.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo....................................................................... 95 5.1.3. Cấu tạo và cách sử dụng của một số máy thái................................................................ 99 5.2. MÁY NGHIỀN................................................................................................................ 102 5.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại...................................................................... 102 5.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo..................................................................... 102 5.2.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy nghiền................................................................ 105 Chương 6. MÁY ÉP............................................................................................................... 110 6.1. MÁY ÉP PHÂN CHIA PHA LỎNG - RẮN................................................................... 110 6.1. 1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại..................................................................... 110 6.1.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo..................................................................... 110 6.1.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy ép....................................................................... 111 6.2. MÁY ÉP TẠO HÌNH SẢN PHẨM................................................................................. 116 6.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại...................................................................... 116 6.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo..................................................................... 117 6.2.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy ép tạo hình sản phẩm......................................... 118 Chương 7. MÁY ĐỊNH LƯỢNG VÀ KHUẤY TRỘN......................................................... 121 7.1. MÁY ĐỊNH LƯỢNG.................................................................................................... 121 7.1.1. Mục đích, yêu cầu kỹ thuật và phân loại...................................................................... 121 7.1.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo.................................................................... 122 7.1.3. Cấu tạo một số máy định lượng................................................................................... 129 7.2. MÁY TRỘN................................................................................................................... 131 7.2.1. Mục đích, yêu cầu kỹ thuật và phân loại..................................................................... 131 7.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo..................................................................... 131 7.2.3. Cấu tạo một số máy khuấy trộn.................................................................................... 142 Chương 8. MÁY LÀM KHÔ VÀ CÔ ĐẶC.......................................................................... 147 8.1. MÁY SẤY...................................................................................................................... 147 8.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại...................................................................... 147 8.1.2. Phương pháp và máy sấy.............................................................................................. 148 8.1.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy sấy........................................................................ 153 8.2. MÁY CÔ ĐẶC................................................................................................................ 155 8.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại...................................................................... 155 8.2.2. Nguyên lý làm việc và cấu tạo...................................................................................... 156 8.2.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy cô đặc................................................................ 157 8.2.4. Hệ thống máy cô đặc.................................................................................................... 159 Chương 9.................................................................................. Error! Bookmark not defined. MÁY THANH TRÙNG........................................................... Error! Bookmark not defined. 9.1. MÁY THANH TRÙNG................................................................................................. 163 9.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại...................................................................... 163 9.1.2. Các phương pháp thanh trùng....................................................................................... 163 9.1.3. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo..................................................................... 163 9.1.4. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy thanh trùng........................................................ 164 Chương 10. MÁY BAO GÓI SẢN PHẨM............................................................................ 169 10.1. BAO BÌ.......................................................................................................................... 169 10.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại...................... Error! Bookmark not defined. ii 10.1.2. Các loại bao bì.............................................................. Error! Bookmark not defined. 10.1.3. Trang trí bao bì............................................................. Error! Bookmark not defined. 10.2. MÁY GHÉP KÍN........................................................................................................... 176 10.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại.................................................................... 176 10.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo................................................................... 176 10.2.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy ghép kín........................................................... 182 10.2.4. Các dạng hư hỏng mí hộp và cách kiểm tra độ kín của hộp........................................... 184 iii  LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, thực hiện chính sách đổi mới của Đảng và Nhà nước, nền kinh tế nước ta đã có nhiều chuyển biến quan trọng, ngành nông nghiệp đã có những bước tăng trưởng khá nhanh, nhiều mặt hàng nông sản, thực phẩm không những đã đáp ứng được nhu cầu của nhân dân trong nước mà còn dư thừa một lượng khá lớn để xuất khẩu như: gạo, cà phê, tiêu, điều, chè, lợn, gà,...Cùng với sự phát triển của sản xuất nông nghiệp, việc bảo quản và chế biến cần đặc biệt quan tâm nhằm hạn chế quá trình làm hao hụt về chất lượng và khối lượng sản phẩm trong bảo quản, nâng cao chất lượng sản phẩm, tạo ra những sản phẩm mới có giá trị sử dụng cao trong chế biến sao cho phù hợp với điều kiện kinh tế của nước ta. Trong thực tế, việc bảo quản và chế biến nông sản, thực phẩm ở nước ta còn gặp rất nhiều khó khăn, một mặt do công nghệ chậm đổi mới mặt khác do trang thiết bị, máy móc còn lạc hậu, thiếu đồng bộ và đặc biệt là còn thiếu những máy và thiết bị có hiệu quả cao trong các qui trình công nghệ tiên tiến. Vì vậy, không những đã gây ra thiệt hại một khối lượng nông sản, thực phẩm đáng kể mà còn là nguyên nhân làm giảm chất lượng và tăng giá thành sản phẩm. Để góp phần thúc đẩy sản xuất nông nghiệp, nâng cao giá trị gia tăng, nhóm tác giả TS. Nguyễn Thanh Hải và PGS.TS. Trần Như Khuyên biên soạn giáo trình "Máy thực phẩm". Giáo trình được cấu trúc trong 9 chương, cung cấp những kiến thức cơ bản về nguyên lý làm việc, nguyên lý cấu tạo và một số máy thực tế sử dụng cho việc bảo quản và chế biến thực phẩm, trọng tâm là những máy sơ chế. Đây là một trong những giáo trình chuyên môn chủ yếu của chương trình đào tạo kỹ sư ngành cơ khí chế tạo máy, cơ khí nông nghiệp và là tài liệu tham khảo cho các ngành cơ khí thực phẩm, công nghệ thực phẩm và các ngành khác có liên quan. Do biên soạn lần đầu theo chương trình đổi mới đào tạo, chắc chắn không tránh khỏi có nhiều thiếu sót. Nhóm tác giả kính mong nhận được sự đóng góp của các bạn đồng nghiệp và những người đọc giáo trình này. Đại diện nhóm tác giả Nguyễn Thanh Hải 1  Chương 1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM Chương 1 cung cấp những kiến thức cơ bản về tính chất cơ lý của nông sản và thực phẩm, cơ sở của việc bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm; Kỹ thuật bảo quản và chế biến một số nông sản thực phẩm. 1. 1. CÁC LOẠI NÔNG SẢN - THỰC PHẨM Đối tượng nông sản - thực phẩm: sản phẩm thực vật của ngành trồng trọt và sản phẩm động vật của ngành chăn nuôi. Sản phẩm thực vật có thể chia thành 3 nhóm chính: - Hạt nông sản - Các loại củ - Rau và quả Sản phẩm động vật cũng được chia thành 3 nhóm chính: - Thịt: thịt gia súc và thịt gia cầm - Sữa: sữa bò, sữa trâu, sữa dê,… - Trứng: trứng gà, trứng vịt, trứng ngan,… 1.1.1. Hạt nông sản a. Đặc điểm cấu tạo Căn cứ vào thành phần hoá học, người ta chia ra 3 nhóm: - Nhóm giàu tinh bột: thóc, ngô,… - Nhóm giàu protein: hạt đậu, đỗ,… - Nhóm giàu chất béo: lạc, vừng,… Cấu tạo thực vật của hạt nông gồm các bộ phận chính: vỏ hạt, lớp alơron, nội nhũ, phôi (Hình 1.1). Hình 1.1. Cấu tạo hạt thóc 1 – râu; 2,3 – vỏ trấu; 4 –mày thóc; 5 – cuống hạt; 6 – vỏ quả; 7 – vỏ hạt; 8- lớp aloron; 2  9 – nội nhũ; 10 – bao bảo vệ phôi; 11- chồi mầm; 12 – rễ mầm Vỏ hạt: bao bọc xung quanh toàn bộ hạt, có tác dụng bảo vệ, chống lại ảnh hưởng xấu của điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm,…) và sự phá hoại của sinh vật hại (côn trùng, nấm mốc,…). Vỏ hạt được cấu tạo từ nhiều lớp tế bào mà thành phần chủ yếu của nó là xelluloza và hemixelluloza. Căn cứ vào đặc điểm của vỏ hạt, ta có thể chia hạt nông sản thành 2 loại: loại có vỏ trần như: ngô, đậu,… và loại có vỏ trấu như: thóc, kê, đại mạch,…. Trên bề mặt vỏ hạt còn có râu và lông.Do lớp vỏ hạt có tác dụng quan trọng để bảo vệ phôi hạt. Trong quá trình bảo quản giữ gìn lớp vỏ hạt, tránh để xây xát cơ giới. Trong quá trình chế biến lại phải tách hết lớp vỏ hạt ra khỏi sản phẩm để đảm bảo tốt chất lượng sản phẩm chế biến. Lớp alơron: là lớp tế bào trong cùng của vỏ hạt, tiếp giáp với nội nhũ. Chiều dày của lớp alơron phụ thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt. Lớp alơron tập trung nhiều dinh dưỡng quan trọng: protein, lipit, muối khoáng và vitamin, vì vậy nó dễ bị biến chất trong điều kiện bảo quản không tốt. Khi xay xát lớp alơron bị vụn ra thành cám. Nếu còn sót lại nhiều trong gạo, trong quá trình bảo quản dễ bị oxy hoá làm cho gạo bị chua và bị ôi khét (do lipit bị oxy hoá). Nội nhũ: hạt nông sản có thể có nội nhũ lớn (họ Graminae, họ Ranunculaceae, họ Paraveraceae,…) có thể có nội nhũ nhỏ (họ Cruciferae, họ Liguminosae) và có thể không có nội nhũ (họ Rosaceae, họ Campositae). Ở những hạt có nội nhũ lớn thì sau lớp alơron là nội nhũ. Đây là phần chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các thành phần cấu tạo hạt. Nội nhũ là nơi tập trung toàn bộ chất dinh dưỡng chủ yếu của hạt. Nội nhũ là nơi dự trữ nguyên liệu cho hô hấp của hạt, trong quá trình bảo quản, nội nhũ hao hụt nhiều nhất. Với hạt thóc, nội nhũ có thể trắng trong hay đục. Hạt có nội nhũ đục khi phơi khô, tỷ lệ rạn nứt lớn, khi xay xát dễ gẫy nát và khi nấu phẩm chất kém hơn. Phôi hạt: thường nằm ở góc của hạt. Phôi được bảo vệ bởi diệp tử (lá mầm). Qua lá mầm, phôi nhận được đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết để duy trì sự sống và phát triển thành cây non khi hạt nẩy mầm. Phôi gồm có 4 thành phần: mầm phôi, rễ phôi, thân phôi và tử diệp. Phôi hạt chứa nhiều chất dinh dưỡng có giá trị như: protit, lipit, đường, vitamin, một số enzim,… b. Thành phần hoá học Bảng 1-1. Thành phần hoá học của một số loại hạt nông sản Tên sản phẩm Nước Gluxit Protit Lipit Xenlulo Tro (%) (%) (%) (%) (%) (%) Lúa 11,9 62,4 7,9 2,2 9,9 5,7 Lúa mì 13,6 63,8 16,8 2,0 2,0 1,8 Ngô 12,5 69,2 10,6 4,3 2,0 1,6 Cao lương 9,9 77,7 12,7 3,2 1,5 1,6 Kê 13,0 59,0 11,3 3,8 8,9 3,6 Đỗ tương - 2,7-12 29-50,3 18-22 2,8-6,8 3,3-6,4 Lạc 8-10 6-22 26-34 40-60 2-4,5 1,8-4,6 c. Các tính chất vật lý cơ bản của hạt và khối hạt + Các tính chất vật lý cơ bản của hạt - Màu sắc và mùi vị: Màu sắc và mùi vị của hạt là một trong những chỉ số để đánh giá chất lượng hạt. Mỗi loại hạt ở trạng thái bình thường đều có màu sắc và mùi vị tự nhiên của nó. Màu sắc và mùi vị thay đổi theo điều kiện thu hoạch, sơ chế và bảo quản. Hạt đã nảy mầm hay hạt có độ ẩm cao mà đưa vào bảo quản thì vỏ hạt không còn óng sáng nữa mà chuyển sang màu đục hay màu nhạt. Nếu sấy quá nhiệt hay xảy ra quá trình tự bốc nóng thì mầu vỏ hạt sẫm lại. Tuỳ theo mức độ hư hỏng mà màu vỏ hạt thay đổi từ màu nhạt tới màu nâu sẫm. 3  Hạt tốt bình thường bao giờ cũng có mùi vị đặc trưng. Nếu mất mùi vị đặc trưng đó hay có mùi lạ thì chất lượng hạt đã giảm. Mùi vị lạ hình thành do trong hạt đã xảy ra quá trình phân huỷ các chất hữu cơ hoặc do hạt đã hấp thụ hơi của các chất khác. Phổ biến nhất trong các loại hạt lương thực là mùi nha, mùi hơi mốc và mùi thối. - Kích thước và hình dạng hạt: Kích thước và hình dạng hạt là một trong những chỉ số đặc trưng để phân loại, bảo quản và chế biến. - Độ lớn của hạt: Hạt có độ lớn càng cao thì càng giá trị vì tỷ lệ nội nhũ nhiều, khi chế biến thu được tỷ lệ thành phẩm cao. Để đánh giá độ lớn của hạt: căn cứ vào kích thước hạt, khối lượng 1000 hạt, độ to, độ đồng đều,... Khối lượng 1000 hạt thể hiện độ lớn, độ chắc và độ hoàn thiện của hạt. Khối lượng 1000 hạt được xác định theo công thức: 100  w A a 100 Trong đó: w- độ ẩm của hạt, %. a- khối lượng 1000 hạt kể cả độ ẩm, g. Trong bảng 1.2 là khối lượng 1000 hạt của một số loại hạt ở độ ẩm bảo quản 14%. Bảng 1.2. Khối lượng 1000 hạt của một số loại hạt lương thực STT Loại hạt Khối lượng 1000 hạt (g) 1 Thóc 15-43 2 Ngô 500-1100 3 Đại mạch 20-55 4 Cao lương 19-40 5 Đậu tương 30-520 6 Lạc 300-1500 7 Vừng 2-5 Độ đồng đều là đặc trưng mức độ đồng nhất của các hạt trong lô hạt. Đánh giá độ đồng đều căn cứ: kích thước, màu sắc, độ ẩm, khối lượng riêng của từng hạt, độ trong... - Độ trong: Độ trong là chỉ số đánh giá chất lượng hạt lúa, ngô, cao lương, đại mạch,... Thường hạt có độ trong cao thì hàm lượng protein của hạt cũng cao. Độ trong của hạt phụ thuộc vào loại giống và khí hậu khi cây phát triển. - Độ ẩm cân bằng của hạt: Độ ẩm cân bằng là độ ẩm của hạt ở trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh hạt đó. Ở trạng thái này độ chứa ẩm trong hạt là đồng nhất và phân áp suất hơi nước trên bề mặt hạt ẩm bằng phân áp suất hơi nước trong không khí. Gọi Ph là áp suất hơi nước trên bề mặt hạt và Pk là áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí. Khi Pk > Ph thì hạt sẽ hút hơi nước, khi Pk < Ph thì hạt sẽ nhả hơi nước và khi Pk = Ph thì hạt ở trạng thái cân bằng ẩm. Độ ẩm tương đối của không khí thay đổi theo thời tiết, vì vậy trong bảo quản nếu kho cách ẩm kém thì độ ẩm cân bằng của hạt cũng thay đổi theo (Hình 1.2). 4  Hình 1.2. Độ ẩm cân bằng của hạt phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí. Qua đồ thị thấy rằng khi độ ẩm tương đối của không khí vào khoảng 75-80% thì độ ẩm cân bằng 15-17%, nhưng khi độ ẩm tương đối của không khí vượt quá 80% thì độ ẩm cân bằng tăng rất nhanh, khi độ ẩm tương đối của không khí đạt 100% thì độ ẩm cân bằng tăng gần gấp đôi. Độ ẩm cân bằng của hạt ngoài phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Trên hình 1.3 là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm cân bằng của hạt ngô với độ ẩm tương đối của không khí ở nhiệt độ 4,4oC; 26,7oC và 50oC. Wcb(%) RH(%) Hình 1.3. Mối quan hệ giữa độ ẩm cân bằng của hạt ngô và độ ẩm tương đối của không khí RH(%) - Độ ẩm tương đối của không khí; Wcb(%) - Độ ẩm cân bằng của hạt ngô + Tính chất vật lý của khối hạt - Độ tản rời: Độ tản rời là khả năng dịch chuyển của các hạt trong khối hạt do sự khác nhau về hình dạng, kích thước, dung trọng, trạng thái bề mặt,…của chúng. Độ tản rời được đặc trưng bằng góc nghiêng tự nhiên hay ma sát trong giữa hạt với hạt (Hình 1.4 a) và góc trượt hay còn được gọi là ma sát ngoài giữa hạt với bề mặt hạt nằm trên đó (Hình 1.4b). Hệ số ma sát trong và ma sát ngoài của một số loại hạt lương thực (Bảng 1.3). 5  Hình 1.4. Góc nghiêng tự nhiên và góc trượt a) Góc nghiêng tự nhiên; b) Góc trượt Độ tản rời của khối hạt dao động trong khoảng khá rộng, tuỳ thuộc vào hình dạng, kích thước và trạng thái bề mặt hạt; độ ẩm của hạt; số lượng và loại tạp chất có trong khối hạt. Loại hạt có dạng hình cầu, bề mặt hạt nhẵn như đậu, cao lương thì góc nghiêng tự nhiên và góc trượt nhỏ. Loại hạt hình dạng càng khác hình cầu và bề mặt xù sì như lúa, gai, bông,…thì góc nghiêng tự nhiên và góc trượt lớn. Độ tản rời của khối hạt có thể thay đổi tuỳ thuộc vào điều kiện bảo quản. Nếu bảo quản quá lâu hay đã xảy ra quá trình tự bốc nóng làm cho khối bị nén chặt thì độ tản rời giảm thậm chí còn mất hẳn. Bảng 1.3. Hệ số ma sát trong và ma sát ngoài của một số loại lương thực Hệ số ma sát ngoài Loại lương Hệ số ma Thép Gỗ Bê tông thực sát trong Động Tĩnh Động Tĩnh Động Tĩnh Lúa 0,70 - 0,85 0,40 0,60 0,32 0,75 0,45 0,80 Ngô - 0,36 0,58 0,30 0,68 0,45 0,60 - Tính tự phân loại của khối hạt Thông thường trong khối hạt gồm nhiều hạt cấu tử không đồng nhất, khối hạt có độ tản rời nên khi di chuyển sẽ tạo nên những khu vực hay những lớp có chỉ số chất lượng khác nhau, hiện tượng này gọi là tính tự phân loại của khối hạt. Khi đổ hạt vào kho tháo hạt ra hay khi chuyên chở những hạt có dung trọng nhỏ, hạt lép hay tạp chất nhẹ sẽ phân bố ở lớp trên hay xung quanh đống hạt, còn những hạt chắc có dung trọng cao và tạp chất nặng (đá, sạn) sẽ nằm ở chính giữa và phía dưới của đống hạt. Do quá trình tự phân loại làm cho các khu vực khác nhau của khối hạt có chất lượng khác nhau. Ở gần tường và các góc kho nhiều hạt lép, tạp chất nhẹ và bụi, đồng thời các phân tử này cũng mang theo nhiều vi sinh vật. Biện pháp khắc phục có hiệu quả khi xuất nhập cơ giới là làm chóp. Nếu cấu tạo chóp quay thì càng tốt. Khi rơi vào bề mặt chóp các phần tử nhẹ sẽ trượt theo chóp và phân bố đều ra mọi nơi, có những phần tử có dung trọng lớn đập vào chóp sẽ văng ra xa, phân bố đều. Sử dụng chóp khi tháo hạt khỏi xilo cũng tạo cho khối hạt dịch chuyển đều, hạn chế được tính tự phân loại. Ở nước ta hầu hết là sử dụng các kho thường (không cơ giới) để bảo quản nên đã áp dụng phương pháp bắc cầu và đi trên cầu đổ hạt từ trong ra ngoài. Biện pháp này phần nào khắc phục tính tự phân loại và giảm độ nén của khối hạt so với không dùng cầu, tuy nhiên cần lưu ý khi đổ càng hạ thấp chiều cao rơi hạt càng tốt. - Dung trọng và tỷ trọng 6  Dung trọng và tỷ trọng liên quan mật thiết với nhau. Tỷ trọng biểu hiện tính chất của cá thể, còn dung trọng biểu hiện tính chất của quần thể. Dung trọng là trọng lượng tuyệt đối của hạt chứa trong một đơn vị dung tích nhất định, thường là g/l, kg/m3 hay tấn/m3. Tỷ trọng của hạt là tỷ số trọng lượng giữa hạt với trọng lượng của khối nước cùng thể tích. Tỷ trọng cho biết mức độ nhiều hay ít của vật chất chứa trong hạt, tức là kết cấu tế bào xốp hay chặt. - Độ chặt và độ hổng của khối hạt Khối hạt gồm những phần rắn, giữa những phần tử rắn là khoảng không chứa không khí. Khoảng không này gọi là độ hổng của khối hạt còn phần thể tích chiếm bởi hạt và các phần tử rắn khác gọi là độ chặt. Độ chặt và độ hổng tỷ lệ nghịch với tác dụng bảo quản nếu độ chặt tăng thì độ hổng giảm. Độ chặt và độ hổng được biểu diễn bằng % thể tích toàn khối hạt và tính theo công thức: V t= 100% VT V V V S= T 100% = 100 - t = 100 - *100% VT VT Trong đó: V - thể tích thực của hạt và các phần tử rắn; VT – thể tích toàn khối hạt. Độ chặt và độ hổng của khối hạt phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, trạng thái bề mặt hạt và các phần tử rắn khác còn phụ thuộc vào lượng và tạp chất, phương pháp nhập kho và thời gian bảo quản. Giữa độ hổng và dung trọng có liên quan với nhau loại hạt có dung trọng lớn thì độ hổng nhỏ. Độ chặt và độ hổng có ý nghĩa quan trọng trong bảo quản kể cả mặt công nghệ và mặt sinh lý của khối hạt. Nếu khối hạt có độ hổng cao, không khí dễ dàng chuyển dịch gây nên hiện tượng truyền nhiệt đối lưu và chuyển dịch ẩm. Trong bảo quản hạt giống, độ hổng có ý nghĩa rất lớn. Nhờ có không khí trong khối hạt mà hạt có thể hô hấp bình thường, duy trì sự sống. Như vậy muốn bảo quản hạt giống tốt phải đảm bảo độ hổng cao cụ thể hạt phải khô, sạch không đổ hạt cao quá mức, không đè nặng lên khối hạt. Trường hợp bảo quản lâu phải đảo hay chuyển kho theo định kỳ. - Tính hấp thụ của khối hạt Các loại hạt lương thực và sản phẩm chế biến đều có khả năng hút hơi nước và các loại khí, ta gọi đó là tính hấp thụ của hạt. Ngược lại, trong điều kiện nhất định hạt và sản phẩm chế biến cũng có khả năng nhả hơi nước và các khí ra môi trường xung quanh. Đây là tính chất quan trọng trong bảo quản. Nghiên cứu tính chất này cho phép giải quyết một loạt vấn đề trong công nghệ bảo quản như: sấy, thông gió cưỡng bức, xả khí diệt trùng,…. Khối hạt hay sản phẩm chế biến có tính hấp thụ là do 2 yếu tố sau: Hạt và sản phẩm chế biến từ hạt có cấu tạo dạng keo và có nhiều mao quản; Khối hạt có độ hổng. Xét về mặt ảnh hưởng tới chất lượng và độ bền bảo quản của hạt mà phân thành: sự hấp thụ khí và hơi và hấp thụ hơi nước. Hấp thụ khí và hơi: Tất cả các chất khí và hơi trong thành phần không khí có ở môi trường bảo quản như khí cacbonnic, amoniac, hơi axit hữu cơ và các chất khí lạ khác đều có ảnh hưởng tới sự xâm nhập vào khối hạt. Sau khi hấp thụ thì quá trình thoát khí rất khó khăn và không bao giờ hạt nhả ra triệt để. Trong một số trường hợp còn có hiện tượng hấp thụ hoá học có nghĩa là chất khí bị hấp thụ có tác dụng hoá học với các chất trong thành phần của hạt. 7  Lợi dụng tính hấp thụ này ta có thể tạo hương thơm cho hạt bằng cách để hạt trong môi trường không khí có hương thơm. Tuy nhiên để tránh cho hạt bị hấp thụ mùi lạ khi vận chuyển vào bảo quản phải tránh nơi có mùi lạ, đặc biệt khi xả khí tiệt trùng. Hấp thụ và nhả hơi nước: Tính hấp hơi nước của hạt có ảnh hưởng rất lớn tới độ bền bảo quản. Nếu hút càng nhiều nước thì quá trình trao đổi chất càng mạnh, lượng chất khô tổn hao càng nhanh mặt khác độ ẩm là điều kiện tốt cho vi sinh vật và côn trùng phát triển. - Trở lực của khối hạt Trong bảo quản và làm khô hạt còn phải lưu ý tới trở lực của khối hạt. Trở lực là một trong những thông số cần thiết khi tính toán thông gió và sấy hạt.Trở lực của khối hạt tăng tỷ lệ thuận với tốc độ dòng khí thổi và được tính theo công thức:   9.806 Ahv n Trong đó: h – chiều dài lớp hạt, mm; v – tốc độ dòng khí đi qua lớp hạt, m/s; A và n – hệ số phụ thuộc tính chất của hạt và khối hạt. - Sự phân bố ẩm trong khối hạt Một trong những nguyên nhân ảnh hưởng tới độ bền bảo quản hạt là sự phân bố ẩm không đều, nguyên nhân: Sự phân bố ẩm không đều trong từng hạt. Thành phần hoá học và cấu tạo thành phần của hạt khác nhau nên khả năng hút và giữ nước cũng khác nhau. Phôi là thành phần hút ẩm nhiều nhất nên độ ẩm của phôi bao giờ cũng cao hơn vỏ và nội nhũ. Phôi hút nước nhiều vì phôi chứa nhiều protein đây là chất háo nước. Hạt có độ ẩm lớn và độ mẩy khác nhau thì khả năng hút nước cũng khác nhau. Hạt nhỏ và lép thì có tỷ lệ phôi lớn hơn hạt to và chắc nên hút ẩm nhiều hơn. Hạt tróc vỏ gãy nát cũng hút ẩm nhiều hơn do bề mặt hấp thụ tăng. Ảnh hưởng của không khí khi bảo quản hoặc ảnh hưởng tới độ ẩm bề mặt của khối hạt. Hoạt độ sinh lý của các cấu tử trong khối hạt cũng làm chênh lệch độ ẩm. Thường hạt cỏ dại, hạt xanh, hạt lép hô hấp mạnh hơn hạt bình thường. Mặt khác chỗ nào tích tụ nhiều vi sinh vật sâu mọt thì chỗ đó hạt ẩm nhiều. Do sự thay đổi nhiệt độ mà dẫn tới sự dịch chuyển ẩm. Nguyên nhân làm thay đổi nhiệt độ là thời tiết thay đổi hoặc do hoạt động sinh lý của các cấu tử ở các khu vực khác nhau trong khối hạt. Nhiệt độ có khuynh hướng truyền nhiệt từ chỗ nhiệt độ cao tới chỗ có nhiệt độ thấp, đồng thời kèm theo sự dịch chuyển ẩm. Khi chênh lệch từ 1-30C đã bắt đầu chuyển ẩm. Do trạng thái của kho, nếu kho cách ẩm, cách nhiệt không tốt cũng gây nên sự chuyển ẩm trong khối hạt. Để khắc phục hiện tượng phân bố ẩm không đều của khối hạt trong kho cần thực hiện đúng các quy định khi xuất kho, nhập kho, chế độ bảo quản và yêu cầu về cấu trúc kho. Đặc biệt phải chú ý tới ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm không khí. - Tính chất lý nhiệt của khối hạt Hạt và khối hạt có một loạt các tính chất lý nhiệt mà trong kho bảo quản cần lưu ý. Trong số các tính chất đó thì tỷ nhiệt, độ dẫn nhiệt độ là quan trọng hơn cả. Các tính chất này đặc trưng cho quá trình trao đổi nhiệt và quá trình trao đổi khối trong khối hạt bằng đối lưu và truyền nhiệt trực tiếp. Tỷ nhiệt của hạt là lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng 1kg hạt lên 10C, xác định theo công thức: C = CKN + Cn W 100 Hay: C = 0,37 + 0.0063W, kcal/kg.0C Trong đó: 8  CKN- tỷ nhiệt của hạt khô tuyệt đối; Cn- tỷ nhiệt của nước; W- độ ẩm của hạt,%. Độ dẫn nhiệt đặc trưng cho tốc độ thay đổi nhiệt độ của vật thể. Đối với hạt, hệ số dẫn nhiệt đặc trưng tốc độ đốt nóng hay làm nguội và được xác định theo công thức:  a= , m2/h C r. Trong đó: - hệ số dẫn nhiệt của hạt, kcal/m.h0C; Cr- tỷ nhiệt riêng, kcal/kg0C; - khối lượng riêng của hạt, kg/m3. Khả năng dẫn nhiệt của hạt đặc trưng bởi hệ số dẫn nhiệt: q λ= , W/m.0K hay kcal/m.h.0C A1 Trong đó: q - nhiệt thông, W/m2; A1- gradien nhiệt độ, 0K/m Trong thực tế bảo quản, hiện tượng truyền ẩm không những do chênh lệch nhiệt độ mà còn do đối lưu nghĩa là hơi nước chuyển cùng với dòng không khí đối lưu. 1.1.2. Sản phẩm dạng củ 1.1.2.1. Đặc điểm cấu tạo a) Khoai tây Khoai tây là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, trong củ khoai tây chứa nhiều tinh bột, vì vậy khoai tây còn là cây lương thực chủ yếu của nhiều nước trên thế giới. Về cấu tạo, khoai tây có 2 lớp vỏ: vỏ ngoài và vỏ trong. Lớp bên trong của vỏ tiếp giáp với ruột củ là hệ thống màng bao quanh tạo nên sự phân lớp giữa vỏ và ruột củ. Trên mặt có những mắt củ (thường phát triển thành mầm). Củ càng to, mắt càng nhỏ. Ruột củ khoai tây không có lõi, đó là một khối tế bào mềm chứa nhiều tinh bột. Càng vào sâu tâm củ, tinh bột càng giảm, nước tăng. Ruột củ chiếm 80 – 92% khối lượng củ. b) Khoai lang Khoai lang là loại củ không có lõi. Dọc theo củ có hệ thống xơ nối ngọn củ với đuôi củ. Các mắt trên củ có thể là rễ củ hay mầm. Vỏ khoai lang tương đối mỏng, thành phần chủ yếu là xelluloza và hemixelluloza. Ruột khoai thành phần chủ yếu là tinh bột và nước. Cấu trúc thực vật của khoai lang tương tự như khoai tây chỉ khác là không có sự phân lớp giữa vỏ và ruột củ. Củ khoai lang to, nhiều hình thể vỏ mỏng và nhiều xơ hơn củ khoai tây. Khoai lang có nhiều nhựa, trong nhựa có nhiều tanin. Tanin khi bị oxy hoá tạo thành flobaphen màu da cam sẫm. Khi tanin tác dụng với sắt, tạo thành tanin màu đen. Vì vậy khi chế biến khoai lang thành tinh bột hay khoai lát phải cho vào nước để tránh hiện tượng oxy hoá tanin, làm cho sản phẩm được trắng đẹp. c) Sắn Sắn là loại rễ củ có lõi nối từ thân cây, dọc theo củ đến đuôi củ. Cấu tạo gồm bốn phần chính. Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần sùi có mầu nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng cho loại sắn vỏ đỏ, vỏ trắng hay vàng, thành phần chủ yếu là xelluloza và hemixelluloza, có tác dụng bảo vệ cho củ cả về cơ học và hoá học. Vỏ cùi dày hơn lớp vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 – 20% trọng lượng củ. Vỏ cùi mềm, cấu tạo bởi celluloza và tinh bột (5-8%), vì vậy để tận dụng lượng tinh bột này khi chế biến không nên tách vỏ cùi ra. Giữa lớp vỏ là mạng lưới ống dẫn nhựa mủ. Trong nhựa mủ gồm nhiều 9 chất như tanin, chất men và phần lớn độc tố (HCN),… Thịt sắn còn gọi là ruột củ là các mô chứa nhiều tinh bột. Hàm lượng trong thịt sắn phân bố không đều. Sắn trồng một năm thu hoạch thì chứa ít xelluloza, nếu sắn để lưu thì có nhiều xơ. Mỗi năm một lớp xơ, dựa vào đó người ta biết sắn lưu mấy năm. Lõi sắn thường nằm ở trung tâm, dọc suốt từ cuống đến đuôi sắn. Lõi chiếm khoảng 0,3- 1% trọng lượng, thành phần chủ yếu là xelluloza và hemixelluloza. 1.1.2.2. Thành phần hoá học Thành phần hoá học của sản phẩm dạng củ, bao gồm: nước, gluxit, lipit, protein, vitamin và các loại men. Tỷ lệ các thành phần biến động trong giới hạn rộng, phụ thuộc vào các yếu tố như giống, nơi trồng, khí hậu, độ dài ngày, loại đất, tỷ lệ sâu bệnh, kỹ thuật trồng trọt. Bảng 1.4. Thành phần hoá học trung bình của một số loại củ Tên sản phẩm Nước Gluxit Protit Lipit Xenlulo Tro Các chất khác (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) Khoai tây 75,0 18,5 2,1 0,2 1,1 0,9 2,2 Khoai lang 68,1 27,9 1,6 0,5 0,9 1,0 - Sắn 70,25 21,45 1,12 0,40 1.11 0,54 5,13 1.1.3. Rau quả Rau quả được dùng làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp sản xuất đồ hộp, bánh kẹo, nước giải khát, rượu quả,... 1.1.3.1. Đặc điểm cấu tạo a) Rau Rau là những sản phẩm giàu chất dinh dưỡng, cung cấp nhiều đường, vitamin, axit hữu cơ, muối khoáng cho cơ thể con người. Bộ phận sử dụng chủ yếu của cây rau có thể là thân, lá, củ,… Dưới đây ta chỉ nghiên cứu một số loại rau điển hình: Cải bắp có hình dạng rất khác nhau bao gồm 2 phần chính: thân trong và lá bắp cải cuốn thành bắp. Độ dài của thân trong thay đổi tuỳ theo giống, dao động từ 40-60% chiều cao bắp. Thân trong càng ngắn thì giá trị của bắp càng cao.Lá bắp cải là bộ phận sử dụng chủ yếu của bắp, được xếp trên thân theo hình xoáy trôn ốc, lên trên lá càng xít nhau. Người ta phân biệt lá ngoài và lá trong. Lá ngoài xanh hơn, chủ yếu làm nhiệm vụ quang hợp, lá trong màu trắng ngà là nơi dự trữ dinh dưỡng chủ yếu. Cà chua thuộc loại quả mọng được sử dụng như một loại rau. Quả nhiều nước, hình dáng, màu sắc của quả phụ thuộc vào lớp vỏ và thịt quả (từ hồng nhạt đến đỏ thẫm, vàng da cam đến vàng tươi). Cấu tạo các bộ phận chính quả cà chua: vỏ quả, thịt quả và hạt. Vỏ rất mỏng và thường rất khó tách khỏi thịt quả. Thịt quả là phần dự trữ dinh dưỡng chủ yếu. Một quả có thể có 2, 3 hay nhiều ô, các ô này chứa hạt. Số lượng hạt tuỳ thuộc vào giống, điều kiện trồng trọt mà dao động khoảng từ 50-350 hạt một quả. Quả to thường ít hạt hơn quả nhỏ. Hạt cà chua chín sinh lý rất sớm nên có thể nảy mầm ngay bên trong quả. Su hào có cuống lá nhỏ, tròn và dài. Cuống và lá phân chia rõ ràng. Phiến lá có răng cưa, độ nông sâu của răng cưa không đều. Trong quá trình sinh trưởng thân phình to như hình cầu và các chất dinh dưỡng được tập trung chủ yếu ở đây. Củ su hào có nhiều dạng khác nhau: hình cầu, tròn dài, tròn dẹt, kích thước cũng khác nhau tuỳ thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt. Cắt dọc củ su hào, nhìn từ ngoài vào trong ta thấy chúng được phân chia thành hai phần rõ rệt: vỏ củ và ruột củ. Cả hai phân này đều có chứa một lượng xơ khá cao, đặc biệt ở những củ già. Trong ruột củ, phần thịt củ nằm về phía dưới gốc chiếm một lượng xơ lớn hơn. Hành củ là loại củ tròn, có lớp bọc rất mỏng màu trắng hoặc hơi đỏ. Hành thuộc loại cây 10 cỏ, có củ lớn nhỏ nhiều cỡ. Rễ chùm, lá mọc từ gốc hình tròn dài và nhọn. Ở nước ta có nhiều loại hành khác nhau. Phần củ của chúng có vị đặc biệt cay, chứa tinh dầu, có mùi thơm, vị chát và một vài chất Fitonxit có tính chất sát trùng. Hành tây là loại củ to, có nhiều bẹ vị ngon hơn và dùng làm rau ăn. Loại này khi bảo quản dễ bị thối và nảy mầm rất sớm. b) Quả Sản phẩm cây ăn trái ở nước ta rất phong phú và đa dạng. Chúng khác nhau về hình dạng, kích thước, mầu sắc, hương vị và giá trị dinh dưỡng. Quả cam có nhiều hình dạng khác nhau như hình cầu, tròn dẹt, tròn dài, hình trứng… Cấu tạo: vỏ quả và múi quả. Vỏ có nhiều màu sắc khác nhau như vàng tươi, vàng nhạt, vàng đỏ…gồm vỏ ngoài và vỏ trong. Vỏ ngoài: có cấu tạo chủ yếu là chất sừng để ngăn chặn sự thoát hơi nước. Vỏ trong có hai lớp tế bào: lớp có chứa sắc tố (flavedo) như caroten, xanthophyl, antocyan… và các túi tinh dầu lớp màu trắng, lớp cùi (alledo). Múi quả: trong quả cam có nhiều múi (8-16 múi) và số lượng hạt nhiều hay ít tuỳ thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt. Múi cam có chứa thịt quả dưới dạng tép cam. Dứa thuộc loại quả kép bao gồm nhiều quả cắm trên một trục hoa. Sự phát triển của các mô lá bắc, lá đài, gốc nhuỵ làm thành. Kích thước, hình dạng quả thay đổi tuỳ theo giống và điều kiện trồng trọt. Kể từ ngoài vào trong quả dứa có 3 phần: vỏ quả, thịt quả và lõi. Vỏ quả có màu sắc từ vàng đến vàng da cam, được phân chia thành các mắt dứa. Mắt dứa to nhỏ, độ nhăn và độ nông sâu khác nhau cũng tuỳ thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt. Thịt quả thường có màu vàng và chiếm tỷ lệ lớn nhất so vói các thành phần khác trong quả. Các chất dinh dưỡng được tập trung chủ yếu tại đây. Hàm lượng xơ trong thịt quả cũng khá cao. Lõi (trục hoa) chạy dọc từ cuống hoa đến chồi ngọn, chứa nhiều xơ. Chuối là loại quả kết hạt theo lối đơn tính nên chuối thường không có hạt. Tuy nhiên nếu chuối tây trổ hoa trong điều kiện không thuận lợi thì cũng có ít hạt. Từ ngoài vào trong ta thấy có vỏ quả do lá đài phát triển mà thành. Lớp vỏ này dày hay mỏng tuỳ thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt. Thịt quả do bầu nhuỵ phát triển mà thành. Thịt quả có thể chặt hoặc mềm và thường có màu vàng. Thành phần dinh dưỡng chủ yếu của thịt quả là các dạng đường đơn và đường đa, các loại vitamin và một ít tinh bột. Xoài là loại quả một hạt hình thận, có vỏ dai, thịt quả mọng nước và bám chủ yếu vào hai bên hạt gọi là má xoài. Hạt xoài to và thường chiếm từ 25-30% khối lượng quả. Xoài có nguồn gốc từ vùng Ấn Độ, Mã Lai. Ở Việt Nam, xoài được trồng nhiều ở Nam Bộ và thu hoạch vào tháng 5, 6 với nhiều giống khác nhau. Những giống được ưa thích nhất là xoài cát: quả vừa, thơm ngon, giòn; xoài thơm: quả vừa, vị ngọt, hương rất thơm. Giống xoài tượng quả rất to, đẹp mã nhưng xanh và chua. 1.1.3.2. Thành phần hoá học của rau quả Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của một số loại rau quả ở nước ta được ghi trong bảng 1.5. 11  Bảng 1.5. Thành phần hoá học của một số loại rau quả Độ sinh năng Vitamin trong 100g Loại rau Gluxit Protit Lipit lượng quả (%) (%) (%) A B1 B2 C (kcal/100g) Cà chua 4,5 1,0 6,3 24,7 400 40 70 15-30 Cà rốt 7,0 2,2 0,1 37,7 3.000 60 80 2-10 Cam 6,5 0,9 0,3 32,3 350 40 - 60 Chuối 23 1,8 0,6 104,6 100-300 50 10 10-40 Dứa 10,4 0,5 - 43,6 100 25 25 10-60 Xoài 12,5 3,4 1,0 72,6 4.000 40 60 60-100 1.1.4. Thịt 1.1.4.1. Cấu tạo của thịt Thịt động vật là hệ keo đặc được tạo nên từ các màng ngăn, các sợi cơ và nội mạc. Các màng ngăn chia hệ cơ thành những phần ngang gồm chủ yếu là collagen và elastin. Chúng tạo nên trong màng ngăn một mạng lưới có cấu trúc nhỏ, chứa đầy dung dịch muối, protein, chất nhờn. Cấu trúc thịt các loại động vật về cơ bản là giống nhau, bao gồm các mô cơ bản như sau: mô cơ, mô liên kết, mô mỡ và mô xương. a) Mô cơ Mô cơ là mô có giá trị thực phẩm cao nhất, chiếm 35% trọng lượng con vật. Mô cơ được tạo thành chủ yếu bởi các sợi cơ. Sợi cơ thường có dạng hình thoi, đường kính từ 10-100m, chiều dài khoảng 12cm, có khả năng co giãn theo chiều dài. Bên trong sợi cơ là các tơ cơ được xếp song song, đường kính từ 1-3m, chiều dài mỗi sợi cơ được bao bọc bằng một lớp màng mỏng dẻo và đàn hồi, gọi là màng cơ. Các sợi cơ liên kết với nhau thành các bó cơ bậc nhất, các bó cơ bậc nhất liên kết với nhau thành bó cơ bậc hai, bậc ba,… Thành phần hoá học của mô cơ như sau: nước 72-75%, protein 18-21%, lipit 1-3%, khoáng 1%. Ngoài ra, còn có một số lớn các enzym (khoảng 50 loại) tham gia vào các hoạt động của cơ. - Protein của mô cơ là protein hoàn thiện và dễ tiêu hoá bởi các enzym pepsin, tripsin, chymotripsin. Chúng dễ bị phân huỷ bởi các protease thực vật như papain (trong đu đủ), bromelin (trong dứa). Protein của mô cơ bao gồm các dạng chính như sau: miozin chiếm khoảng 40%, actin chiếm khoảng 15%, globulin chiếm 20%, mioallobumin chiếm 1-2%, mioglobin chiếm 1%. Ngoài ra còn có nucleoprotein là thành phần cấu tạo nhân của tế bào, colagen và elastin là thành phần chính tham gia cấu tạo nên màng cơ. - Lipit của mô cơ bao gồm glyxerit ở giữa sợi cơ và trong chất cơ, vì vậy cơ có dạng vẩn đục. Các thành phần photphatit, cholesteron, este,...là những thành phần không thể thiếu được trong lipit cơ. - Khoáng trong mô cơ có nhiều khoáng khác nhau như: Ca, P, Na, K, S, Cl, Mg,...chúng có ảnh hưởng đến trạng thái bên trong của mô cơ như tính tan, tính ngậm nước. b) Mô liên kết Mô liên kết làm nhiệm vụ gắn liền các mô thịt và các bộ phận của cơ thể vào với nhau. Mô liên kết bao gồm: gân, dây chằng, nội ngoại, mạc cơ.... được phân bố khắp cơ thể, tham gia vào quá trình trao đổi chất và bảo vệ cơ thể. Phần thịt ở phía trước con vật thường chứa nhiều mô liên kết hơn ở các phần thịt phía sau. Thịt càng nhiều thì mô liên kết càng cứng. Thành phần hoá học của mô liên kết như sau: nước 57,6-62%, protein 21-40%, lipid 1- 3,3%, khoáng 0,4-0,7%. Protein của mô liên kết là loại protein không hoàn thiện, khó tiêu hoá, bao gồm colagen, elastin, muxin, mocoit: 12  - Collagen có cấu tạo hình sợi bền, không đàn hồi, không tan trong nước, dung dịch muối, dung dịch kiềm loãng. Đun lâu biến thành gelatin (nấu đông, thịt hộp). Chỉ bị phân huỷ dưới tác dụng của gelatinase. Khi đã bị biến tính thì có thể bị phân huỷ bởi proteinase. Collagen có thể được cơ thể đồng hoá nhưng chậm. - Elastin cũng có cấu tạo hình sợi nhưng bền hơn collagen. Khi ninh nấu không có khả năng tạo gelatin. - Muxin và mucoit chiếm một tỷ lệ nhỏ, chủ yếu tồn tại ở gian bào. Các chất này tan được trong kiềm yếu, không bị đông vón bởi nhiệt. c) Mô mỡ Mô mỡ được tạo thành từ mô liên kết hình lưới xốp cùng với số lượng lớn tế bào mỡ. Đây là nơi dự trữ và cung cấp năng lượng cho cơ thể. Mô mỡ được chia làm 2 loại: mỡ dưới da và mỡ trong da. Tuỳ loại gia súc, tuổi, mức độ gầy béo, vị trí mà lượng mô mỡ khác nhau. Thành phần chủ yếu của mỡ là các triglyxerit (97%). Ngoài ra còn có các photphatit, colesteron, este, sắc tố, một số enzyme và vitamin. Các axit béo trong glyxerit gồm loại no và không no, tỷ lệ khác nhau tuỳ vào loại gia súc. Thành phần hoá học của mô mỡ như sau: nước 2-21%, protein 0,5-7,2%, lipit 70-97% và một lượng nhỏ khoáng và vitamin d) Mô sụn và mô xương Mô sụn được cấu tạo từ các tế bào hình cầu và chất gian bào. Thành phần hoá học của mô sụn bao gồm: nước 67-72%, protein 17-20%, lipit 3-5%, khoáng 1,5-2,2%, rất ít gluxit. Mô xương gồm các sợi keo có thấm muối can xi, lớp ngoài đặc, trong xốp và có nhiều mỡ. Ở giữa các chất xốp có nhiều chất béo được gọi là tuỷ. Cấu tạo mô xương gồm khoáng và các chất hữu cơ. Chất khoáng thuộc dạng muối canxi và muối photphat. Hàm lượng CaCO3 tăng theo tuổi trong khi hàm lượng muối photphat giảm theo tuổi. Chất hữu cơ chủ yếu là collagen và một ít albumin và globulin. Thành phần hoá học chung của xương: nước 20-25%, protein 30%, khoáng 45%. Tỷ lệ xương trong súc thịt phụ thuộc vào giống gia súc, tuổi giết thịt và giới tính. Thông thường ở bò tỷ lệ xương từ 17-29%, ở lợn từ 8-18%. Nói chung, giá trị thực phẩm của mô xương là do tuỷ xương quyết định. Tuỷ xương là do tế bào mỡ tạo thành, chứa hầu hết các thành phần của máu như: albumin, globulin, glucogen, enzym và chất béo. 1.1.4.2. Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của một số loại thịt động vật Thành phần hoá học của thịt gồm có nước, protein, lipit, khoáng và các vitamin. Protein đóng vai trò chủ yếu, quyết định giá trị và nguồn dinh dưỡng của thịt. Protein của thịt động vật là loại protein hoàn thiện, có tất cả các amino axit cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Lipit trong thịt vừa làm cho thịt có giá trị năng lượng cao vừa góp phần tăng hương vị thơm ngon cho thịt. Bảng 1.6. Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của thịt một số vật nuôi. Thành phần hoá học (%) Loại thịt Nước Protein Lipit Khoáng Calo Bò 70,5 18,0 10,5 1,0 171 Lợn mỡ 47,5 14,5 37,5 0,7 406 Lợn (1/2 nạc) 60,9 16,5 21,5 1,1 268 Lợn nạc 73,0 19,0 7,0 1,0 143 Trâu (bắp) 72,3 21,9 4,9 0,9 118 Gà 69,2 22,4 7,5 0,9 162 Vịt 59,5 17,8 2,8 0,9 276 (Nguồn: Phạm Văn Sở, Bùi Thị Như Thuận) 13  Trong công nghiệp chế biến, thịt là nguyên liệu chính để sản xuất thịt hộp, thịt hun khói, lạp xường, dăm bông,.... 1.1.5. Sữa 1.1.5.1. Thành phần hoá học của sữa Sữa là một chất lỏng màu trắng, đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước, có vị đường nhẹ và có mùi ít rõ nét. Về phương diện hoá lý người ta coi sữa như một thể keo gồm các cầu béo có đường kính từ 3-5μm và các mixen protein có đường kính gần 0,1μm trong pha phân tán là nước. Trong sữa có hai chất chính là chất khô và nước hai chất đó về thành phần lí hoá có liên quan chặt chẽ với nhau. Nếu thay đổi một thành phần trong đó sẽ thay đổi tính chất của sữa. Trong sữa có tới gần 100 chất khác nhau trong đó có đạm, mỡ, đường, vitamin, khoáng, men. Trong sữa có đầy đủ 20 loại axit amin mà trong đó có 11-12 loại axit amin không thay thế, 18 loại axit béo (mỡ thực vật chỉ có 5-7 loại), 25 loại muối khoáng, 12 loại vitamin, 10 loại men, 4 loại đường và một số loại nguyên tố vi lượng. Có thể nói sữa là một loại thực phẩm có đầy đủ các chất quan trọng đối với sự phát triển của cơ thể con người và là loại thực phẩm duy nhất có thể thay thế sữa mẹ nuôi dưỡng trẻ sơ sinh trong những ngày đầu mới sinh. Bảng 1.7. Thành phần hoá học của một số loại sữa Chất Chất Whey Nước Protein Casein Lactose Tro Loại sữa khô béo Protein (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) Sữa người 87,5 12,5 4,0 0,9 0,3 0,6 7,0 0,2 Bò 87,5 12,5 3,8 3,3 2,7 0,6 4,7 0,7 Trâu 82,8 17,2 7,4 3,8 3,2 0,6 4,8 0,8 Dê 85,2 14,8 5,6 3,8 3,1 0,7 4,8 0,7 Cừu 80,7 19,3 7,4 5,5 4,6 0,9 4,8 1,0 Ngựa 88,8 11,2 1,9 2,5 1,3 1,2 6,2 0,5 (Nguồn: B. Simosen, R. Hamm and Rogowski) Phổ biến nhất ở trên thế giới trong đó có Việt nam vẫn là sữa bò. Vì vậy, dưới dây chỉ giới thiệu thành phần hoá học của sữa bò và được gọi đơn giản là sữa. - Nước: Nước trong sữa chia ra nước tự do, nước liên kết và nước kết tinh. Ngoài nước kết tinh ra tất cả các loại nước khác đều có ý nghĩa trong công nghiệp chế biến sữa. Nước tự do chiếm 96-97% trong số lượng nước có trong sữa. Nước tự do có ý nghĩa rất quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm của sữa cũng như đối với tính chất lí hoá và sự phát triển của vi sinh vật. Khi đun sữa tới nhiệt độ 100oC nước tự do chuyển sang thể hơi, nhờ tính chất này người ta có thể cô đặc và sấy khô sữa. Nước liên kết có rất ít 2-3,5%, vi sinh vật không thể phát triển trong nước liên kết. Nước kết tinh chỉ có trong đường sữa C12H22O11H2O. - Chất khô: Chất khô trong sữa bao gồm tất cả các chất còn lại sau khi sấy sữa ở 102- 105oC. Trong chất khô mỡ là thành phần hay thay đổi hơn cả vì vậy người ta tính chất khô theo lượng mỡ trong sữa. - Chất đạm: Đạm trong sữa là một loại đạm hoàn thiện bao gồm hầu hết các loại axit amin nhất là các loại axit amin không thay thế. Đạm cấu tạo nên các tế bào, vì thế nó giữ vai trò vô cùng quan trọng trong sự sống của cơ thể động vật. Trong chất đạm gồm có: cazein, anbumin và globulin với tỉ lệ tương ứng 82%, 12% và 6%. Trong sữa non lượng anbulin và globulin rất cao nên khi gặp nhiệt độ cao dễ bị kết tủa. 14  Cazein trong sữa thuộc nhóm phốtpho protein, khác với các loại đạm khác là có chứa phot pho trong phân tử của nó. Cazein có màu trắng hồng không mùi vị, không hoà tan trong rượu, ete, ít hoà tan trong nước và dễ hoà tan trong dung dịch của một số men. Anbumin trong phân tử của nó không có chất photpho. Anbumin là loại đạm hoàn thiện có đầy đủ các loại axit amin, dễ tiêu hoá gấp hai lần anbumin trong trứng gà. Trong sữa anbumin ở dạng hoà tan vì phân tử của nó có độ thẩm thấu rất cao. Khi đem đun ở nhiệt độ 60oC anbumin bắt đầu kết tủa, khi tới 80-100oC sẽ kết tủa hoàn toàn. Khi kết tủa nó sẽ mất khả năng hoà tan trong nước, vì vậy cần chú ý khi cô đặc, thanh trùng. Anbumin được dùng làm một số sản phẩm như bột đạm, bánh đạm cứng và một số loại sản phẩm khác. - Mỡ: Mỡ là hỗn hợp của glixerin và axit béo, trong mỡ có trên 20 loại axit béo khác nhau, cứ 1g mỡ sữa cho 9,3 kcal. Trong sữa mỡ tồn tại dưới dạng hạt nhỏ liên kết với nhau những hạt này có kích thước 0,512m cũng có khi có hạt nhỏ tới 0,1m và lên tới 20m. Khi bảo quản những hạt mỡ sẽ nổi lên nhất là ở nhiệt độ 45- 60oC, mỡ có nhiệt độ nóng chảy từ 28-35oC và đông đặc ở 18-23oC, trong mỡ có chứa nhiều sinh tố A, D, E, K. - Đường sữa: Đường trong sữa chủ yếu là đường lacto 98% dễ tiêu hoá, cứ 1g đường cho 4,1kcal, khi phân huỷ cho 2 loại đường gluco và galacto. Đường lacto không ngọt bằng đường saccaroza nó thuỷ phân rất chậm và cần có nhiệt độ cao. Khi đun sữa tới nhiệt độ 100oC đường sữa bị chuyển màu nhất là dưới tác dụng của đạm. - Vitamin trong sữa: Trong sữa có hầu hết các loại vitamin như vitamin hoà tan trong chất béo A, D, K, E, F và hoà tan trong nước như B1, B2, B6, B12, C, H. - Muối và tro trong sữa: Muối trong sữa không nhiều khoảng 0,7-0,8% nhưng nó giữ vị trí quan trọng trong sản xuất sữa và đối với cơ thể con người. Lượng muối trong sữa bằng lượng tro nhận được khi đốt cháy sữa. Trong tro có: K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl và một số nguyên tố vi lượng như: Cu, Mn, Co, I, Zn, Cr. Các nguyên tố vi lượng tuy ít nhưng giữ vị trí quan trọng trong dinh dưỡng và sản xuất sữa. - Men trong sữa:Trong sữa có 3 loại men: men thuỷ phân (men hidrolara), men phân giải (phốtphorilaza), men ôxi hoá và ôxi hoá khử. Ngoài những chất trên trong sữa còn có hơi và hoóc môn. 1.1.5.2. Các tính chất lý học của sữa Một số tính chất lí học của sữa : Độ chua mạnh: pH = 6,3  6,9. Độ chua trung hoà: 16  18oT (độ Tecne). Tỉ trọng: 1,025  1,033. Áp suất thẩm thấu: 6,6 at. Độ nhớt: 1,1  2,5 Cp (Centipuaze) Nhiệt đóng bằng: - 0,54  - 0,58. Độ dẫn điện: 38.10- 4 60.10- 4 . Hệ số dẫn nhiệt: 0,00044 m2/g0C. 1.2. KỸ THUẬT BẢO QUẢN NÔNG SẢN - THỰC PHẨM 1.2.1. Những yếu tố làm hư hỏng nông sản - thực phẩm 1.2.1.1 Sản phẩm thực vật a) Các yếu tố môi trường - Nhiệt độ Nhiệt độ là môi trường ảnh hưởng lớn nhất đến sự hư hỏng các loại nông sản khác. Bởi vì hoạt động mạnh nhất của enzym trong khối lương thực trong khoảng nhiệt độ từ 30-350C. Phần lớn các enzym bị mất hoạt tính ở nhiệt độ trên 400C. Giới hạn dưới của sự trao đổi chất là điểm đông lạnh của mô thường từ 00C đến - 20C. 15  Nhiệt độ còn ảnh hưởng lớn đến hoạt động của vi sinh vật trong khối nông sản mới thu hoạch. Mỗi loại vi sinh vật phát triển trong khoảng nhiệt độ giới hạn nhất định, nếu chênh lệch với giới hạn đó thì hoạt độ của chúng giảm đi hoặc chấm dứt hoàn toàn. Dựa vào giới hạn nhiệt độ này người ta chia vi sinh vật thành 3 nhóm: - Vi sinh vật ưa lạnh: có thể phát triển ở 0oC - Vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở 20 – 40oC. - Vi sinh vật ưa nhiệt: phát triển mạnh ở 50 – 60oC. Bảng 1.8. Nhiệt độ phát triển của một số loại nấm trên hạt Nhiệt độ (oC) Nấm mốc Thấp nhất Thích hợp Cao nhất A. restriletus 5-10 30-35 40-45 A. glaucus 0-5 30-35 40-45 A. candidus 10-15 45-50 50-55 A. flavus 10-15 40-45 45-50 Penicillium 5-10 20-25 35-45 - Độ ẩm không khí Ẩm độ tương đối của không khí (Relative Humidity – RH% ) là yếu tố môi trường quan trọng thứ hai đối với nông sản thực phẩm. Độ ẩm tương đối của môi trường thấp, làm giảm tốc độ tăng trưởng của phần lớn vi sinh vật gây thối rữa, nhưng sự mất nước của một số nông sản thực phẩm được tăng lên, đặc biệt là rau quả. Nếu độ ẩm thấp, các chất dinh dưỡng ở dạng khô, không thẩm thấu vào tế bào vi sinh vật được thì sự phát triển của vi sinh vật bị đình trệ. Khi độ ẩm cao, các fetmen trong nông sản hoạt động mạnh sẽ phân huỷ protein, tinh bột và các chất dinh dưỡng khác thành dạng đơn giản hoà tan trong nước và thẩm thấu vào tế bào vi sinh vật, do đó vi sinh vật có điều kiện phát triển mạnh. Độ ẩm giới hạn của lương thực để nấm mốc phát triển được theo Tritvexki khoảng 15 - 16% và lượng vi khuẩn là 16 – 18%. Một số kết quả của các tác giả khác cho rằng nấm mốc có thể phát triển ở hạt lương thực khi độ ẩm thấp hơn nhiều. Bảng 1.9. Độ ẩm tối thiểu của không khí để nấm mốc phát triển ở nhiệt độ 26-30oC. TT Nấm mốc Độ ẩm không khí tối thiểu (%) 1 A. halophilicus 68 2 A. restriletus, sporedonema 70 3 A. glaucus 73 4 A. candidus, A. ochraceus 80 5 A. flavus 85 6 Penicillium (tuỳ loại) 80-90 Khi độ ẩm của không khí cao, do tính hấp phụ hơi nước trong không khí của hạt làm cho độ ẩm của khối hạt tăng lên, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Bảng 1.10. Độ ẩm hạt ứng với độ ẩm không khí ở 25 – 30oC Độ ẩm tương đối Ngô, cao Thóc Gạo Đậu của không khí, % lương tương 65 12,5 – 13,5 12,5 14,0 12,5 70 12,5 - 14,5 13,5 15,0 13,0 75 14,5 – 15,5 14,5 15,5 14,0 80 15,5 – 16,5 15,0 16,5 16,0 85 18,0 – 18,5 16,5 17,5 18,0 16  - Thành phần không khí Thành phần không khí có ảnh hưởng trực tiếp đến hô hấp của nông sản và vi sinh vật ký sinh, vì vậy nó cũng là một trong những nguyên nhân gây hư hỏng khối nông sản trong quá trình bảo quản. Trong không khí bình thường, hàm lượng oxy là 21% carbone dioxyt là 0,003% còn lại chủ yếu là nitơ và một ít các khí khác. Khi nâng cao hàm lượng carbone dioxyt, giảm hàm lượng oxy thì hô hấp và trao đổi chất nói chung của khối nông sản và vi sinh vật đều giảm. Khi nồng độ O2 được giảm đến 2,5% thì hô hấp giảm 50%. Đối với vi sinh vật: Phần lớn các loại vi sinh vật trong khối hạt và sản phẩm chế biến đều là háo khí. Vì vậy, bảo quản hạt trong điều kiện thiếu oxy thì hoạt độ của vi sinh vật giảm đi hàng nghìn lần so với bảo quản thoáng. Đặc biệt đối với hạt có dầu trong bảo quản, việc làm giảm nồng độ oxy cũng làm giảm sự ôxi hoá dầu. Đối với vi sinh vật gây thôi rữa, hoạt động của chúng được giảm bớt ở nồng độ CO2 10% trở lên, nhưng ngược lại, hoạt động của một số vi sinh vật yếm khí lại tăng lên (anthracnose disease) làm hư hỏng nông sản thực phẩm. - Ánh sáng Ánh sáng là yếu tố thứ yếu gây ảnh hưởng đến tuổi thọ chất lượng của rau quả và một số nông sản thực phẩm khác. Nó có thể gây ra sự phân giải sắc tố và sự oxy hoá lipid. Ánh sáng ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm tươi, như ánh sáng đỏ làm tăng cường sự phân giải chlorophyll, còn ánh sáng xanh tăng cường sự tổng hợp carotenoid làm quả cà chua chín nhanh. Ánh sáng cũng có thể gây ra phản ứng nâu hoá trong chè được chế biến và một số sản phẩm khác. - Vi sinh vật Sau khi thu hoạch, trên bề mặt của các sản phẩm luôn có các vi sinh vật. Nguồn gốc sự có mặt của chúng là từ đất, bụi, cỏ rác lẫn vào, hoạt động của vi sinh vật không chỉ có ảnh hưởng xấu mà còn là nguy cơ gây hư hỏng nặng dẫn đến hư hỏng hoàn toàn. Các vi sinh vật thường gặp là nấm mốc, nấm men, vi khuẩn.... trong quá trình hoạt động sống và phát triển, vi sinh vật sử dụng các chất dinh dưỡng của sản phẩm trong quá trình trao đổi chất của chúng, làm mất dần các chất dinh dưỡng, đồng thời chúng còn tiết ra các chất làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như: chất gây mùi hôi, đắng thâm đen, vàng úa, thối hỏng... Sự hoạt động và phát triển của vi sinh vật phụ thuộc vào 3 yếu tố là nhiệt độ, độ ẩm, môi trường không khí bao quanh. Để ngăn ngừa và hạn chế hoạt động sống và phát triển của vi sinh vật có thể dùng các biện pháp: làm khô, làm sạch, nạp CO2 tạo chân không,... - Côn trùng, chim, chuột Có rất nhiều loại côn trùng gây hại cho sản phẩm trong quá trình bảo quản trong đó có các loại côn trùng (mạt, mọt,…) và một số loại chim, chuột,… Sự phá hoại của chúng gây ra những tổn thất đáng kể. Chúng lấy sản phẩm làm chất nuôi sống, ngoài ra chúng còn tiết ra các chất bẩn hôi thối thậm chí còn gây bệnh cho con người. b) Yếu tố cơ học - Sự tổn hại do va đập Sự tổn hại do va đập có ảnh hưởng đối với phần lớn các loại nông sản như: hạt, củ, quả. Va đập thường diễn ra trong thời gian ngắn do tác động của các máy: đập tuốt, bốc xếp, vận chuyển, làm sạch, phân loại,…. Sự va đập thường gây nên hiện tượng tróc vỏ, gẫy vỡ,…. đối với hạt và các vết bầm dập, thâm tím đối với quả. 17  Sự tổn thương đó phụ thuộc vào cấu trúc của lớp vỏ, kích thước của tế bào, độ lớn của khoảng gian bào và độ dày của thành tế bào. Sự tổn thương do va đập đã thúc đẩy các phản ứng enzim, tạo điều kiện thuận lợi cho sự tấn công của nấm và vi khuẩn làm hư hỏng nông sản. - Sự tổn hại do rung động Sự tổn hại do rung động thường xảy ra chủ yếu đối với các loại quả trong khoảng thời gian từ khi thu hoạch đến khi chế biến. Rung động thường diễn ra trong thời gian dài ở các máy thu hoạch, trên các xe vận chuyển từ nơi thu hoạch về kho bảo quản hoặc trên các băng tải ở trong nhà máy chế biến. c) Các yếu tố sinh học - Quá trình hô hấp Hô hấp là một quá trình chung của các nông sản thực phẩm có nguồn gốc thực vật sau khi thu hoạch. Trong quá trình hô hấp, các chất hữu cơ dự trữ (carbohydrates, proteins, lipids) được phân giải thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng năng lượng: C6H12O6 + 6O2 = 6 CO2 + 6 H2O + 677,2 calo Trong bảo quản hô hấp mang ý nghĩa sau: - Sự già hoá được tăng cường, khi năng lượng dự trữ được giải phóng để duy trì sự sống. - Sự giảm giá trị (về năng lượng) của nông sản thực phẩm đối với người tiêu dùng. - Giảm chất lượng về mùi và độ ngọt của quả. - Giảm trọng lượng khô tuyệt đối. Năng lượng hô hấp được giải phóng dưới dạng nhiệt, làm nóng khối nông sản thực phẩm. Quá trình hô hấp của sản phẩm được đánh giá bằng cường độ hô hấp hay hệ số hô hấp: - Cường độ hô hấp được xác định bằng lượng O2 mà sản phẩm hấp thụ và lượng CO2 mà chúng thải ra trong một đơn vị thời gian. - Hệ số hô hấp là tỉ số thể tích CO2 mà sản phẩm nhả ra và thể tích O2 mà chúng hấp thụ vào trong một đơn vị thời gian. Khi cường độ hô hấp tăng thì tổn thất dinh dưỡng tăng. Cường độ hô hấp phụ thuộc nhiều yếu tố trong đó có ba yếu tố chủ yếu là: nhiệt độ, độ ẩm và thành phần không khí bao quanh sản phẩm. - Nhiệt độ sản phẩm trong điều kiện bảo quản bình thường nhiệt độ sản phẩm bằng nhiệt độ môi trường không khí. Khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp tăng, nghĩa là tăng cường độ phản ứng của các quá trình cơ bản trong trao đổi chất. Đối với mỗi loại sản phẩm, cường độ hô hấp chỉ đạt trị số lớn nhất ứng với nhiệt độ nhất định Ví dụ: đối với hạt nhiệt độ thích hợp khoảng 45-55oC, đối với rau quả 20-30 oC, củ khoảng 25-30oC khi nhiệt độ tăng quá giới hạn đó sẽ kèm theo sự phá hủy vật chất trong thành phần tế bào đặc biệt là phá hủy một số loại men, khi đó cường độ hô hấp yếu đi, các chức năng sống khác chậm lại. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì sản phẩm ngừng hô hấp (mất hoạt động sống) ngược lại, nếu giảm nhiệt độ so với nhiệt độ bình thường thì cường độ hô hấp giảm nhanh. Vì vậy, trong một số trường hợp bảo quản các loại sản phẩm đặc biệt là bảo quản rau quả tươi người ta phải hạ thấp nhiệt độ bảo quản nghĩa là bảo quản ở trạng thái lạnh. - Độ ẩm của sản phẩm và độ ẩm của môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ hô hấp. Đối với hạt nông sản, khi độ ẩm của hạt tăng thì cường độ hô hấp tăng. Khi độ ẩm vượt quá giới hạn độ ẩm bảo quản (hạt lương thực 13-14 %, hạt dầu 8-9%) thì cường độ hô hấp tăng vọt nhanh và dễ phát sinh nấm mốc. Khi hạt có độ ẩm thấp thì cường độ hô hấp không đáng kể. 18  - Thành phần không khí trong môi trường bảo quản có ảnh hưởng tới quá trình hô hấp của sản phẩm, nếu không cho sản phẩm tiếp xúc với O2 của không khí thì hoạt động sống bị kìm hãm lại, thậm chí ngừng hẳn. Ví dụ: khi tăng nồng độ CO2 giảm nồng độ O2 trong môi trường sẽ có tác dụng kìm hãm hạn chế quá trình hô hấp rõ rệt nhất. - Quá trình tự bốc nóng Nguồn gốc của quá trình tự bốc nóng là do tất cả các cấu tử sống hô hấp phát sinh ra nhiệt. Mặt khác độ dẫn nhiệt của các sản phẩm lại kém nên lượng nhiệt này thoát chậm hoặc không thoát ra ngoài được sẽ làm tăng nhiệt độ của khối nông sản. Quá trình này gọi là quá trình tự bốc nóng. Quá trình tự bốc nóng thường xảy ra trong kho bảo quản hạt, rau, củ, quả do quá trình hô hấp của sản phẩm, hô hấp của vi sinh vật, hô hấp của các phần tử khác. Có thể phân loại mầm phát triển quá trình tự bốc nóng thành 4 dạng sau: tự bốc nóng ổ, tự bốc nóng lớp trên, tự bốc nóng sát sàn kho, tự bốc nóng ven tường và sát sàn. - Quá trình tự bốc nóng của khối hạt có thể phân thành ba giai đoạn: - Giai đoạn thứ nhất nhiệt tăng đều và chậm tới 25-280C. Hạt chưa có mùi lạ và hiện tượng ngưng hơi nước, độ tản rời thay đổi ít, màu sắc nguyên vẹn, trừ hạt xanh và phôi ngô bắt đầu biến màu. Trong giai đoạn này nhiệt độ tăng chậm vì chưa thích ứng hoàn toàn cho nấm mốc và các vi sinh vật khác phát triển cũng như hô hấp của hạt. - Giai đoạn thứ hai bắt đầu khi nhiệt độ vượt quá 280C và tăng tới 34-380C. độ tản rời giảm, xuất hiện mùi lạ, khét, vỏ xoăn lại, trên phôi hạt bắt đầu xuất hiện các khuẩn lạc của nấm mốc. Nếu không được hạn chế thì sau 3-7 ngày nó sẽ chuyển sang dạng thứ ba. Trong giai đoạn này không những vi sinh vật mà cả hạt cũng hô hấp mạnh. - Giai đoạn thứ ba nhiệt độ từ 38oC tăng lên 500C. Nhiệt độ tăng rất nhanh, hạt có mùi khét, độ rời giảm, vỏ hạt bị đen. Khi tới 500C thì các tế bào nấm mốc bị chết và chỉ còn các loại bào tử và nhiệt độ tăng chậm lại. Như vậy nhiệt độ giới hạn là 500C vì nhiệt độ này chấm dứt hoạt động của nhiều vi sinh vật, trong đó nấm mốc và vi khuẩn là chủ yếu còn lại chỉ vi sinh vật ưa nhiệt là hoạt động. - Thành phần vi sinh vật trong kho cũng thay đổi theo từng giai đoạn của quá trình tự bốc nóng. Có thể phân ra 3 giai đoạn: - Giai đoạn 1: tăng số lượng vi sinh vật trong đó chủ yếu là nấm mốc và vi khuẩn herbicola. - Giai đoạn 2: nấm mốc vẫn phát triển nhưng vi khuẩn bắt đầu giảm. - Giai đoạn 3: nấm mốc giảm và bắt đầu tích tụ cầu khuẩn và các nha bào của vi sinh vật ưa nhiệt. Quá trình tự bốc nóng của khối hạt không những làm giảm các chỉ số chất lượng của khối hạt như màu sắc, mùi vị, độ tản rời, mà còn giảm cả độ nảy mầm và thay đổi thành phần hoá học của hạt. Nếu bốc nóng nghiêm trọng có thể làm hỏng toàn khối hạt. Với thóc sau khi bốc nóng thì chất lượng hạt gạo giảm, cơm mất độ béo, có mùi khét. Nếu kho thóc tự bốc nóng tới 460C, độ nảy mầm giảm 90% xuống còn 16%, hàm lượng đường từ 0,36% tăng lên 0,43%, hàm lượng axit béo tăng tới 85mg/100g.hạt, đặc biệt lượng nitơ không thuộc protein tăng rất cao. Đối với rau củ quả hiện tượng tự bốc nóng thường xảy ra. Quá trình hô hấp của khối củ trong kho thải ra một lượng nhiệt khá lớn, lượng O2 giảm, lượng CO2 tăng, đồng thời độ ẩm không khí tăng gây nên hiện tượng ngưng tụ hơi nước làm vỏ khoai bị ướt. Những nguyên nhân trên làm cho khoai chóng thối. Theo Metlixki, khi bảo quản 500 tấn khoai ở nhiệt độ 15  20oC, lượng nhiệt thoát ra hàng ngày khoảng 156.000 kcal và 156 kg nước. - Quá trình nảy mầm 19  Quá trình nảy mầm thường xảy ra đối với cả hạt và củ trong bảo quản. Đối với hạt, điều kiện để nảy mầm là hạt phải hút đủ một lượng nước nhất định và ở điều kiện nhiệt độ và thoáng khí thích hợp. Thiếu một trong ba điều kiện trên thì hạt không thể mọc mầm. Ví dụ: độ ẩm cho ngô nảy mầm là 38-40%, cho thóc là 50-80%, các loại đậu là 100-120%. Đủ lượng ẩm nhưng nhiệt độ thấp hạt cũng không nảy mầm được. Nhiệt độ nảy mầm của thóc và ngô được ghi trong bảng 1.11. Bảng 1.11. Nhiệt độ nảy mầm của thóc và ngô Loại hạt Nhiệt độ, 0C Thấp nhất Cao nhất Thích hợp Lúa 10-13 40-42 30-36 Ngô 5-10 40-44 33-35 Khi nảy mầm hạt hô hấp rất mạnh, nếu thiếu O2 thí quá trình hô hấp yếm khí xảy ra chậm lại rồi ngừng hẳn và quá trình nảy mầm không tiếp diễn nữa. Khi hạt bắt đầu nảy mầm thì hoạt độ của các chất lên men tăng lên, đặc biệt là các amylaza, thuỷ phân tinh bột thành đường để cung cấp cho mầm non, vì vậy làm giảm chất khô của hạt. Để khống chế hiện tượng sinh trưởng của củ người ta dùng các chất hoá học để xử lý hoặc đưa nông sản thực phẩm vào trong điều kiện lạnh. - Quá trình chín sau thu hoạch Quá trình chín sau thu hoạch là quá trình xảy ra đối với các loại hạt vừa mới thu hoạch. Ở thời kỳ này cường độ hô hấp của hạt rất mạnh làm thay đổi một số chỉ số về chất lượng và tỷ lệ nảy mầm của hạt. Ví dụ: khi vừa thu hoạch thóc có độ nảy mầm rất thấp, cơm ít nở và nhiều nhựa, sau vài ba tuần lễ thì độ nảy mầm bắt đầu tăng lên. Đây là quá trình phức tạp diễn ra trong các tế bào của hạt để hoàn thành nốt các quá trình biến đổi sinh lý và sinh hoá trong cả vòng đời sinh trưởng và phát triển. Trong quá trình này, một lượng các chất hữu cơ phân tử thấp chuyển thành chất hữu cơ phân tử cao như: chuyển hoá axit amin thành protein, đường thành tinh bột, glyxerin và axit béo thành chất béo,…làm tăng chất lượng thương phẩm và thành thục về sinh lý của hạt. Tuy nhiên, quá trình chuyển hoá chất hữu cơ phân tử thấp thành chất hữu cơ phân tử cao có kèm theo sự thoát nước. Nếu độ ẩm của khối hạt thấp thì lượng nước thoát ra này ít ảnh hưởng tới chất lượng hạt, nhưng nếu độ ẩm của hạt tương đối cao lại thêm lượng nước này và nhiệt lượng thoát ra do hô hấp mạnh của hạt sẽ làm hạt và vi sinh vật phát triển mạnh dẫn đến làm cho khối hạt chóng hỏng. 1.2.1.2. Sản phẩm động vật a) Những biến đổi gây hư hỏng thịt Thịt là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, đặc tính lý- hoá của thịt cũng rất thích hợp cho vi sinh vật phát triển. Sự nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm có thể do động vật bị ốm, do điều kiện vệ sinh khu vực giết mổ kém,…Vi sinh vật gây nhiễm bao gồm các vi khuẩn và bào tử của nấm, chủ yếu là khuẩn hoại sinh gây thối và vi khuẩn đường ruột. Yếu tố quyết định tốc độ quá trình hư hỏng của thịt là nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí và mức độ nhiễm vi sinh vật ban đầu. Nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng thịt chỉ giảm chất lượng đáng kể khi số vi sinh vật lên khoảng 107--108 tế bào trong 1g hoặc trên 1 cm2 bề mặt sản phẩm. Sự hỏng của thịt thường thể hiện qua các dạng thối rữa, hoá nhầy, lên men mốc, đổi màu,... - Sự thối rữa của thịt 20  Thối rữa là quá trình biến đổi phức tạp đặc trưng nhất, xảy ra trong thịt do các nhân tố liên quan đến cấu trúc của thịt. Sự biến đổi các hợp chất protein đóng vai trò chủ yếu trong sự phân huỷ thối rữa do hoạt động sống của các vi sinh vật phân giải protein. Sự nhiễm vi sinh vật trên bề mặt thịt sau khi giết mổ có ảnh hưởng đến sự bền vững của thịt. Quá trình phân giải protein có thể chia ra làm 3 giai đoạn: - Giai đoạn 1: Quá trình phân huỷ protein dưới tác dụng của enzym thuỷ phân proteaza do vi sinh vật tiết ra. Sự thuỷ phân diễn ra dần dần, tạo thành nhiều sản phẩm trung gian và cuối cùng là các axit amin. - Giai đoạn 2: Quá trình khử axit amin thành NH3, axit (axit axetic, propyonic, butyric), rượu (propyonic, butylic, amylic). - Giai đoạn 3: Các hợp chất hữu cơ được tạo thành do sự phân giải sơ bộ axit amin lại tiếp tục chuyển hoá. Tuỳ theo loại vi sinh vật và điều kiện môi trường mà các hợp chất đó có thể bị oxy hoá hoàn toàn cho ra các hợp chất vô cơ như: CO2, H2O, H2S, H3PO4, NH3. Trong điều kiện yếm khí nó sẽ bị oxi hóa cho ra các axit hữu cơ, rượu, amin, trong đó có nhiều chất độc và mùi hôi thối. Độ bền vững với sự phân huỷ thối rữa của các mô tăng lên theo thứ tự sau: mô máu, mô liên kết sợi xốp, mô cơ, mô mỡ, mô liên kết sợi đặc, mô liên kết đàn hồi, sụn xương. - Sự hoá nhầy bề mặt Đây là dạng hư hỏng thường gặp ở thịt bảo quản lạnh, nhất là khi ẩm độ của không khí cao (trên 900C) sự hoá nhầy gây ra bởi các giống trực khuẩn chịu lạnh, hiếu khí, không nha bào thuộc giống achromobacter và pseudomonas. Sự nhầy hoá thể hiện bằng sự hình thành những vệt vi khuẩn liên tục. Khi đó số vi khuẩn trên bề mặt thịt lên tới hàng chục, hàng trăm triệu tế bào trên 1cm2. Nhiệt độ tối ưu cho sự hóa nhầy là khoảng 2-100C, ẩm độ thấp thì thịt sẽ chóng mất nước. Vì vậy, nhiệt độ bảo quản thích hợp là từ 0- 20C, ẩm độ tương đối của không khí tương ứng là 85-90%. - Sự lên men chua Hiện tượng này thường gặp ở thịt không được làm sạch hết máu khi giết mổ và trong nhiều trường hợp không làm lạnh. Vi khuẩn gây ra các quá trình này thường là trực khuẩn yếm khí Bac. Putripaciens. Sự lên men chua biểu thị bằng sự xuất hiện mùi chua khó chịu, thịt bị xám và mềm nhũn. - Sự hình thành vết màu Do sự phát triển trên bề mặt thịt những vi khuẩn hiếu khí, tạo thành sắc tố như Bact. prodigosum làm thịt có màu đỏ (không giống màu đỏ đặc trưng của thịt), Bact. synyaneum tạo thành những vết xanh, Sarcina flava và Sacinalutea tạo thành các vết màu vàng. - Sự mốc thịt Sự mốc thịt gây ra do sự phát triển của các loại nấm mốc trên bề mặt thịt. Quá trình mốc thường bắt đầu bằng sự xuất hiện trên mặt thịt những vết chấm hoặc những mạng tơ có màu trắng, về sau những vết đó lây lan dần và có màu đậm hơn. Thường gặp những nấm mốc thuộc họ mucroeadae tạo thành những vệt trắng xám, clasosporium herbarium tạo thành những vệt đen. Nấm penicillium tạo thành vết xanh. Nhiều nấm mốc phát triển ngay cả ở nhiệt độ - 80C. Nấm mốc phát triển trên bề mặt thịt không làm cho thịt bị biến đổi sâu sắc tức thời nhưng nó chuẩn bị cho các vi khuẩn thối rữa hoạt động sau này. b) Những biến đổi gây hư hỏng sữa Ở sữa hệ sinh vật gây hư hỏng được chia làm hai loại: Hệ sinh vật bình thường (trong sữa tươi bình thường và tốt đã có các loại vi khuẩn lactic, propionic, butyric, trực khuẩn đường ruột và cả vi khuẩn gây thối rữa, nấm mốc và nấm men). Hệ sinh vật không bình thường gồm những vi sinh vật làm xấu chất lượng sữa (làm thay đổi màu, mùi vị của sữa). Hệ sinh vật sữa thay đổi trong quá trình bảo quản, phụ thuộc và nhiệt 21 độ, thời gian và thành phần lúc đầu của hệ sinh vật. Sự biến đổi của hệ sinh vật trong quá trình bảo quản được biểu hiện ở bảng 1.12. Bảng 1.12. Biến đổi hệ sinh vật sữa trong quá trình bảo quản Thời gian Tổng số Tỷ lệ các nhóm vi khuẩn (%) bảo quản (giờ) Vi sinh vật/1ml Vi khuẩn Vi khuẩn Vi khuẩn lactic đường ru