Thực phẩm tươi sống, nông sản, thủy hải sản hay rau quả dễ bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường nhiệt độ bên ngoài. Vì thế, sử dụng kho lạnh, hầm đông là một giải pháp để tránh tình trạng hư hỏng hàng hóa. Hiện nay rất nhiều doanh nghiệp sử dụng kho lạnh để bảo quản sản phẩm, hàng hóa của mình. Điều đó cho thấy cấp đông có vai trò quan trọng và cần thiết trong sản xuất, kinh doanh. 

Hiện nay, bảo quản thủy sản bằng hệ thống cấp đông được ứng dụng phổ biến rộng rãi hơn hẳn. Tính năng chính của phương pháp này là làm chậm lại sự ươn hỏng và sản phẩm được tan giá sau thời gian bảo quản lạnh đông hầu như không bị thay đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi. Phương pháp này được ứng dụng trong chế biến, xuất khẩu thủy sản hay cả trên tàu cá khi đánh bắt cần một thời gian bảo quản để đưa thủy sản về đất liền. Thủy sản lạnh đông xuất khẩu thường rất quan trọng với các nước đang phát triển do giá thành sản phẩm cao như tôm lạnh đông, mang lại thu nhập có giá trị cao so với các loại sản phẩm thực phẩm khác tiêu thụ nội địa.

Dây chuyền cấp đông - Mạ băng

Có 3 phương pháp cơ bản được ứng dụng cho hệ thống cấp đông bảo quản thủy sản

1. Cấp đông bằng không khí: ở đây không khí lạnh được thổi qua liên tục trên sản phẩm.

2. Cấp đông dạng đĩa hay lạnh đông tiếp xúc: sản phẩm được đặt tiếp xúc với lỗ rỗng đĩa thiết bị lạnh đông bằng kim loại mà ở đó chất lỏng làm lạnh được đưa ngang qua.

3. Cấp đông dạng phun hoặc ngâm vào dung dịch: sản phẩm được đặt trực tiếp với chất lỏng làm lạnh

Tất cả 3 dạng cấp đông trên được ứng dụng trong quá trình lạnh đông sản phẩm cả trong nhà máy chế biến và trên tàu đánh bắt.

Quá trình cấp đông diễn ra như thế nào?

Nước trong thủy sản là dạng chất hòa tan và dạng keo. Lạnh đông là quá trình chuyển đổi hầu hết lượng nước trong thủy sản thành nước đá. Nhiệt độ lạnh đông tiêu biểu của thủy sản là -1 đến -2 độ C. Trong quá trình lạnh đông, nước dần chuyển đổi thành nước đá, nồng độ muối hữu cơ và vô cơ hòa tan tăng lên. Khi ở nhiệt độ -25 độ C, chỉ có 90 đến 95% nước ở dạng đóng băng. Tuy nhiên, phần lớn nước (khoảng 75-80%) được đông kết ở nhiệt độ -1 độ C và -5 độ C. Khoảng nhiệt độ này được gọi là vùng lạnh đông.

Khi quá trình cấp đông diễn ra, nhiệt độ giảm nhanh xuống dưới điểm lạnh đông của nước là 0 độ C. Khi đó giai đoạn ngưng nhiệt diễn ra, chuyển lượng nước liên kết thành nước đá. Có khoảng 3/4 nước được chuyển đổi tạo thành nước đá, nhiệt độ một lần nữa bắt đầu giảm và trong suốt giai đoạn này hầu như lượng nước còn lại đóng băng, một lượng nhỏ nhiệt đã được tách ra.

Tuy nhiên, ở dưới nhiệt độ 0 độ C sự ươn hỏng vẫn tiếp tục diễn ra. Vì vậy cần chuyển tới nhiệt độ lạnh đông. Quá trình này cần diễn ra nhanh do sản phẩm sẽ có chất lượng kém, gây ra phân giải protein nếu quá trình lạnh đông chậm.

Khi nhiệt độ của sản phẩm giảm xuống dưới 0 độ C, dung dịch đầu tiên được làm lạnh xuống nhanh, sau đó dung dịch bắt đầu kết tinh hoặc hình thành kết tủa và tinh thể nước đá hình thành. Đầu tiên có một ít phân tử, đó là những phân tử nhỏ của chất lơ lửng không hòa tan trong chất lỏng hoặc sự kết hợp ngẫu nhiên của các phân tử nước để tạo thành tinh thể nước đá theo tiêu chuẩn.

Sang giai đoạn 2 trong hệ thống cấp đông, các tinh thể lớn dần lên, lượng nhiệt tách ra chậm kết quả làm cho quá trình lạnh đông chậm lại, tinh thể đá hình thành với kích thước lớn hơn và số lượng ít hơn, có thể gây ra sự phá vỡ vách tế bào, kết quả làm mất chất dịch và làm thay đổi cấu trúc của sản phẩm khi tan giá. Ngược lại, lượng nhiệt tách ra nhanh là kết quả của quá trình lạnh đông nhanh, tạo ra số lượng lớn tinh thể nước đá nhỏ. Vì vậy giảm sự hao hụt chất dịch và sự phá vỡ vách tế bào.

Tuy nhiên, vách tế bào của thủy sản được xem như là lớp màng elastic để chống lại sự phá vỡ vách tế bào từ sự hình thành tinh thể nước đá lớn để giảm sự mất dịch khi tan giá cá lạnh đông. Thực tế, phần lớn lượng nước được liên kết trong cấu trúc của protein và sẽ không bị mất đi khi tan giá.

Sự tan giá của bất kỳ loại sản phẩm nào cũng có sự mất chất dịch từ phần thịt thủy sản, do có sự phân giải protein trong suốt quá trình lạnh đông bảo quản thủy sản gây nên sự biến đổi protein. Sự phân giải protein dựa trên nồng độ và nhiệt độ. Sự gia tăng nồng độ enzym làm gia tăng tốc độ phân giải. Sự phân giải này sẽ giảm khi nhiệt độ hạ thấp.

Khoảng nhiệt độ tối ưu cho quá trình phân giải protein từ -1 độ C đến -2 độ C. Vì vậy để giảm sự rò rỉ chất dịch khi tan giá đến mức thấp nhất, thời gian để nhiệt độ sản phẩm nằm trong khoảng nhiệt độ này trong suốt quá trình cấp đông phải càng ngắn càng tốt. Sự phân giải protein dẫn đến sự mất nước trong suốt quá trình bảo quản lạnh đông.

Dây chuyền cấp đông được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các tiến trình đông lạnh thực phẩm. Trong cấp đông nhanh có khái niệm cấp đông IQF hay còn gọi là lạnh đông rời. Cấp đông nhanh rất khó để xác định. Sự hạ thấp nhiệt độ làm giảm tốc độ phản ứng. Hơn thế nữa, khi lượng nước trong thủy sản đông đặc nó sẽ trở nên dạng liên kết. Vì vậy giảm độ hoạt động của nước và cũng giảm được sự phát triển của vi khuẩn. Vì vậy có thể nói rằng tiến trình lạnh đông trong bảo quản thủy sản là sự kết hợp của sự giảm nhiệt độ và hạ thấp độ hoạt động của nước.

Đến với Nasa để có sự lựa chọn hệ thống lạnh, thiết bị cấp đông, kho lạnh máy móc ngành lạnh chất lượng nhất.