ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN THỊ TÂM THANH
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TỪ TRƯỜNG ĐỂ NÂNG CAO
HIỆU QUẢ CẤP ĐÔNG FILLET CÁ TRA VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt
Mã số: 9520115
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
ĐÀ NẴNG - NĂM 2023
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng
Người hướng dẫn 1: PGS. TS. Võ Chí Chính
Người hướng dẫn 2: TS. Nguyễn Thành Văn
Phản biện độc lập 1:
Phản biện độc lập 2:
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án họp tại
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
vào lúc giờ ngày tháng năm
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Mục tiêu phát triển ngành thủy sản đến năm 2030 trở thành ngành kinh tế
quan trọng của quốc gia và phát triển bền vững thì việc đẩy mạnh nghiên cứu
các công nghệ liên quan đến nuôi trồng, chế biến và bảo quản thủy sản là điều
cấp thiết hiện nay.
Cá tra là loài cá nước ngọt được nuôi và xuất khẩu nhiều nhất so với các loại
thủy sản nước ngọt khác và được ví là ngành xuất khẩu tỷ đô của Việt Nam.
Fillet cá tra (phi lê cá tra) là bán thành phẩm đã qua các công đoạn xử lý có thể
sử dụng cho nhiều mục đích chế biến khác nhau. Tuy nhiên chúng rất dễ ươn
hỏng nếu không được bảo quản thích hợp, thông thường các sản phẩm này được
bảo quản bằng hình thức cấp đông, nhiệt độ tại tâm của fillet cá tra không lớn
hơn -18°C (TCVN 8338:2010).
Quá trình cấp đông thực phẩm bị ảnh hưởng bởi thành phần chủ đạo của
chúng là nước. Chất lượng cuối cùng của sản phẩm đông lạnh phụ thuộc vào quá
trình chuyển đổi pha từ nước thành băng. Kích thước của các tinh thể băng là rất
quan trọng đối với chất lượng cuối cùng của thực phẩm đông lạnh vì nó có thể
gây tác động không thể phục hồi cấu trúc tế bào do đó làm suy giảm cấu trúc và
màu sắc của sản phẩm. Vì lý do này, nhiều công nghệ cấp đông mới đã được
phát triển để kiểm soát quá trình kết tinh và cải thiện tốc độ hình thành và phát
triển tinh thể băng. Sự tác động điện và từ là những yếu tố có thể sắp xếp lại các
mạng liên kết hydro tồn tại trong nước.
Với những phân tích nêu trên, nghiên cứu về quá trình cấp đông có hỗ trợ từ
trường đối với fillet cá tra (Pangasius Hypophthalmus) Việt Nam là nhu cầu cấp
thiết nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm sau cấp đông đồng thời giảm chi phí
năng lượng trong quá trình cấp đông, từ đó nâng cao lợi thế cạnh tranh trên thị
trường xuất khẩu đối với sản phẩm cá tra ở Việt Nam.
2. Mục tiêu nghiên cứu
− Phân tích được ảnh hưởng của từ trường đến hệ số truyền nhiệt trong
quá trình cấp đông fillet cá tra.
− Đánh giá được ảnh hưởng của các thông số công nghệ (nhiệt độ, vận tốc,
chiều dày, mật độ từ thông) đến chi phí và chất lượng cấp đông có hỗ trợ
từ trường tĩnh. Trên cơ sở đó xây dựng được chế độ cấp đông phù hợp
với sản phẩm fillet cá tra Việt Nam.
− Phân tích được ảnh hưởng của từ trường đến chất lượng sản phẩm fillet
cá tra sau khi cấp đông dựa trên các tiêu chí như màu sắc, độ cứng, độ
đàn hồi, độ dẻo, độ dai và tỷ lệ hao hụt khối lượng sau rã đông. Đồng
thời, phân tích và so sánh được với sản phẩm fillet cá tra cấp đông
thương mại trên thị trường xuất khẩu.
2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu
− Fillet cá tra được nuôi ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long (cụ thể là
tỉnh Tiền Giang).
− Cấp đông gió có sự hỗ trợ của từ trường.
b. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm quá trình cấp đông fillet cá tra
trên mô hình cấp đông gió có hỗ trợ từ trường, năng suất 2 kg/mẻ.
4. Nội dung nghiên cứu
Để thực hiện được các mục tiêu nêu trên thì luận án cần giải quyết các
vấn đề cụ thể như sau:
(i). Tính toán, xác định các thông số nhiệt vật lý của fillet cá tra theo nhiệt độ
dựa trên các thành phần chính.
(ii). Tính toán thời gian cấp đông và mô phỏng quá trình cấp đông fillet cá tra
khi cấp đông không có hỗ trợ từ trường, từ đó so sánh với quá trình cấp
đông có hỗ trợ từ trường tĩnh và từ trường dao động.
(iii). Mô phỏng phân bố từ trường trong buồng cấp đông nhằm xác định được
phương pháp đo từ trường và phạm vi nghiên cứu thực nghiệm phù hợp.
Đánh giá ảnh hưởng của từ trường đến quá trình cấp đông, cụ thể là thời
gian cấp đông.
(iv). Tính toán và so sánh hệ số truyền nhiệt khi cấp đông có và không có hỗ
trợ từ trường dựa trên phương pháp bán thực nghiệm.
(v). Xây dựng và tiến hành nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố, đa yếu tố nhằm
xác định các thông số công nghệ phù hợp với quá trình cấp đông fillet cá
tra có sự hỗ trợ từ trường, dựa trên cơ sở giảm chi phí năng lượng đồng
thời nâng cao chất lượng sản phẩm.
(vi). Phân tích các chỉ tiêu chất lượng cơ bản của sản phẩm sau khi cấp đông
bao gồm màu sắc, độ cứng, độ đàn hồi, độ dẻo, độ dai và tỷ lệ hao hụt khối
lượng sau rã đông. Từ đó tiến hành phân tích và so sánh được với sản
phẩm fillet cá tra cấp đông thương mại trên thị trường xuất khẩu.
5. Cấu trúc của luận án
− Chương 1: Tổng quan
− Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết về cấp đông có hỗ trợ từ trường
− Chương 3: Kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm ảnh hưởng của
từ trường đến quá trình cấp đông gió
− Chương 4: Tối ưu hóa các thông số vận hành quá trình cấp đông có hỗ trợ
từ trường
− Chương 5: Đánh giá chất lượng sản phẩm cấp đông ứng dụng từ trường
3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
Chất lượng thủy sản và ảnh hưởng của quá trình cấp đông
Trong quá trình cấp đông thực phẩm xảy ra hiện tượng dịch chuyển nước do
chênh lệch nhiệt độ bên trong và bề mặt sản phẩm, nước dịch chuyển ra bên
ngoài với lượng lớn nên tạo thành tinh thể băng lớn làm chọc thủng màng tế bào.
Khi rã đông, nước chảy ra ngoài thực phẩm mang theo lượng lớn chất dinh
dưỡng. Đối với các quá trình cấp đông nhanh, thời gian cấp đông ngắn sẽ giúp
giảm kích thước tinh thể băng và tăng chất lượng thực phẩm sau khi rã đông. Do
vậy, thời gian cấp đông là yếu tố quan trọng nhất, quyết định đến chất lượng thực
phẩm nói chung cũng như chất lượng thủy sản nói riêng.
Cần phải công nhận rằng sự an toàn thực phẩm đi đôi với chất lượng thực
phẩm và là yếu tố quyết định đến sức khỏe của con người. Chính vì vậy mà các
thị trường xuất khẩu lớn như châu Âu và Mỹ thường quy định rất nghiêm ngặt
về an toàn thực phẩm. Đối với cá và các sản phẩm từ cá, do sự tồn tại của phần
lớn nước tự do và hàm lượng chất dinh dưỡng cao làm cho các sản phẩm này dễ
bị hư hỏng trong thời gian ngắn khi không được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Do
vậy, quá trình cấp đông sản phẩm ở nhiệt độ thấp giúp hạn chế các phản ứng sinh
hóa bất lợi, đảm bảo chất lượng thực phẩm và làm tăng tính cạnh tranh của sản
phẩm trên thị trường xuất khẩu.
Chính vì vậy, nghiên cứu về các công nghệ cấp đông hiện đại giúp giảm thời
gian và chi phí cấp đông, tăng chất lượng sản phẩm là xu hướng tất yếu hiện nay
trong ngành xuất khẩu thủy sản, đặc biệt là cá tra và sản phẩm từ cá tra.
Cá tra và fillet cá tra
Cá tra nuôi hay thường gọi là cá tra (Pangasius hypophthalmus) thuộc loài cá
da trơn trong họ Pangasiidae phân bố ở lưu vực sông Mekong. Cá tra là loài cá
nước ngọt được nuôi và xuất khẩu nhiều nhất so với các loại thủy sản nước ngọt
khác và được ví là ngành xuất khẩu tỷ đô của Việt Nam.
Fillet cá tra (phi lê cá tra) là miếng cá được cắt/lạng ra từ thân con cá, dọc
theo xương sống, đây là bán thành phẩm đã qua các công đoạn xử lý như tách
nội tạng, xương và da,... có thể sử dụng cho nhiều mục đích chế biến khác nhau.
Cấp đông thực phẩm
Cấp đông là một trong những quá trình bảo quản thực phẩm phổ biến nhất
được áp dụng để duy trì dinh dưỡng và độ tươi của thực phẩm, nhất là các sản
phẩm từ cá.
Mục đích chính của cấp đông thực phẩm là (1) bảo quản thực phẩm, (2) giảm
hoạt động của các enzym và vi sinh vật, (3) giảm lượng nước lỏng – thành phần
có lợi cho sự phát triển của vi sinh vật và (4) giảm hoạt độ nước của thực phẩm.
Trong quá trình này, nhiệt độ thực phẩm giảm xuống mức thích hợp dưới điểm
kết đông, khi nước chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn.
