Bài giảng công nghệ sản xuất dầu cá, bột cá và tận dụng phế phẩm

Bải giảng công nghệ sản xuất dầu cá, bột cá và tận dụng phế phẩm giúp sinh viên hiểu rõ quy trình sản xuất bột cá từ nguyên liệu thủy sản, cách xác định hàm lượng acid béo tự do, hàm lượng peroxyt (chỉ số PV), tận dụng nguồn phế phẩm ngành thủy sản làm nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC

1.2 Nguyên liệu sản xuất bột cá và phương pháp bảo quản 6

1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bột cá chăn nuôi và phương pháp bảo quản 6

1.2.2 Nguyên liệu sản xuất bột cá thực phẩm và phương pháp bảo quản 9

1.3 Sản xuất bột cá theo quy trình ép ướt 10

1.3.1 Qui trình sản xuất ép ướt 10

1.3.2 Nhận xét chung về phương pháp ép ướt 20

1.4 Sản xuất bột cá theo quy trình ép khô 21

1.5 Sản xuất bột cá theo phương pháp chiết 29

1.6 Sản xuất bột cá theo phương pháp thủy phân 39

1.7 Thành phần hoá học và quy cách bột cá 42

1.7.1 Thành phần hóa học 42

1.7.2 Quy cách bột cá 44

1.8 Các hiện tượng xảy ra của bột cá sau công nghệ sản xuất 45

1.8.1 Hiện tượng tự phát nhiệt của bột cá 45

1.8.2 Các loại phát nhiệt 46

Chương 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU CÁ 47

2.1 Khái quát về dầu cá 47

2.2 Quy trình công nghệ sản xuất dầu cá y học theo phương pháp thủy phân bằng xút loãng và nhiệt độ cao 48

2.3 Sản xuất dầu cá vitamin cô đặc 53

2.3.1 Phương pháp xà phòng hóa chiết 53

2.3.2 Phương pháp chưng phân tử 54

Chương 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM TỪ PHẾ PHẨM 59

3.1 Sản xuất chitin, chitosan 59

3.1.1 Công dụng chitin, chitosan 59

3.1.2 Cấu tạo chitin, chitosan 60

3

3.1.3 Tính chất 61

3.1.4 Cơ sở kỹ thuật sản xuất Chitin, chitosan 63

3.1.5 Một số qui trinh sản xuất Chitin, chitosan 65

3.2 Sản xuất keo cá gelatin 68

3.2.1 Khái quát chung 68

3.2.2 Thành phần nguyên liệu sản xuất keo cá 70

3.2.3 Tính chất lý hóa của của gelatin 72

3.2.4 Cơ sở kỹ thuật sản xuất collagen 73

3.3 Công nghệ sản xuất Enzyme từ nội tạng động vật thủy sản 75

3.4 Chiết xuất astaxanthin từ phế liệu vỏ giáp xác 82

-Trong khai thác thủy sản, sản lượng cá tạp ngày càng tăng cao

- Ở các nước phát triển, ngành chăn nuôi đòi hỏi tiêu thụ một lượng lớn về bột cá chăn nuôi

Việc sản xuất bột cá chăn nuôi có ý nghĩa kinh tế rất lớn vì đã tận dụng được nguồn phế liệu và thuỷ sản kém giá trị tạo nên sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp lượng đạm dễ tiêu hoá cho động vật nhằm phát triển chăn nuôi cung cấp trứng, sữa, thịt cho con người

Bột cá là sản phẩm giàu đạm, chứa từ 47 ÷ 85% là đạm tổng số (trong khi đạm tiêu hoá của bột thực vật chỉ đạt từ 30 ÷ 40% đạm tổng số) trong đó đạm tiêu hoá và hấp thu được là 80 ÷ 95% tuỳ thuộc vào phương pháp chế biến và nguyên liệu ban đầu

Protein của bột cá là protein hoàn hảo, vì chúng chứa đầy đủ các acid amin không thay thế và có tỉ lệ cân đối giữa các acid amin Hàm lượng một số acid amin trong bột cá chăn nuôi với các chế phẩm chăn nuôi khác được thể hiện như sau:

Bảng 1.1 Hàm lượng acid amin trong một số sản phẩm chăn nuôi

STT Các sản phẩm chăn nuôi Hàm lượng acid amin (g/kg)

Ly Arg His Meth Va Leu Phe Tre

Bột cá có hệ số tiêu hoá cao bởi lẽ chứa nhiều đạm dễ hoà tan và hấp thu Bột cá ở dạng khô nên còn là nguồn thức ăn dự trữ cho động vật nuôi trong năm

1.1.2 Bột cá thực phẩm

Bột cá thực phẩm là sản phẩm giàu đạm, chứa nhiều đạm dễ tiêu hoá, các vitamin, các nguyên tố khoáng đa lượng, vi lượng và các chất có hoạt tính sinh học khác

Bột cá thực phẩm rất cần thiết cho con người, được tiêu hoá nhanh trong cơ thể sống Bột cá thực phẩm được phát triển rất mạnh ở các nước, hầu hết các nước tiên tiến đều có nhiều công ty sản xuất bột cá thực phẩm dùng cho nội địa và xuất khẩu Bột cá thực phẩm được dùng để bổ sung vào các sản phẩm như: xúc xích, dăm bông, pate, chả giò, kamboko, bột canh, bột cháo, mì sợi và thực phẩm cho trẻ em, người ăn kiêng, người già yếu

Theo các chuyên gia FAO tiêu chuẩn bột cá thực phẩm cần đạt được những cơ bản sau: NTS ≥ 70%

Độ ẩm ≤ 10%

NaCl ≤ 1,5% Lyzin ≥ 6,5%

Ở Mỹ bột cá thực phẩm được sản xuất bằng phương pháp chiết, sản phẩm chứa 70 ÷ 80% protein, chất béo không quá 1%, hoàn toàn không có mùi tanh, tỉ lệ tiêu hoá không dưới 90% Hàm lượng các acid amin (% so với toàn bộ protein) là: Lyzin 9,5%; Tryptophan 0,9%; Arginin 3%, Cystein 1%; hàm lượng nước ≤ 8%;

6 chất béo ≤ 0,4%; canxi 18%; kích thước hạt phải đi qua mắt sàng có đường kính 1,47 μm Màu sắc từ nâu nhạt đến trắng

Bột cá thực phẩm Canada có màu trắng, không mùi, h à m l ư ợ n g nước chiếm 2÷3%, canxi 2÷5% (chủ yếu là photphat canxi) chất béo có ít không đáng kể, protein đạt 94÷98% (so với chất khô)

Nhật Bản thường dùng phương pháp chiết để sản xuất bột cá thực phẩm, ngoài ra Nhật Bản còn dùng phương pháp thuỷ ngân để sản xuất và thu được sản phẩm bột cá giống sữa

Trung Quốc đã nghiên cứu sản xuất bột cá thuỷ phân để cung cấp cho những người bị mắc bệnh đường ruột, khả năng hấp thụ dinh dưỡng kém

Ấn Độ cũng đã sử dụng các loại cá có giá trị sử dụng kém để chế biến thành sản phẩm bột cá thuỷ phân giàu đạm cần thiết cho con người

1.2 Nguyên liệu sản xuất bột cá và phương pháp bảo quản

1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bột cá chăn nuôi và phương pháp bảo quản 1.2.1.1 Nguyên liệu

Trong sản xuất bột cá chăn nuôi thường tận dụng các loại cá kém giá trị không

dùng cho chế biến các sản phẩm cao cấp khác như: cá nhỏ, cá kém chất lượng

Khi sử dụng nguyên liệu sản xuất bột cá chăn nuôi cần chú ý hàm lượng lipid, vì nó là nguyên nhân chủ yếu gây nên hư hỏng bột cá trong quá trình chế biến và bảo quản, do hiện tượng oxi hoá lipid tạo ra các sản vật có mùi vị không tốt làm giảm chất lượng bột cá Để chọn được qui trình phù hợp nhằm nâng cao chất lượng bột cá thường phân chia nguyên liệu sản xuất bột cá và dầu cá thành 2 loại theo hàm lượng lipid trong đó:

+ Loại nguyên liệu béo: Hàm lượng lipid > 3% + Loại nguyên liệu gầy: Hàm lượng lipid  3%

1.2.1.2 Bảo quản

Nguyên liệu thủy sản thường có tính mùa vụ và lại rất mau ươn thối nên việc bảo quản nguyên liệu để đảm bảo chất lượng sản phẩm và tiến độ sản xuất đều đặn là vấn đề quan trọng Sau đây là các phương pháp bảo quản nguyên liệu trong sản xuất bột cá chăn nuôi

a Bảo quản lạnh

7 Phương pháp bảo quản lạnh là có thể sử dụng kho lạnh, nước đá để bảo quản Nhiệt độ lạnh sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc của protein Enzyme và protein màng của vi sinh vật, làm chậm quá trình phân giải và phân hủy của nguyên liệu Bảo quản bằng nước đá với nhiệt độ 0÷2oC có thể giữ tươi nguyên liệu được 5 ngày

Để tăng khả năng làm lạnh của nước đá có thể dùng hỗn hợp nước đá và muối ăn để bảo quản

Cách tiến hành như sau: Trải một lớp nước đá hay hỗn hợp nước đá và muối ăn xuống đáy thùng bảo quản (lớp đá dày khoảng 2-5cm) Sau đó, cứ một lớp nguyên liệu lại một lớp nước đá hay hỗn hợp nước đá và muối ăn luân phiên

Tỷ lệ nước đá hoặc hỗn hợp nước đá+muối ăn so với nguyên liệu là 2/1 Chú ý trên cùng của thùng bảo quản phải trải phủ một lớp nước đá hay hỗn hợp nước đá+ muối ăn dày khoảng 2-5cm

Tùy theo tỷ lệ pha trộn giữa nước đá và muối ăn mà có các nhiệt độ hạ thấp khác nhau như bảng

Bảng 1.2: Quan hệ giữa sự hạ nhiệt độ với tỷ lệ giữa muối ăn và nước đá

Lượng nước đá (%) Lượng NaCl tinh khiết (%) Nhiệt độ (oC)

b Bảo quản bằng muối ăn:

Phương pháp này dễ tiến hành, rẻ tiền , thuận lợi, thiết bị đơn giản Nhưng chỉ được phép sử dụng với hàm lượng muối  20%, nếu nếu hàm lượng muối > 20% thì gây khó khăn cho công nghệ sản xuất bột cá sau này

Cách tiến hành: Hàm lượng sử dụng  20%

Cân lượng muối theo tỷ lệ nguyên liệu, sau đó trải một lớp xuống đáy thùng bảo quản và cứ một lớp nguyên liệu thì có một lớp muối, cứ luân phiên như vậy Nguyên liệu to phải cắt nhỏ

c Bảo quản bằng acid

8 Trước đây phương pháp bảo quản bằng acid được áp dụng phổ biến ở các nước như: Đan Mạch, Liên Xô cũ, Nhật bản.…Hiện nay, phương pháp bảo quản bằng hóa chất được trình bày ở phần c, d, e đã bị cấm, không được sử dụng để bảo quản nguyên liệu Tuy nhiên, ở bài giảng này, tác giả muốn phân tích cho người đọc biết được cơ

chế và tác dụng bảo quản của các loại hóa chất

Tác dụng của acid là phân ly cho proton H+, làm thay đổi pH môi trường, có tác dụng ức chế hoạt động của các vi sinh vật, enzyme …

Các acid thường dùng HCl, H2SO4… hàm lượng acid được dùng tuỳ theo từng loại nguyên liệu

Bảng 1.3: Lượng acid cần dùng để bảo quản nhiệt độ thường

Nguyên liệu Lượng acid cần dùng [kg nguyên chất/100kg nguyên liệu] 2,5<pH<4

Trong 3 loại acid dùng ở trên thì hiệu quả bảo quản của chúng là : H2SO4 > HCOOH > HCl

d Bảo quản bằng pesunfit kali (K2S2O5 ) hoặc pesufit natri (Na2S2O5 )

Pesunfit kali (K2S2O5) và pesufit natri sẽ phân tích tạo thành SO2 và có tác dụng ức chế hoạt động của vi sinh vật

Lượng dùng trung bình là 2% so với nguyên liệu, về mùa hè lượng pesunfit có thể tăng lên 1%

9 Cách tiến hành: Cân lượng Pesunfit cần dùng (tính theo độ tinh khiết 100%) Trộn đều nguyên liệu theo tỷ lệ quy định, rồi cho vào các thùng bảo quản, đậy kín, để nơi thoáng mát, tránh ánh nắng Thời gian bảo quản 8 – 10 tháng

Lượng Pesunfit thường giảm theo thời gian bảo quan, bởi lẽ chúng thường phân tích thành SO2 và bay đi SO2 làm cho nguyên liệu có mùi hôi, nhưng khi sản xuất bột cá có công đoạn hấp, sấy, SO2 bị bay hơi nên chất lượng bột cá vẫn đảm bảo

e Bảo quản bằng nitrit natri (NaNO2)

Trước đây, nhiều nước trên thế giới dùng Nitrit natri để bảo quản nguyên liệu sản xuất bột cá chăn nuôi và dầu cá nhưng ngày nay thì phương pháp này đã bị cấm

Nitrit natri ảnh hưởng đến cấu trúc protein, do đó tác dụng ức chế hoạt động của enzyme và vi sinh vật Theo dẫn liệu ngiên cứu với lượng NaNO2 < 0,2 mg/g sản phẩm thì Nitrit natri không gây độc cho gia súc, gia cầm

Cách tiến hành bảo quản như sau:

Pha dung dịch NaNO2 5%, sau đó đem trộn với nguyên liệu theo tỷ lệ: dung dịch dịch NaNO2 5% so với nguyên liệu là 1/10, cho hỗn hợp vào thùng bảo quản, để nơi thoáng mát, khô ráo, đậy kín, thời gian bảo quản từ 15 – 90 ngày

1.2.2 Nguyên liệu sản xuất bột cá thực phẩm và phương pháp bảo quản 1.2.2.1 Nguyên liệu sản xuất bột cá thực phẩm

Nguyên liệu sản xuất bột cá thực phẩm gồm các loại cá không chứa độc tố (Không sử dụng các loại cá có chưa độc tố như: Cá nóc, cá chình, cá song, ) Nguyên liệu tươi không có dấu hiệu ươn thối

Ở Liên Xô cũ, nguyên liệu thường dùng để sản xuất bột cá thực phẩm là các loại cá: cá trích, cá nục nhỏ, cá nhám, cá mập

Ở Nhật, nguyên liệu thường dùng để sản xuất bột cá thực phẩm là các loại cá: Cá thu, cá ngừ

Ở Việt Nam nguyên liệu thường dùng để sản xuất bột cá thực phẩm là các loại cá tạp có giá trị kinh tế trung bình như cá bánh đường, cá mối, nục, trích

1.2.2.2 Phương pháp bảo quản nguyên liệu sản xuất bột cá thực phẩm

Nguyên liệu tốt nhất ở dạng tươi được bảo quản đông, bảo quản lạnh sơ bộ, bảo quản ướp muối ở nồng độ thấp hoặc bảo quản bằng đóng hộp thanh trùng, còn các

10 phương pháp bảo quản bằng hóa chất độc hại không cho phép (hàn the, chất kháng sinh….)

1.3 Sản xuất bột cá theo quy trình ép ướt 1.3.1 Qui trình sản xuất ép ướt

 Sấy

 Làm nguội

 Tách kim loại

 Nghiền sàng



Bảo quản – bao gói

Phần lỏng  Tách dầu

 Dịch lỏng

 Cô đặc



Làm thức ăn trực tiếp cho chăn nuôi.

Dầu  Tinh chế

 Dầu tinh chế Nguyên liệu

Dịch ép Ép tách dầu

Xử lý

Nấu nguyên liệu

Phân ly

Phần đặc

12 + Làm suy yếu màng tế bào và liên kết của dầu với các thành phần khác

Như vậy sẽ tách triệt để dầu hơn ở khâu ép

- Làm mất mùi hôi và hình thành mùi thơm

+ Mùi hôi bị bay hơi

Mùi hôi là mùi của các chất CO2, NH3, H2S, PH3, Ure, TMA, Skatol, Indol… , chúng là sản vật của quá trình phân hủy các acid amin … Khi nấu chúng sẽ bị bay hơi thoát ra ngoài

+ Mùi thơm

Mùi thơm chủ yếu là các chất ngấm ra, chất ngấm ra gồm Taurin, Beatin, Acid creatinic, Creatinin, một số acid amin (alanin, glutamin, histidin, prolin, triptophan…), TMAO, acid sucxinic, Glucose…

Các chất ngấm ra tồn tại trong nguyên liệu ở dạng liên kết đồng hóa trị, liên kết hidro, liên kết tĩnh điện… khi gia nhiệt các liên kết đó bị đứt các chất ngấm ra được giải phóng tạo ra mùi

- Tiêu diệt vi sinh vật có hại và enzyme có tác dụng kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

- Tỷ lệ tiêu hóa tăng: Khi ra nhiệt các nhóm hoạt động của các chất trong tế bào sẽ lộ ra ngoài như vậy enzyme dễ tiếp cận để phân giải, ngoài ra trong nguyên liệu môt số chất như collagen, elastin đây là những chất bền, dai, không tan trong nước , khó tiêu hóa, nhưng khi gia nhiệt chúng bị gelatin hóa và dễ tiêu hóa, ngoài ra

- Làm biến tính keo tụ các chất ở dạng hòa tan để khi ép chúng không bị tổn thất ra ngoài cùng với dịch ép

b Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình nấu

- Nhiệt độ

13

t c0M

Đồ thị số 1 : Mối quan hệ giữa nhiệt độ và hiệu suất, hương vị bột cá

M: Trục biểu thị hương vị sản phẩm P: Trục biểu thị hiệu suất bột cá I: Đường biểu diễn bột cá thu được

II: Đường biểu diễn hương vị bột cá thu được

Vi sinh vật có hại và enzyme bị tiêu diệt không triệt để

Hiệu suất bột cá thu được thấp do các chất ở dạng hòa tan chưa bị keo tụ hoàn toàn

+ Nhiệt độ nấu > 95 oC

Sản lượng bột cá giảm: Do thịt cá bị nhuyễn nát nên khi ép bị tổn thất nhiều Các chất có đạm và vitamin bị tổn thất

Hương vị giảm do các chất ngấm ra bị tổn thất

14 Cá tươi, béo nấu ở nhiệt độ 80 - 90oC để hạn chế quá trình oxi hóa, cá gầy nấu ở nhiệt độ 90 - 95oC, cá chất lượng kém hoặc là phế liệu thì nhiệt độ nấu 90 – 95oC để thúc đẩy quá trình bay hơi các chất có mùi vị kém, tiêu diệt vi sinh vật và enzyme

- Kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu lớn thì chín không đều dẫn đến chất lượng bột cá thu được sau này giảm vì vậy phải cắt thành những khúc 10 – 20 mm, nguyên liệu có kích thước nhỏ không cần cắt

- Thời gian nấu

+ Gồm thời gian nâng và giữ nhiệt

Thời gian nâng nhiệt là quá trình nâng nhiệt độ nguyên liệu (nhiệt độ thường) lên nhiệt độ nấu, từ nhiệt độ thường lên nhiệt độ nấu sẽ qua vùng nhiệt độ tối thích của đa số các enzyme trong nguyên liệu (40 – 50 oC) Nếu thời gian tối thích dài thì:

- Dầu bị thủy phân, oxi hóa

- Cơ thịt cá mềm mại, protein bị thủy phân tạo ra các pepton, peptit, acid amin (các pepton, peptit, acid amin khi ép bị tổn thất)

-Acid amin bị phân hủy

Như vậy thời gian nâng nhiệt dài quá sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất bột cá, thông thường thời gian nâng nhiệt ﺡ 1 = 20 phút

+ Thời gian giữ nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ nấu (t), kích thước nguyên liệu (d), loại nguyên liệu (nl) ﺡ = f (t, d, nl), nhiệt độ nấu cao, kích thước nguyên liệu nhỏ thời gian nấu giảm và ngược lại

Thời gian nấu phải hợp lý để nguyên liệu vừa chín tới Xác định nguyên liệu vừa chín tới như sau:

+ Mùi thơm, không tanh +Cơ thịt mềm mại

+Không còn dấu vết máu trên xương +Gõ nhẹ thịt cá bong ra

Thời gian nấu các loại nguyên liệu như sau: Thời gian nâng nhiệt ﺡ 1= 20 phút

Cá tươi, béo, d = 10 – 20 mm, tn = 80−90oC, ﺡ 2 = 55 phút Cá gầy, tươi, t = 90 − 95oC, d= 10 − 20 mm, ﺡ2 = 50 phút

15 Phế liệu, cá kém chất lượng, d = 10 – 20 mm, tn = 90 − 95oC,ﺡ2 = 60 phút

-Phương pháp nấu

Có thể dùng nước ngọt hoặc nước muối để nấu Dùng nước muối nấu có ưu điểm hiệu suất, hương vị bột cá thu được tốt hơn nhưng nhược điểm là lượng muối trong sản phẩm tăng

Bảng 1.2: So sánh thành phần của bột cá, nước ép, nước nấu trong điều kiện chưng nấu bằng nước ngọt và nước biển

Loại nước sử dụng

Thành phần nướp %

Chất khô %

Chất hữu cơ %

Tro % Đạm %

H3PO4 %

Mỡ % Muối %

Nước nấu

Nước biển Nước ngọt

Nước biển Nước ngọt

Nước biển Nước ngọt

12,47

11,17 −

1.3.1.2 Ép

a Khái niệm cơ bản của quá trình ép

Mục đích của khâu ép là lấy được hết dầu từ nguyên liệu đã nấu chín Khi nấu chín tế bào bị vỡ, dưới tác dụng của lực ép dầu, nước và một số chất hoà tan được tách

16 ra

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép:

Nghiên cứu về quá trình ép cho rằng ép và lọc tương tự nhau, đều là quá trình vận chuyển của chất lỏng trong ống tiên mao

Công thức của Poisenille có thể xác định thể tích chất lỏng chảy ra trong quá trình ép :

V =

V: Thể tích chất lỏng chảy ra trong quá trình ép P : Áp lực ép

R: Bán kính ống tiên mao T: Thời gian chất lỏng chảy ra L: Độ dài ống tiên mao

: Độ nhớt chất lỏng

Công thức trên không hoàn toàn phù hợp với quá trình ép vì nó không phản ánh được sự biến đổi của các nhân tố trong quá trình ép như sự thay đổi độ dài và đường kính của ống tiên mao, thể tích của vật liệu, áp lực của chất lỏng.v.v…Do vậy, công thức trên chỉ biểu thị quá trình ép trong một khoảnh khắc thời gian khi các nhân tố này thay đổi rất ít

Vậy muốn ép dầu trong nguyên liệu phải có những điều kiện sau đây:

- Trong các ống tiên mao của của vật liệu ép, áp lực của dầu phải lớn - Đường kính của ống tiên mao phải lớn để chất lỏng dễ dàng thoát ra, - Độ dài của ống tiên mao phải ngắn nhất

- Diện tích bề mặt vật liệu ép phải lớn - Độ nhớt của chất lỏng phải nhỏ

17 Q: Năng suất trên mỗi kép (tấn )

D: Đường kính trong của máy ép H: Độ cao của thùng ép

Ty : Thời gian 1 chu kỳ : Hệ số xếp đầy 0,80,85

: Trọng lượng riêng của nguyên liệu trước lúc ép ( tấn /m3 )

2

Hình 1.1: Cấu tạo máy ép thủy lực

Khi chất lỏng bơm vào piston 2, piston nâng lên ép nguyên liệu giữa bề mặt 3 và 4 dầu , nước trong nguyên liệu được tách ra

1 4

3 5

1 Bộ phận bơm chất lỏng 2 Piston 3 Mặt ép dưới 4 Mặt ép trêm 5 Vòng đệm

bằng da hay cao su

18 Sấy trong điều kiện chân không, hoặc sấy bằng không khí nóng có nhiệt độ 75−80oC Sấy trong điều kiện chân không thì chất lượng sản phẩm thu được cao

Những yếu tố biến đổi của bột cá trong quá trình làm khô:

- Độ ẩm: sau công đoạn ép độ ẩm 40  50%, sau khi làm khô độ ẩm còn 10  12 % - Các phản ứng oxi hoá lipid

- Tỷ lệ tiêu hóa giảm

Để kiểm tra mức độ khô của bột cá trong thực tế dùng các phương pháp sau: Kiểm tra sau quá trình sấy: Lấy mẫu, bẻ xương cá nếu thấy xương cá khô, giòn, có màu trắng, dễ bẻ là được

Kiểm tra sau khi nghiền: Lấy mẫu bột cá nắm chặt nếu thấy không vón cục là được

1.3.1.4 Làm nguội - tách kim loại - nghiền sàng ● Làm nguội:

- Lý do:

Trong công đoạn nghiền sàng do lực ma sát của các búa đập với nguyên liệu nên làm cho nhiệt độ nguyên liệu tại công đoạn nghiền sàng tăng cao Mặt khác trong quá trình nghiền sàng diện tích tiếp xúc của bột cá với oxi tăng nên quá trình oxi hoá

dầu trong quá trình nghiền sàng tăng

Ví dụ: nhiệt độ vào của bán thành phẩm bằng 900C, thì sau khi nghiền sàng nhiệt độ bán thành phẩm lớn hơn 1000C

Kích thước bột cá nhỏ tốc độ quá trình oxi hoá cao

Vì vậy sau khi sấy phải làm nguội bán thành phẩm Nhiệt độ bán thành phẩm sau khi sấy 80  950C do đó phải làm cách nào đó giảm nhiệt độ bột cá xuống còn 60 0C

- Cách làm nguội :

Cho bột cá sau khi sấy lên một băng tải và vận chuyển đến thiết bị nghiền sàng Tính toán chiều dài băng tải và thông gió thích hợp để quá trình vận chuyển đồng thời

cũng là quá trình làm nguội bột cá ● Tách kim loại:

Đặc điểm nguyên liệu sản xuất bột cá chăn nuôi là các loài cá tạp, phế liệu, nên các mảnh vụn kim loại dễ lây nhiễm vào từ môi trường đánh bắt, từ quá trình thu mua,

trong quá bảo quản, trong quá trình chế biến, nên cần phải tách kim loại trong bột cá

19

Tách kim loại với mục đích: - Mang tính an toàn cho thiết bị - An toàn cho vật nuôi

- Đảm bảo chất lượng sản phẩm bột cá (làm giảm hiện tượng ôxi hoá của bột cá) Nếu bột cá có kim loại thì kim loại sẽ xúc tiến quá trình oxi hoá dầu làm cho chất

lượng bột cá giảm

Cách tiến hành: Trong sản xuất thường dùng nam châm điện để tách kim loại

Nam châm này được thiết kế đặt cách bề mặt băng chuyền vận chuyển bán thành phẩm một khoảng cách nhất định Nếu có kim loại thì nam châm sẽ hút kim loại và tách kim

loại ra khỏi bột cá Định kỳ ta loại bỏ kim loại trên bề mặt của nam châm ● Nghiền sàng:

Bột cá sau khi làm khô thường không mịn, gây khó khăn cho động vật khi ăn ,

khó phối trộn thức ăn Mặt khác khi nghiền sản phẩm dễ hấp thụ hơn

Mức độ nghiền sàng phải theo yêu cầu Thường bột cá cho gia súc, gia cầm được nghiền sàng bằng thiết bị nghiền lúa, kích thước lỗ sàng 46mm, mật độ lỗ sàng 15lỗ/cm2

1.3.1.5 Bao gói

Vật liệu bao gói túi PE Vật liệu bao gói phải ngăn ngừa được sự xâm nhập của

không khí và ẩm 1.3.1.6 Xử lý dịch ép

Trong công nghiệp sản xuất bột cá theo phương pháp ép ướt thường có một lượng nước rất lớn (50 – 70 % khối lượng nguyên liệu)

Trong đó, NTS từ 6 ÷ 15 % bao gồm các mảnh vụn thịt cá, protein hoà tan, gelatin, acid amin, các chất có đạm khác Ngoài ra dịch ép còn chứa lượng dầu cá, khoáng, vitamin Vì vậy, việc xử lý dịch ép để thu hồi các chất dinh dưỡng và dầu cá là rất cần thiết

20 nhau Muốn tăng tốc độ lắng ta phải giảm độ nhớt của chất lỏng xuống bằng cách đun nóng hoặc cho thêm nước vào để làm giảm trọng lượng riêng của chất lỏng xuống

Vì chất lỏng ép được có nhiều protein và những vật chất khác tồn tại nên rất dễ thối, đặc biệt ở nhiệt độ từ 25 – 40oC Do đó, trong quá trình lắng đọng nhiệt độ không được thấp dưới 50oC

Hình dạng của bình cũng ảnh hưởng đến sự lắng đọng của chất lỏng, nói chung những bình lắng đọng có đường kính lớn và không cao thì năng lực lắng đọng lớn, vì năng suất của bình lắng đọng có liên quan với diện tích bề mặt của nó và không có liên quan gì với chiều cao

Dầu cá từ bình lắng đọng lấy ra, còn có một ít nước, protein và những tạp chất nổi Để loại đi những tạp chất đó có thể tiến hành rửa vài ba lần Phương pháp là dùng nước nóng hoặc nước muối đổ vào rồi khuấy đều, cuối cùng phân ly dầu và nước, ta cũng có thể dùng hơi nước trực tiếp tiến hành rửa

Dầu cá sau khi rửa vẫn có một ít nước, nếu không tìm cách loại bỏ thì có thể làm cho dầu bị phân giải Phương pháp khử nước thường dùng là ly tâm hoặc đun nóng (tốt nhất trong điều kiện chân không)

b) Phương pháp phân ly

Trong các xưởng sản xuất bột cá, dầu cá hiện đại, máy ly tâm gần như thay thế toàn bộ bình lắng đọng Không những là vì máy ly tâm có hiệu suất cao, thao tác liên tục mà thiết bị của nó còn chiếm diện tích nhỏ, lao động nhẹ và dễ dàng bảo đảm vệ sinh cho nhà máy

Cần chú ý dùng máy ly tâm phân ly dầu, nếu trong dung dịch có nhiều chất rắn thì trước lúc vào máy, dung dịch phải đi qua sàng rung động để loại đi những vật chất to, vì máy ly tâm không thích ứng với những dung dịch có nhiều vật chất rắn

1.3.2 Nhận xét chung về phương pháp ép ướt

Đặc điểm của phương pháp ép ướt là nguyên liệu được nấu chín, sau đó ép lúc nguyên liệu còn ướt để lấy bớt ra lượng nước và dầu Do đó, khi sấy nguyên liệu ít bị oxy hoá, chất lượng bột cá tốt, thích hợp cho nguyên liệu nhiều dầu, là phương pháp chủ yếu sản xuất bột cá, dầu cá hiện nay Dịch ép có mang theo một số thành phần dinh dưỡng phải cô đặc thu hồi để nâng cao hiệu suất thu hồi qui trình

22

1.4.2 Đặc điểm qui trình

Công đoạn ép thực hiện sau công đoạn sấy khô Ép ở trạng thái nguyên liệu khô nên hiệu suất tách dầu không cao Do vậy lượng dầu (lipid) còn lại trong sản phẩm bột

cá nhiều hơn phương pháp ép ướt do đó trong quá trình bảo quản gặp nhiều khó khăn

Trong quá trình sấy khô thì thời gian sấy dài, hàm lượng lipid cao nên xảy ra

hiện tượng oxi hoá lipit, làm cho sản phẩm bột cá cuối cùng có mùi khét, sẫm màu

Qui trình này đơn giản hơn qui trình ép ướt vì không xử lý thu hồi đạm Hiệu suất qui trình cao hơn vì trong quá trình ép chủ yếu tách dầu thô, còn thịt cá và các

chất hoà tan khác thì ít bị hao tổn

Qui trình này phù hợp cho những loại cá gầy

1.4.3 Giải thích qui trình

a Nấu chín: xem quá trình ép ướt

b Sấy khô: Có thể sấy bằng nhiều phương pháp khác nhau ● Sấy khô bằng không khí nóng - ép:

Sấy khô nguyên liệu trong không khí nóng thì dầu trong nguyên liệu bị oxi hoá

và làm giảm chất lượng dầu

Sản xuất bằng phương pháp ép khô, quá trình sấy khô trên thực tế bao gồm cả nấu và sấy khô Nguyên liệu tươi chưng gián tiếp ở nhiệt độ 75  800C, rồi vừa khuấy vừa sấy khô, nguyên liệu có độ ẩm từ 70% giảm xuống còn dưới 20% trong thời gian

3  4 giờ

● Sấy khô trực tiếp bằng không khí nóng:

Phương pháp này thích hợp với nguyên liệu ít mỡ, tiết kiệm được động tác ép, sau khi sấy khô 1 lần, xay nhỏ, sàng thì được thành phẩm Phù hợp cho sản xuất nhỏ

Độ ẩm sau khi sấy còn từ 20  30%, với độ ẩm này tạo điều kiện cho quá trình ép, tăng hiệu suất ép sau này, với những độ ẩm khác nhau thì hiệu suất tách dầu khác nhau Với cá có hàm lượng lipid cao thì sấy đến độ ẩm 30%, nếu cá có lipid thấp thì sấy đến độ 20%, sau đó ép

c Ép :

Để tách dầu và một phần nhỏ nước có hiệu suất cao thì ép ở nhiệt độ 90  1100C (làm giảm độ nhớt dịch lỏng, dịch lỏng chảy ra dễ dàng hơn)

Năng xuất của thiết bị 1,250 kg/giờ

Thành phần hóa học trung bình của nguyên liệu sau khi chưng nấu Thành phần

hóa học

Hàm lượng trước lúc chưng nấu (kg)

Những thay đổi sau khi nấu (kg)

Hàm lượng sau khi nấu

Dầu Nước Chất khô Tổng cộng

12.5 812,5 312,5 1,250

0 112 0 -

125 924,5 312,5 1.362

9 68 23 100

Tính toán sản phẩm trong quá trình ép

Lượng nước trong bã ép 45% Sản lượng bột cá sau lúc ép:

Sản lượng bột cá sau khi ép xác định như sau:

P

Y = - - + 100

) 01 , 0 1 )( 100 (

24 B - Lượng nước trong bã ép

Lượng chất lỏng ép ra (Z)

Z = K + 1250 – 454 = 112 +1250 –454 = 908 Kg

Trong công thức K là lượng nước ngưng tụ = 112Kg (Thực tế xác định được 112 Kg

Lượng dầu trong bã ép:

Lượng dầu trong bã ép xác định như sau:

Thành phần hóa học của bã ép và chất lỏng ép ra Thành phần

hóa học

Dầu Nước Chất khô Tổng cộng

454 (250+20)=184 20

250 454

40,6 4,4 55,0 100

125-20=105 312,5-250=62,5

(908-105+62,5)=740,5 908

11,4 6,8 81,8 100

Tính toán sản phẩm trong quá trình làm khô:

Những thông số đã biết:

Lượng bột cá cho vào máy sấy y: 454Kg Lượng nước lúc sấy W1: 45%

Lượng sau khi sấy W2: 12%

Lượng chất khô tổn thất trong lúc sấy 1,5% Lượng bột cá tổn thất trong nghiền 2,0% Lượng dầu trong chế phẩm g: 20Kg Lượng nước bốc hơi trong một giờ:

Lượng hơi nước xác định như sau:

Kg W = y - 100 – W2 W1 – W2

cn=40oC Năng suất của nồi chưng: 1.250 Kg/giờ

Nhiệt lượng tiêu hao lúc chưng nấu nguyên liệu: Q1

Tính tỉ nhiệt căn cứ thánh phần hóa học của nó: Tỷ nhiệt của nguyên liệu xác định như sau : Cn=0,50 x 0,10 = 1 x 0,05 = 0,32 x 0,25 = 0,78 Trong công thức:

0,50− Tỉ nhiệt của dầu 1,00 – Tỉ nhiệt của nước

giờ / 7 , 3 100

5 , 1

250 ´ = Kg 100

5 , 1 * T = P

=

26 0,32 – Tỉ nhiệt của chất khô

Do đó:Q1= 1.250 x 0,78 (100-10)=87.500 Kcalo

Nhiệt lượng tiêu hao lúc làm nóng thiết bị: Q2

Q2=1.000 x 0,115 (100-20)=9.200 Kcalo

Nếu không tính nhiệt làm nóng thiết bị nấu thì Q2= 0

Nhiệt lượng tổn thất ra xung quanh Q3

Trong công thức:

D – Đường kính của nồi chưng L – Độ dài của nồi chưng Hệ số dẫn nhiệt

Do đó: Q3=1,0+9,6 (40-20)=1,920 Kcal

Nhiệt lượng tiêu hao toàn bộ:

Q = Q1 + Q3=87.500 + 1.920 = 89.420 Kcal

Tiêu hao hơi nước

Đối với nguyên liệu mỡ (trên 8%) lúc chưng nấu lượng hơi nước trực tiếp cần dùng là 2/3 và 1/3 hơi nước gián tiếp Lượng hơi nước trực tiếp tiêu hao là:

Trong công thức:

i- Enthalpi của hơi nước lúc áp suất bằng 2 atm (645,8 Kcal/Kg)

iK- Enthalpi của nước ngưng tụ lúc áp suất bằng atm (119,87 Kcal/Kg) Để tính Enthalpi của nước ngưng tụ, nhiệt độ của vật liệu đựng trong nồi chưng là 100oC

Lượng hơi nước gián tiếp tiêu hao là:

−+=

27 Toàn bộ hơi nước tiêu hao trong qúa trình chưng:

Độ ẩm tương đối cuả không khí từ lò sấy đi ra  : 80% Độ dài của thân lò S:27m

Đường kính của thân lò D0: 0,8m Áp lực hơi nước P: 2 atm

Nhiệt lượng tiêu hao đun nóng chế phẩm

Q1 = 283,3 x 0,74 (55 – 50) = 1.048 Kcal/giờ Nhiệt lượng tiêu hao lúc đun nóng thiết bị

Q2 = 15.000 x 0,115 (70 – 20) = 86.250 Kcal Nếu không tính nhiệt đun nóng thiết bị thì Q2 = 0

Nhiệt lượng của nước bốc hơi xác định như sau:

Q3 = W (595 –0,47t) Trong công thức:

W – Lượng nước bốc hơi: 167 Kg/giờ 595 – Nhiệt bốc hơi của 1 kg nước ở OoC 0,47 – Tỉ nhiệt của hơi nước (Kcal/kgoC) t – Nhiệt độ của hơi nước: 70oC

Q3 = 167 (595 – 0,47 x 70) = 104.400 Kcal/giờ

Nhiệt lượng tiêu hao lúc làm nóng không khí

Q4 = M (0,24 + 0,47do) (t1 - tkk) Trong công thức:

M– Lượng không khí cần thiết làm thoát nước trong lò sấy

28 0,25 – tỷ nhiệt của không khí khô (Kcal/KgoC)

0,47 – Tỉ nhiệt của hơi nước (Kcal/KgoC) do – lượng nước trong không khí ở 20oC tkk – nhiệt độ không khí đi vào lò sấy: 20oC tl - Nhiệt độ không khí đ ra lò sấy = 70oC

F =2(.DoS + 2( .Do )/4 ) m2

Q5 = 137 x 9.6 (40 – 20) = 26,304 Kcal/giờ

Do đó toàn bộ nhiệt lượng tổn thất là:

Q = Q1 + Q3 + Q4 + Q5 = 1,048 +104,400 +12,000 + 26,304 = 143,752 Kcal/giờ Lượng hơi nước tiêu hao trong mỗi giờ:

Hơi nước tiêu hao lúc bốc hơi 1 Kg nước: 01 dd

01 dd

137 4

3 , 0 14 , 3 0 27 8 , 0 14 , 3 ( 2

167273 ===

29

1.5 Sản xuất bột cá theo phương pháp chiết 1.5.1 Khái niệm về quá trình chiết

Nguyên lý: Dùng dung môi để chiết dầu trong nguyên liệu, khi cho nguyên liệu

vào dung môi thì có sự chênh lệch nồng độ dầu giữa dung môi và nguyên liệu dầu trong nguyên liệu sẽ đi ra dung môi Đối với những loại cá béo thì phương pháp ép ướt tách dầu không triệt để Để hiệu quả trong việc tách dầu đối với những loại nguyên liệu cá béo thì người ta thường dùng phương pháp chiết, và để hiệu quả hơn nữa người ta kết hơp cả hai phương pháp: phương pháp ép ướt và phương pháp chiết

Nguyên liệu, nấu chín rồi đem ép sau đó chiết được thì sẽ thu được sản phẩm bột cá có hàm lượng lipid thấp

- Quá trình dùng dung môi để hoà tan dầu trong nguyên liệu là một quá trình khuếch tán của phân tử dầu và phân tử dung môi Theo lý thuyết về quá trình khuếch tán gồm 2 quá trình: quá trình khuếch tán phân tử và quá trình khuếch tán đối lưu

a Khuếch tán phân tử:

Khuếch tán phân tử là sự di chuyển lẫn nhau của các phân tử khác nhau trong quá trình chiết và cường độ khuếch tán phụ thuộc vào cường độ lực phân tử Động lực khuếch tán phân tử là chuyển động nhiệt

Cường độ về lực phân tử của dầu tương tự cường độ lực phân tử của dung môi, do đó bề mặt phân cách giữa chúng khó tồn tại Cho nên khi dầu vừa tiếp xúc với dung môi thì lập tức các phân tử dầu hỗn hợp vào dung môi

Nếu bề mặt tiếp xúc giữa dầu và dung môi càng lớn thì trong một đơn vị thời gian càng có nhiều phân tử dầu khuếch tán vào dung môi và do đó tốc độ khuếch tán tỉ lệ thuận với bề mặt tiếp xúc giữa chúng

b Khuếch tán đối lưu:

Sự chênh lệch nồng độ rất quan trọng đối với sự khuếch tán đối lưu, nồng độ chênh lệch càng lớn thì hiệu suất di chuyển từ vùng có nồng độ cao đến vùng nồng độ thấp càng cao

Phương trình khuyếch tán đối lưu:

dcFdT

30 Trong đó : lượng vật chất di chuyển trong một đơn vị thời gian

F : Diện tích tiếp xúc

dc: Sự chênh lệch nồng độ giữa vùng cao và vùng thấp

 :Hằng số tốc độ khuếch tán đối lưu: là biểu thị lượng vật chất di chuyển trên một đơn vị diện tích bề mặt và trong một đơn vị thời gian

Động lực khuếch tán đối lưu nhờ vào sự chênh lệch nồng độ

1.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết khi chiết dầu từ nguyên liệu a Hình thái, tính chất, cấu tạo tổ chức của nguyên liệu:

Bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu (kích thước) với dung môi càng lớn thì hiệu suất chiết càng cao Vì vậy trong quá trình chiết thường làm nhỏ nguyên liệu để tăng diện tích tiếp xúc, bằng các cách sau

+ Cắt nhỏ nguyên liệu + Làm dập (ép)

+ Nấu chín để phá vỡ cấu trúc tế bào

Mức độ làm nhỏ nguyên liệu cũng phải hợp lý, không nên nghiền quá nhỏ thành bột vì dễ bị vón thành cục trong quá trình chiết, làm giảm bề mặt tiếp xúc với dung môi, làm giảm hiệu suất chiết Đồng thời trong quá trình chiết thịt cá vụn sẽ đi ra dung dịch gây hao tổn bán thành phẩm, làm cho hiệu suất của bột cá giảm Thịt cá vụn làm cho dịch chiết khó tinh chế

Tính chất và cấu tạo tổ chức nguyên liệu: nguyên liệu trong quá trình chiết ở dạng xốp là tốt nhất Vì vậy cá trước khi tách dầu thường hấp chín rồi ép để làm vỡ tế bào, làm xốp thịt cá

+ Thịt cá ở dạng nấu chín thì hiệu suất chiết dầu cao hơn thịt cá dạng tươi vì diện tích tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu lớn Lipid trong cấu trúc bị cắt đứt liên kết nên khi chiết, vì vậy chiết triệt để được lipid liên kết

b Sự chênh lệch nồng độ dầu trong nguyên liệu và dung môi:

Sự chênh lệch nồng độ dầu càng lớn thì tốc độ chiết càng nhanh Để có hiệu quả

trong việc chiết dầu thì có một số phương pháp sau:

+ Có thể lợi dụng nguyên lý chiết ngược dòng (chiều di chuyển của dung môi và nguyên liệu ngược nhau) tạo ra được sự chênh lệch nồng độ cao

+ Thay dung môi nhiều lần trong chiết gián đoạn

dTds

31 + Tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu phải đủ lớn (hợp lí) Nếu lớn quá gây cồng kềnh trong sản xuất, làm giảm tính kinh tế Nếu quá nhỏ thì chiết dầu không triệt để, bột cá có hàm lượng lipit cao, chất lượng sản phẩm giảm

c Ảnh hưởng nhiệt độ chiết và tốc độ chuyển động của dung môi - Nhiệt độ:

Khi nhiệt độ tăng đến giới hạn cho phép tốc độ hoà tan của dầu tăng vì: Khi nhiệt độ tăng thì chuyển động nhiệt tăng, hệ số khuếch tán D tăng, độ nhớt  giảm, tốc độ khuếch tán của dầu ra dung dịch tăng, hiệu suất dầu chiết tăng Nhưng khi nhiệt độ tăng quá cao gây ảnh hưởng đến chất lượng bột cá và dầu cá sau này Bột cá hao tổn đạm, dầu, vitamin Quá trình oxi hoá dầu tăng Nhiệt độ thấp độ nhớt tăng làm tốc độ dầu khuếch tán ra dung môi giảm, thời gian chiết dài, hiệu suất thiết bị giảm

- Tốc độ chuyển động của dung môi

Trong quá trình chiết tốc độ lưu động của dung môi ảnh hưởng lớn đến hiệu quả chiết, nếu tốc độ lưu động của dung môi tăng thì: Tăng tốc độ đối lưu của phân tử dầu vào dung môi, làm giảm nồng độ dầu trên bề mặt của nguyên liệu, làm tăng quá trình khuếch tán của các phân tử dầu trong nguyên liệu đi ra và như vậy hiệu quả chiết tăng

Nhưng tốc độ lưu chuyển cần phải hợp lý vì tốc độ lưu chuyển dung môi quá nhanh thì làm tăng quá trình hoà tan các chất dinh dưỡng vào dịch chiết, làm cho việc xử lý dịch chiết sau này khó khăn, đồng thời sản lượng và chất lượng bột cá giảm

d Ảnh hưởng của hàm lượng nước có trong nguyên liệu

Nếu hàm lượng ẩm có trong nguyên liệu quá lớn hoặc quá thấp thì làm cho sức hút của dung môi vào trong nguyên liệu bị giảm, do vậy sự tiếp xúc giữa dung môi và dầu trong nguyên liệu gặp nhiều khó khăn làm cho hiệu suất chiết giảm

Vậy hàm lượng ẩm của nguyên liệu trước khi chiết khoảng 20% là hợp lý, hiệu suất chiết cao, khử dung môi được dễ dàng

e Thời gian chiết của một chu kỳ

Thời gian chiết của một chu kỳ phải hợp lý Nếu dài quá thì hiệu suất của thiết bị giảm Nếu thời gian ngắn quá thì dầu trong nguyên liệu chiết tách ra không triệt để, bột cá có hàm lượng dầu cao, chất lượng sản phẩm giảm

- Phương pháp này có nhược điểm: ▪ Năng suất dầu chiết ra thấp ▪ Tốn nhiều dung môi

▪ Phải thực hiện chiết nhiều lần mới đạt yêu cầu

1.5.3.2 Phương bán liên tục

Đối với phương pháp này người ta sắp xếp các thiết bị chiết gián đoạn thành một tổ hợp tuần hoàn và quá trình làm việc theo một nguyên tắc chung: dung môi đi từ nơi có hàm lượng lipid thấp đến nơi có hàm lượng lipid cao

Hình 9: Cấu tạo thiết bị chiết dầu bán liên tục Quá trình làm việc

a’

c’ d’

b’ A

B

D

C b

d a

c

33 Các thiết bị A, B, C, D được nối với nhau bằng các ống dẫn Mỗi thiết bị gồm 2 đường ống: một đường dẫn dung môi đi vào và một đường dẫn dầu đi ra

Cho nguyên liệu cần chiết vào các thiết bị A,B,C,D với tỷ lệ các khối lượng nguyên liệu như nhau và cùng nguyên liệu ban đầu Sau đó mở van a cho dung môi tinh khiết đi vào thiết bị A Sau một thời gian chiết thì có sự cân bằng nồng độ dầu giữa dung môi và nguyên liệu Khi đó cho dịch dầu (dung môi chứa dầu) sang thiết bị B để chiết nguyên liệu trong thiết bị B (vì dịch dầu này cân bằng với nguyên liệu trong thiết A nhưng khi cho sang nguyên liệu trong thiết bị B thì lại có sự chênh lệch về nồng độ dầu), dầu trong nguyên liệu của thiết bị B khuếch tán ra dịch dầu, cho đến khi không còn chênh lệch về nồng độ dầu giữa nguyên liệu và dịch dầu thì cho dung môi đó sang thiết bị C và cứ như vậy rồi sang D, và cuối cùng mở van d’ cho dịch dầu đậm đặc đi ra

Như vậy nguyên liệu ở A sẽ hết dầu trước vì nó được tiếp xúc với dung môi tinh khiết tạo nên sự chênh lệch dầu lớn giữa nguyên liệu và dung môi nên ở A sẽ kết thúc trước Sau đó dừng quá trình làm việc của hệ thống, mở nắp thiết bị A và lấy bán thành phẩm để đi chưng thu hồi dung môi, nguyên liệu sau khi chưng đuổi dung môi được đem đến công đoạn chế biến tiếp theo

Bổ sung nguyên liệu mới vào thiết bị A, để tiến hành sản xuất tiếp

Chu kỳ 2 bắt đầu từ B, mở van b cho dung môi tinh khiết đi vào B rồi sang C, sang D và cuối cùng sang A và đi ra tại van a (dịch dầu ra), mở nắp thiết bị B lấy bột cá ra, rồi cho nguyên liệu mới vào tiến hành sản xuất

Các chu kỳ khác lại được tiếp tục và theo nguyên tắc dung môi chảy từ nơi nguyên liệu có hàm lượng lipid cao đến nơi có hàm lượng lipid thấp

Áp dụng nguyên lý ngược dòng và trong quá trình chiết như vậy thì quá trình làm việc liên tục và hiệu quả chiết cao

● Ưu điểm :

Năng suất của thiết bị cao, thời gian chiết giảm và có thể cơ giới hóa, tự động hóa, lượng dầu chiết ra trong dung dịch cao, sự hao tổn dung môi giảm

1.5.3.3 Phương pháp liên tục

1 Nguyên liệu vào 7 Băng tải

2 Cần gạt nguyên liệu 8 Thùng chứa dung dịch dầu

4 Vòi phun 10 Van lấy dịch dầu ra 5 Thùng đựng dung môi 11 Cần gạt thành phẩm ra 6 Van điều chỉnh dung môi 12 Cửa bán thành phẩm ra

  

12 3

7

6 5 1

4

10 2

35 Như vậy nguyên liệu sau khi nạp vào thiết bị thì được chiết bằng dịch dầu, khi đến B thì được chiết bằng dung môi tinh khiết, cuối cùng được đưa ra ngoài bởi cần gạt 11 Bán thành phẩm đem đi chưng thu hồi dung môi, rồi sản xuất bột cá

Cần điều chỉnh van 6 để lượng dung môi chảy xuống hợp lý, vận tốc băng tải hợp lý để bán thành phẩm sau khi đi ra cửa số 12 là lượng dầu đạt yêu cầu

1.5.4 Dung môi dùng để chiết dầu 1.5.4.1 Điều kiện để chọn một dung môi

Dung môi dùng để chiết dầu, phải có các điều kiện dưới đây: - Có thể dùng với bất cứ các tỉ lệ nào để hòa tan dầu

- Tính chất hóa học ổn định không có tác dụng hóa học đối với dầu và các thành phần khác trong nguyên liệu

- Ngoài dầu ra thì dung môi không hòa tan các thành phần khác trong nguyên liệu

- Không có độc tính, không ảnh hưởng tới sức khỏe của công nhân

- Tính chất vật lý ổn định có thể bốc hơi hoàn toàn trong phạm vi nhiệt độ không cao

- Tỷ nhiệt và nhiệt hóa hơi rất nhỏ

- Không có tác dụng ăn mòn các dụng cụ đựng - Khó bắt lửa, khó nổ

- Giá rẻ, thích hợp với sản xuất công nghiệp qui mô lớn

Cho tới nay vẫn chưa tìm ra một loại dung môi nào phù hợp với tất cả các điều kiện nói trên Dung môi hiện nay ở Trung Quốc chiết dầu thực vật phần lớn dùng Bezen và cũng có một số nước dùng cồn Ở Liên Xô, phần lớn dùng xăng nhẹ và DicloroEtan

1.5.4.2 Các loại dung môi thường dùng a Benzen

Độ hòa tan của benzen đối với dầu rất cao, giá rẻ, tỉ nhiệt (71oC) là 0,436 Calo, nhiệt hóa hơi (80oC) là 92,91 Calo, điểm sôi: 80,1–80,2oC Công nghiệp chiết dầu ở Trung Quốc đòi hỏi Benzen có các tiêu chuẩn sau:

Tỷ trọng (15,5oC/15,5 oC) là 0,877–0,886 hàm lượng Sulfur dưới 0,1%, trung tính, điểm bắt đầu bốc hơi là 79,5oC, điểm bốc hơi hết là 80,5oC, bã còn lại dưới

36 0,01%

Khuyết điểm của benzen là có thể hào tan những tạp chất ngoài dầu ra, đặc biệt là các chất có màu sắc Ngoài ra benzen còn có thể hỗn hợp với nước, dễ bắt lửa, có tính độc nhẹ

b Xăng nhẹ

Xăng nhẹ có hai loại: loại xăng thiên nhiên và xăng tổng hợp Trong công nghiệp chiết dầu thường sử dụng xăng thiên nhiên Tỷ trọng của nó là 0,720–0,725, điểm bắt đầu bốc hơi là dưới 60oC, điểm bốc hơi hết là 109oC

Ưu điểm của xăng nhẹ là có thể hòa tan dầu rất mạnh, nhiều, không có tác dụng ăn mòn thiết bị, dầu chiết bằng xăng nhẹ có chất lượng cao vì xăng không hòa tan những tạp chất khác và những sản phẩm oxy hóa của dầu

Thành phần của xăng càng nhẹ, sức hòa tan dầu càng lớn Độ hòa tan trong xăng của chất béo ở thể cứng nhỏ hơn chất béo ở thể lỏng

Khuyết điểm lớn nhất của xăng là dễ bắt lửa

c Cồn

Ở nhiệt độ bình thường, độ hòa tan của cồn đối với dầu rất nhỏ, nhưng cồn nóng lại hòa tan được dầu Cắn cứ vào tính chất này, chúng ta đã dùng cồn có nhiệt độ cao để chiết dầu, sau đó để cho cồn nguội đi, dầu tách riêng ra

Nhưng cồn có thể hỗn hợp với nước ở bất cứ tỉ lệ nào, nên về mặt tách lấy cồn nguyên chất tương đối khó khăn Ngoài những dung môi nói trên, còn có một số dung môi như: TricloroEtylen, EteCacbondisunfit cũng đã được một số nhà máy áp dụng Nói chung, nó có tương đối nhiều khuyết điểm, do đó dùng không được rộng rãi

1.5.5 Qui trình công nghệ sản xuất bột cá dầu cá theo phương pháp chiết

37 Dầu tinh Nguyên liệu

Xử lý Nấu chín Ép sơ bộ Sấy sơ bộ Dung môi bổ

sung

Phân ly

Tận dụng dịch ép trong bán thành phẩm

Dịch ép Xử lý

Chiết dầu Dung môi

Dịch dầu Tách dung môi

Dầu thô Tinh chế

Bán thành phẩm

Ép Chưng đuổi

dung môi Sấy lại Nghiền sàng

Bao gói Bảo quản Dịch ép

38

Giải thích: a Nguyên liệu:

Phương pháp này thường dùng sản xuất bột cá thực phẩm nên nguyên liệu phải

đảm bảo độ tươi, không có tính độc Nếu nguyên liệu là các ngừ thì không được có histamin

Histidin ( t0> 40C ) Histamin

b Xử lý :

Rửa sạch, cắt khúc, kích cỡ đồng đều để đưa vào quá trình nấu chín

c Nấu chín (tham khảo quá trình ép ướt) - Mục đích :

Nấu chín để tăng hiệu quả chiết:

+ Làm cho protein bi vón cục, biến tính và từ đó sự tiếp xúc giữa dung môi và dầu dễ dàng hơn

+ Lipid liên kết với protein bị thủy phân nên làm tăng hàm lượng lipid tách ra (có lipid liên kết)

d Ép sơ bộ :

- Ép không phải ép khô đến cùng mà chỉ ép đến một độ ẩm nào đó để giảm thời gian sấy, giảm được lượng lipid, làm giảm quá trình oxi hóa làm cho chất lượng bột cá cao, thời gian chiết giảm

- Bột cá có màu trắng, mùi thơm - Dễ cơ giới hóa

● Nhược điểm :

-CO2VSV

39 - Có giá thành cao hơn các phương pháp khác, hao tổn dung môi, có thiết bị thu hồi dung môi, gây cồng kềnh trong sản xuất

- Phải dùng các thiết bị kín để chiết, nếu không kín gây hao tổn dung môi

1.6 Sản xuất bột cá theo phương pháp thủy phân 1.6.1 Tổng quan về phương pháp

Đặc điểm của phương pháp này là tạo ra sản phẩm bột cá, dầu cá có chất lượng cao, bởi vì các chất hữu cơ như acid amin, vitamin, các chất hoạt động sinh học ít bị biến đổi Sản phẩm ở dạng các chất có phân tử lượng thấp như: acid amin, peptid, để hấp thụ

1.6.2 Quy trình sản xuất

Nguyên liệu Xử lý loại tạp

chất Xay nhỏ Thủy phân Nâng nhiệt-Trung hòa

Phân ly

Phần lỏng Lọc lại Tách dầu

Cô đặc Hấp tẩy

mùi Sấy chân

không

Phần đặc Rửa thu hồi

dịch hòa tan Sấy Nghiền

sàng

Bao gói-Bảo quản (Sản phẩm chăn

nuôi) Dầu thô

Tinh chế

Bao gói-Bảo quản

40

a Nguyên liệu

Sử dụng các loại cá không có độc tính, đảm bảo tươi nguyên, có thể dùng phế liệu tươi nhiều thịt, nguyên liệu có thể được qua bảo quản lạnh, bảo quản đông Nguyên liệu phải được rửa sạch tạp chất, cát sạn và xay nhỏ

b Xay nhỏ

Mục đích của xay nhỏ là:

+Phá vỡ kết cấu tế bào, tạo điều kiện cho Enzyme hoạt động tốt

+Làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu với Enzyme để rút ngắn thời gian thủy phân

+Quá trình xay nhỏ thực hiện trên các máy xay nghiền có đường kính mắt sàng d = 4 mm

c Thủy phân

Mục đích của quá trình này nhằm thủy phân protein thành acid amin và peptit bởi Enzyme proteaza có sẵn trong nguyên liệu hoặc bổ sung từ ngoài vào Nhờ có quá trình đó mà lượng đạm của nguyên liệu được chuyển sang dạng dễ hấp thu và tiêu hóa trong cơ thể

Để thực hiện thủy phân: người ta chọn các điều kiện nhiệt độ thấp và cao hợp lý, nhằm hạn chế hoạt động của vi sinh vật gây thối Việc dùng chất xử lý phòng thối cũng tùy theo điều kiện nhiệt độ:

+Thủy phân ở nhiệt độ thấp: nhiệt độ từ 0 – 5oC có kèm theo chất bảo quản là acid sorbit 2% hoặc NaCl 5% so với nguyên liệu Ở nhiệt này quá trình thủy phân chậm, song lại hạn chế hoạt động của vi khuẩn thối rữa và oxy hóa nên sản phẩm bột cá có chất lượng cao Thời gian thủy phân phụ thuộc vào mức độ nghiền nhỏ, lượng Enzyme…

+Thủy phân ở nhiệt cao: có thể chọn miền nhiệt độ từ 50 –65oC Trong miền nhiệt độ này có thể có 3 chế độ thủy phân như sau:

• Nếu thủy phân ở nhiệt độ 50 ± 2oC, thì dùng rượu ethylic để phòng thối, lượng