<4 ae
} cha 1 ‘
Thiết kê phân xưởng sản
Trang 2I Gelatin da ca [1, 4, 5, 6, 9]
1 Gelatin
1.1 Giới thiệu chung
Gelatin là sản phẩm thu được từ collagen Sản phẩm gelatin thương mại đầu tiên xuất hiện ở Hà Lan vào khoảng năm 1685, sau đó xuất hiện ở Anh vào khoảng năm 1700 Cuối thế kỷ 19, ngành công nghiệp sản xuất gelatin xuất hiện, làm tăng thêm ứng dụng và ổn định tính chất sản phẩm Năm 1850, công nghiệp sản xuất gelatin xuất hiện tại Mỹ Nguồn nguyên liệu chính lúc này là da chưa thuộc và xương Đến năm 1930, ngành sản xuất này phát triển mạnh mẽ khi da heo được
xem như một nguồn nguyên liệu
Trong công nghiệp thực phẩm, gelatin là một trong những loại keo ưa nước hoặc hợp chất cao phân tử tan được trong nước có thể sử dụng như tác nhân tạo gel, tạo độ đặc hoặc tác nhân ổn định cấu trúc Gelatin khác với các loại keo khác ở chỗ trong khi hầu hết các loại keo khác là polysaccharide (như carrageenan, pectin,
agar ) thi gelatin lại là một loại protein chứa tất cả các acid amin thiết yếu ngoại trừ tryptophane Hiện nay, lượng gelatin được sản xuất hàng năm trên thế giới ước tính khoảng 2000 tấn và lượng gelatin sử dụng trong thực phẩm mỗi năm tăng
khoảng 3%, chủ yếu trong sản xuất bánh kẹo và thực phẩm năng lượng thấp
1.2 Định nghĩa
Gelatin là polypeptit cao phân tử thu nhận từ collagen - thành phần protein chủ yếu của mô liên kết động vật - bao gồm xương, da và gân Tên “gelatin” được sử dụng phổ biến từ khoảng năm 1700 có nguôn gốc từ chữ Latin “gelatus” Thuật ngữ gelatin mặc dù đôi khi được dùng để để cập đến các tác nhân tạo gel nói chung nhưng lại riêng dùng để nói đến vật liệu protein tạo ra từ collagen đã bị thoái hoá do nhiệt
$02720:2râu -tưỡng (9q T
Trang 3D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
1.3 Cau tao
Cấu trúc phân tử gelatin gồm có 18 amino acid khác nhau liên kết với nhau
theo một trật tự xác định, tuân hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide với khoảng 1000
acid amin, hình thành nên cấu trúc bậc 1 Chuỗi peptide có chiểu dài khác nhau phụ thuộc nguồn nguyên liệu, chuỗi có một đầu là nhóm amino, một đâu là nhóm
carboxyl Cấu trúc thường gặp của gelatin là Gly - X- Y (với X chủ yếu là nhóm proline còn Y chủ yếu là nhóm hydroxyproline)
Hinh 1.1 Cau tric Gly — X — Y thường gặp của gelatin
Gelatin chứa nhiều nhóm glycine, proline và 4-hydroxyproline Cấu trúc cơ bản của chuỗi gelatin là: — Ala — Gly — Pro — Arg — Gly — Glu — Hyp — Gly — Pro 0 0 @ i và Hey te aa Ỉ j CH, H Hy } aanl—cn—c—h—cu—e— ah l a CHy s l LL, B § l | L P= ° C—M; | + NH, Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của gelatin 2,
Cứ 3 chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc tạo nên cấu trúc bậc 2 Ở cấu trúc bậc 3, chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó, tạo nên cấu trúc phân tử dạng dây
Trang 4
thing, goi 1a proto fibril
Trong phân tử gelatine có một số nhóm tich dién: carboxyl, imidazole, amino,
guanidino Tỷ lệ các nhóm này ảnh hưởng đến pH và pI của gelatin Ngoài ra còn
các nhóm không mang điện tích là các nhóm hydroxyl (serine, threonine, hydroxyproline, hydroxylysine, tyrosine) và các nhóm peptide (-CO-NH-) quy định
kha nang tao liên kết hydro, quy định cấu trúc phân tử 1.4 Thành phần
Tất cả các acid amin có mặt trong protein đều hiện diện ở gelatin ngoại trừ tryptophane và cystine mặc dù cũng phát hiện ra vết của chúng
Trang 5D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam Arginine 8-9 Histidine 0,7-1 Acid aspartic 6-7 Acid glutamic 11-12 Hydroxylysine 0,8 - 1,2 Aspartic acid Other amino acids 8% 6% soe Glycine Arginine 27% 8% Glutamic a 12% Proline and hydrozyproline 30% Hình 1.3 Thành phần phần trăm acid amin của gelatin Alanine 9% 1.5 Phan loai
Có rất nhiễu cách để phân loại gelatin tùy thuộc vào phương pháp sản xuất,
nguyên liệu, đặc tính sản phẩm Sau đây là vài cách phân loại cơ bẩn:
1.5.1 Phân loại dựa theo nguồn gốc nguyên liệu Có các loại như:
- _ Gelatin có nguồn gốc động vật: là gelatin sản xuất từ da, xương, gân động
vật có vú
-_ Gelatin cá: gelatin sản xuất từ da các loại cá như cá tuyết, cá trắm cỏ
Gelatin từ cá có hàm lượng proline và hydroxyproline thấp nên có nhiệt
độ tạo gel thấp (vì số liên kết hidro hình thành thấp)
Trang 61.5.2 Phân loại dựa theo phương pháp sản xuất
Có 2 loại:
-_ Gelatin loại A: Quá trình sản xuất xử lý bằng acid, dùng khi sản xuất
gelatin từ da heo
-_ Gelatin loại B: Quá trình sản xuất xử lý bằng kiểm, dùng khi sản xuất
gelatin từ da và xương gia súc
1.5.3 Phân loại dựa theo cấu trúc phân tử
Có 3 loại:
- Gelatin thuỷ phân: là gelatin mất khẩ năng tạo gel khi bị thủy phân thành các polypeptit mạch ngắn Các sản phẩm thủy phân này được tạo ra bằng cách sử dụng enzym thực hiện quá trình thủy phân, sau đó tiệt trùng, cô
đặc và cuối cùng là sấy phun Không giống như các protein khác, các sản
phẩm thủy phân từ gelatin không có vị đắng nên có thể sử dụng cho nhiều
sản phẩm thực phẩm: chất tạo cấu trúc cho các sản phẩm sữa, chất tạo nhũ
trong công nghệ chế biến các sản phẩm từ thịt, là nguồn protein trong thực phẩm ăn kiêng, chất mang trong quá trình tạo hạt mà không làm biến đổi
các tính chất vật lí, hóa học của hạt, chất tạo bọt
- Gelatin ester hod: gelatin ester hod bdi cdc acid béo, gitip cdi thién kha
năng tạo nhũ, mở rộng chức năng sinh học của acid béo (một số acid béo
không thể bổ sung trực tiếp vào thực phẩm do mùi vị kém, dễ bị oxy hố,
khơng tan trong nước Quá trình ester hoá gelatin giúp bổ sung acid béo
vào thực phẩm)
- Gelatin tan trong nudc lanh (gelatin stv dung lién — instant gelatins): đây là
loại gelatin khi sấy không qua pha tạo gel, có cấu trúc vô định hình, không tạo tỉnh thể Cấu trúc vô định hình của gelatin loại này cho phép nó trương nở rất nhanh và rất mạnh Mạng phân tử ba chiều của nó liên kết lỏng lẻo, sự sắp xếp của các phân tử là hoàn toàn ngẫu nhiên, lực liên kết giữa các phân tử cũng như lực liên kết nội phân tử rất yếu nên nước có thể dễ dàng
xâm nhập vào cấu trúc phân tử với một lượng lớn nhất có thể và tạo thành
cấu trúc tương tự gel Loại gelatin này hút ẩm mạnh và khó tạo gel khi
nông độ thấp
Trang 7D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
1.6 Tinh chat
Gelatin 14 chat rin dạng miếng, vảy, bột hoặc hạt, không mùi, không vị, trong suốt, có màu từ vàng nhạt đến màu trắng Ở nhiệt độ thường và độ ẩm thường,
gelatin chứa từ 9-12% ẩm và có tỈ trọng riêng từ 1,3-1,4
Các hạt gelatin rắn khi ngâm trong nước sẽ hút nước và trương nở Gelatin có
thể hấp thu một lượng nước gấp 5-10 lần khối lượng của nó Khi gia nhiệt, gelatin
đã hydrat hóa sẽ nhanh chóng chuyển thành dạng dung dịch
Gelatin tan trong các polyol như glycerin, propylen glycol, sorbitol, manitol, không tan trong cồn, aceton, CCl¿, benzen, ether và các dung môi hữu cơ khác
Các muối phosphat, citrat, sulfat ở nồng độ thấp cũng làm gelatin trong dung
dịch nồng độ cao kết tủa
Gelatin là một thực phẩm, có chứa 9 loại amino acid cân thiết cho con người
Gelatin không phải là phụ gia thực phẩm nên không có giới hạn sử dụng
Trang 8Valine 1,7 1,8 Methionine 1,7 1,6 Isoleucine 1,1 1,2 Leucine 2,0 2,1 Phenylalanine 1,2 1,2 Lysine 2,7 2,5
1.6.1 Độ nhớt và khả năng tạo gel
Độ nhớt và khả năng tạo gel của gelatin phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Ở nhiệt độ < 20°C, dù hàm lượng gelatin rất thấp vẫn có khả năng tạo gel Ở nhiệt độ
trong khoảng 20 + 30C, dung dịch gelatin vừa tổn tại dạng gel, vừa dạng dịch nhớt, vừa dịch lỏng, phụ thuộc nhiệt độ và hàm lugng gelatin Ở nhiệt độ > 35°C, phân tử gelatin rời rạc Dù hàm lượng gelatin cao chúng vẫn không liên kết với nhau,
không tạo gel bền mà chỉ tăng độ nhớt
Khả năng tạo gel là một trong những tính chất chức năng quan trọng nhất của
gelatin, là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng gelatin Độ
bên của gel khi đông được đặc trưng bởi độ Bloom Theo định nghĩa, độ bloom là
khối lượng tính bằng gam cần thiết tác dụng lên bể mặt gel tạo bởi ống có đường kính 13 mm để khối gel lún xuống 4mm Khối gel có hàm lượng gelatin là 6,67%;
được giữ ổn định ở 10°C trong 16 + 18h Gelatin trên thị trường có độ Bloom trong khoảng 50 + 300 Bloom (gam)
1.6.2 Khối lượng phân tử và sự phân bố khối lượng phân tử
Gelatin có bloom cao thường chứa một tỉ lệ lớn (30 —- 35%) các phân tử có
kích thước giống nhau dưới dạng các chuỗi œ-và ÿ- Phần lớn các gelatin cũng chứa các tổ hợp với phân tử có khối lượng trên 10 triệu và các polypeptit với các phân tử có khối lượng ít hơn 80.000
Sự phân bố khối lượng phân tử: các dạng gelatin thường gặp bao gồm các
chuỗi ö với khối lượng phân tử 230.000-340.000, chuỗi B với khối lượng phân tử
123.000 - 230.000, chuỗi œ với khối lượng phân tử 80.000 - 125.000 và các chuỗi œ nhỏ 10.000 — 80.000
1.6.3 Điểm đẳng điện
Trang 9D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
Cũng giống như các protein khác, gelatin có thể hoạt động như một acid hoặc một base, tùy thuộc vào pH Trong dung dịch acid gelatin tích điện dương và trong
dung dịch kiểm nó tích điện âm Điểm trung gian ở đó sự tích điện bằng 0 gọi là pI
hoặc điểm đẳng điện
Sự thay đổi trong tỉ lệ của các nhóm carboxyl, amin có liên quan đến sự khác nhau trong điểm đẳng điện của gelatin Ở collagen, 35% nhóm acid nằm ở dạng amid Do đó, collagen là một protein cơ bản có điểm đẳng điện là 9,4 Trong suốt quá trình điểu chế gelatin, quá trình xử lí bằng acid hoặc base sẽ thủy phân nhóm amid trong phạm vi lớn hoặc nhỏ hơn
Điểm đẳng điện của gelatin có thể thay đổi từ 9,4 (không thay đổi nhóm
amid) đến 4,8 (90 — 95% các nhóm acid carboxylic tự do)
Gelatin được điểu chế bằng phương pháp acid có điểm đẳng điện cao vì điểu kiện thao tác công nghệ duy trì được giá trị gần với điểm đẳng điện của collagen
Gelatin được điều chế bằng phương pháp kiểm qua quá trình xử lí bằng kiểm dai hon và chỉ có một phân nhỏ các nhóm amin còn lại nên gelatin này có pH đẳng điện acid và thường nằm trong khoảng 4,8 — 5,2
1.6.4 Cơ chế tạo gel
Gelatin trương nở khi được cho vào nước, hấp thụ một thể tích nước bằng 5-10 lần thể tích của bản thân nó Khi được gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điểm tan
chay, gelatin da trương nở hòa tan và tạo thành gel khi được làm nguội Quá trình chuyển đổi giữa dạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch Tính chất này
được lợi dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm
Ngoài ra, gel của gelatin bắt đâu tan chẩy ở 27-34°C và có khuynh hướng tan trong miệng Tính chất này được ứng dụng nhiều trong thực phẩm Cơ chế cơ bản cửa sự tạo gel là sự thay đổi ngẫu nhiên của dạng xoắn ốc Iminoacid của các chuỗi
polypeptit khác nhau tạo một hình thể xoắn ốc khi làm nguội và các vòng xoắn này
được ổn định nhờ các cầu hydro, tạo gel ba chiều Sự tạo gel cửa gelatin được xem như sự tái tạo một phần collagen và phần đã được tái tạo này hoạt động như một đoạn chức năng của gel
1.7 Ứng dụng
1.7.1 Trong công nghiệp thực phẩm
$02720:2râu -tưỡng (9q 8
Trang 10Gelatin chủ yếu được dùng làm phụ gia tạo gel, tao ra dang gel mém déo, trong suốt, nghịch đảo nhiệt khi làm nguội dưới 35°C Gelatin tan trong nước, tạo ra cảm giác sản phẩm tan trong miệng
Do gelatin khi tan trong miệng tạo cảm giác đây miệng nên được sử dụng làm
chất thay thế chất béo Gelatin thiếu tryptophane, it methionine, nhiéu lysine nhung khi phối hợp với các nguồn cung cấp protein khác cũng thành nguồn cung cấp protein tốt Gelatin không chứa chất béo, đường, purine hay cholesterol, cung cấp ít
năng lượng (3,5 kcal⁄g) nên được dùng làm thực phẩm cho người ăn kiêng
Trong CNSX kem: gelatin giúp tạo cấu trúc mềm mại cho sản phẩm, ngăn cẩn
quá trình tách lỏng khi làm lạnh đông kem Sử dụng kết hợp với các chất ổn định
khác nhằm tạo độ tan chậm nhờ điều chỉnh độ nhớt của hỗn hợp Gelatin có khả
năng điểu khiển quá trình kết tinh Nếu lạnh đông nước có 0,5% gelatin, nước không đông thành khối băng cứng mà tạo thành nhiều tinh thể nhỏ Tính chất này
có ứng dụng trong khi bảo quản kem
Trong CNSX kẹo mứt, gelatin được sử dụng làm chất tạo gel, tạo xốp, làm chậm quá trình tan kẹo trong miệng với tỷ lệ 2 - 7%
Trong CNSX rượu, bia và nước hoa quả, gelatin sử dụng làm chất làm trong
Gelatin có khẩ năng hấp thụ nước gấp 5 + 10 lần thể tích của nó nên được sử dụng trong CNSX đồ hộp thịt để tránh hiện tượng rỉ nước Đối với các sản phẩm thịt có hàm lượng nước và hàm lượng chất béo cao rất dễ xảy ra hiện tượng tách nước, tách béo ẩnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm Gelatin giúp liên kết nước, làm bên hệ nhũ tương, tạo cấu trúc đồng nhất
1.7.2 Trong công nghiệp dược phẩm
Gelatin là thành phần của viên ngậm, thuốc đạn, dung dịch đẳng trương chứa
từ 0,5-0,77% gelatin hoặc là thành phần của một loại thuốc sát trùng được sử dụng như nước mắt nhân tạo Gelatin còn được ứng dụng làm viên bao nang trong dược
phẩm Viên bao nang gồm 2 loại: vỏ cứng và vỏ mêm Với viên bao cứng, sử dung
gelatin có độ bloom cao và độ nhớt của dung dịch giúp điều chỉnh độ dày của thành viên bao Viên bao nang mềm sử dụng gelatin có độ bloom thấp hơn, thông thường từ 150-200 và có bổ sung chất hóa dẻo (sorbitol, propylenglycol, saccharose và thường gặp nhất là glycerine)
Ngoài ra, trong nha khoa, gelatin còn có trong thành phân của bọt biển sử
$02720:2râu -tưỡng (9q 5
Trang 11D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
dụng để thấm và cầm máu
1.7.3 Trong công nghiệp nhiếp ảnh
Gelatin được sử dụng trong nhiếp ảnh với 3 chức năng: - Tác nhân liên kết
- Tao ra nhũ tương trong đó gelatin hút nước, tạo thành dung dịch khi gia nhiệt và chuyển thành dạng gel khi làm nguội, sau khi chiết hết nước hình
thành một trạng thái bên
-_ Thể tích trương nở của gelatin bảo đẩm cho các phản ứng hóa học diễn ra
trong suốt quá trình tráng phim
1.8 Quy định sử dụng
Do gelatin là môi trường lý tưởng cho vi sinh vật phát triển nên yêu cầu vệ sinh nghiêm ngặt trong quy trình sản xuất để tránh việc lây nhiễm
Theo quy định về an toàn thực phẩm, quy trình sản xuất gelatin dùng trong
thực phẩm phải được kiểm soát chặt chế bởi HACCP, yêu câu độ tỉnh sạch cao, đảm bảo chất lượng an toàn vật lý, hoá học, vi sinh
Gelatin được dùng như thực phẩm, không có giới hạn sử dụng vì các lý do:
- Nguyên liệu sản xuất gelatin có nguồn gốc từ động vật phải được bác sỹ thú y kiểm tra và đầm bảo
- Nguôn gốc của các nguyên liệu thô phải được đảm bảo theo tiêu chuẩn
TSO 9000
Trang 13D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
1.9.2 Gelatin ứng dụng trong dược phẩm
Trang 141.9.3 Gelatin ứng dụng trong công nghiệp
Trang 15D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
Tiêu chuẩn của gelatin theo phương pháp trích ly
Trang 161.2 Gelatin loại B (trích ly theo phương pháp base)
Trang 17D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
Tây Nam Á Cá tra được biết đến là loài cá ăn tạp Trong tự nhiên, cá tra ăn được
mùn bã hữu cơ, rễ cây thủy sinh, rau quẩ, các loài cá tạp nhỏ, tôm tép, cua, và các
loại côn trùng có sẵn trong môi trường sống
Pangasius hypophthalmus Pangasius bocourti Pangasius macronema
(Cá tra) (Cá ba sa) (Cá sát sọc)
Pangasius larnaudii Pangasius nasutus Pangasius sutchi
(Cá vô đém) (Cá sát bầu) (Cá tra nghệ) Hình 1.3 Hình ảnh một số loài trong giống cá Tra ở Việt Nam
Ở nước ta hiện nay, cá Tra đang được coi là loại cá nuôi có năng suất cao nhất
trong nghề nuôi trồng thủy sản, năng suất trung bình khoảng 30 - 45 tấn/ha
2.2 Da cá
Nguyên liệu để trích ly gelatin trong bài nghiên cứu này là da cá Da cá chủ yếu thu nhận dưới dạng phế phẩm trong quy trình chế biến fillet cá
2.2.1 Công nghiệp chế biến cá da trơn
Trong chế biến công nghiệp, cá Tra thường được chế biến dạng fillet đông
lạnh phục vụ chủ yếu cho thị trường xuất khẩu Ngoài sản phẩm fillet cá đông lạnh,
$02720:2râu -tưỡng (9q T6
Trang 18các sản phẩm khác chế biến từ cá Tra có mặt trên thị trường rất ít, một phân do quy trình kỹ thuật chưa được hoàn thiện và một phần khác là do nhu cầu của thị
trường Các sản phẩm mới có thể dùng trong chế biến cá Tra cũng như cá Basa:
- _ Dạng món ăn gia đình chế biến sẵn: cá kho tộ, đồ hộp fillet sốt cà, cà chua
dén
-_ Dạng món ăn tự chế biến: fillet, cá cắt khoanh, đâu cá, bao tử cá, chả cá
Trang 19D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
Hình 1.1 Qui trình chế biến các sản phẩm từ cá da trơn
Trong các quy trình công nghệ chế biến cá da trơn, tỷ lệ thịt fillet của cá Basa chỉ chiếm 24,11%, còn lại 75,89% là phụ phẩm Tương tự với cá Tra thịt fillet là 39,31%, còn lại 60,69% là phụ phẩm, trong đó nguyên liệu dùng dé sadn xuất
gelatin là da cá chiếm khoảng 5 — 6% Nếu so với sẩn lượng cá hang năm thì số
lượng phụ phẩm hàng năm thải ra là một con số vô cùng lớn Bảng 1.9 Tổng sản lượng cá hàng năm Năm Tổng sản lượng (tấn) 2004 200.000 2005 300.000 2006 400.000
Từ bảng số liệu này cho ta thấy sản lượng cá năm 2006 tăng rất nhiều so với
các năm qua Nếu như năm nay hoàn thành kế hoạch đạt tổng sẩn lượng cá tra và basa là 400.000 tấn, thì hằng ngày sản lượng cá nguyên của các nhà máy là trên
3000 tấn, trong đó cá fillet chỉ chiếm chưa tới 1200 tấn, còn lại hơn 1800 tấn là phụ phẩm với sản lượng da cá thải ra chiếm khoảng 150 tấn/ngày Như vậy vấn để
đang đặt ra hiện nay là ta phải sử dụng phần phụ phẩm này sao cho có hiệu quả,
mang lại lợi ích kinh tế, không ô nhiễm môi trường, tạo thêm nhiều việc làm cho
người lao động, góp phần nâng cao và phát triển ngành công nghiệp nước ta, và thực hiện mục tiêu nâng tổng sản lượng cá tra và basa năm 2010 là 1 triệu tấn, dat
kim ngạch xuất khẩu 800 triệu USD mà Bộ Thủy Sản để ra Hiện nay (2007) sản lượng hai công ty lớn của An Giang là AGIFISH đạt gân 300000 tấn nguyên liệu/ngày, và Cty TNHH Nam Việt đạt 500 tấn/ngày, nếu cộng thêm nhà máy ở Cần Thơ là 500 tấn/ngày, thì đây là điểu kiện hết sức thuận lợi cho việc tập trung
phụ phẩm da cá để sản xuất gelatin công nghiệp
2.3 Đặc điểm cấu tạo của da cá
Da cá là một trong các nguyên liệu được dùng để chế biến gelatin Da cá có thể chia làm ba lớp: lớp trong, lớp giữa và lớp ngoài Lớp trong chủ yếu là lipid và
thịt vụn còn sót, lớp giữa có thành phần chủ yếu là collagen, còn lớp ngoài thì
thành phần chủ yếu là các protein tạp (như albumin, globulin, ), sắc tố và chất khoáng Tính chất và hàm lượng của chúng có ảnh hưởng rất lớn đến qui trình sản
$02720:2râu -tưỡng (9q TẾ
Trang 20xuất và phẩm chất của gelatin
2.3.1 Các loại protein tạp
Da cá có thành phần chủ yếu là collagen, ngoài ra còn có các protein tạp như
albumin, globulin, chat béo va chat khodng Tinh ch&t và hàm lượng của chúng có ảnh hưởng rất lớn đến qui trình sản xuất và phẩm chất của gelatin
= Albumin
Hòa tan trong nước, trong dung dịch muối loãng, acid loãng và kiểm loãng, kết tửa trong dung dịch (NH,)zSO¿ bảo hòa, khi đun nóng dễ đông vón lại Trong
khâu ngâm nước nguyên liệu, đại bộ phận có thể khử đi
" Globultin
Không tan trong nước mà tan trong dung dịch muối trung tính (8% - 18% NaC!)) tan trong dung dịch acid loãng và kiểm loãng Lúc đun nóng dễ đông đặc
hơn albumin
= Mucin va mucoid
Là một trong những thành phần cấu tạo thành niêm dịch Chúng đều hòa tan trong dung dịch kiểm loãng Giữa hai chất này rất khó phân biệt, nói chung trong
dung dịch loãng, khi cho acid vào thì mucin kết tủa tách ra, còn mucoid không kết
tủa Trong nước chúng đều nở ra và hòa tan trong dung dịch muối lỗng, nhưng
khơng tan trong muối bão hòa
= Keratin
Là thành phân cấu tạo chất sừng, trong lớp sừng của động vật chủ yếu là thành phân này Thành phần hóa học của keratin không giống nhau
Trong mạch phân tử của keratin ngoài liên kết muối và liên kết hydrogen ra còn có liên kết disulfit Vì sự kết hợp giữa mạch và mạch tương đối vững chắc khiến cho keratin đối với các nhân tố đều tương đối ổn định
Đối với acid nó tương đối ổn định là vì liên kết disulfit của nó không bị acid
thủy phân Keratin có thể bị phá hủy trong môi trường kiểm tại liên kết disulfit của
nó
Trang 21D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
= Elastin
Trong tổ chức mô liên kết cửa nguyên liệu da còn có elastin, nhưng cho tới
nay việc nghiên cứu elastin còn rất ít Những tính chất đã được xác định là elastin
tương đối ổn định trong môi trường acid, kiểm, không tan trong nước Trong quá trình trích ly gelatin, nó có ảnh hưởng nhất định, nhưng có lợi cho quá trình
2.3.2 Các thành phần khác = Chat béo
Sự tổn tại của chất béo ảnh hưởng xấu đến chất lượng của gelatin Do đó trong quá trình chế biến gelatin phải m cách khử nó đi bằng cách rửa sạch nhiều lần với nước ấm và nước lạnh hoặc ngâm vôi (môi trường kiểm)
" Khoáng
Chủ yếu là phosphate calci (Caz(PO¿);) và carbonat canci (CaCO¿) Sự ton tại
của chúng làm cho chất lượng của gelatin giẩm xuống Do đó trước lúc trích ly phải khử bằng cách ngâm acid (chủ yếu là HCI) để nó phân giải và khử đi
= Sắc tố
Các sắc tố (đen, đỏ, nâu ) ít tan trong nước và acid loãng mà có thể tan trong dung dịch kiểm loãng (như dung dịch KOH, NaOH
2.4 Collagen 2.4.1 Cấu tạo
Collagen cấu thành nên khoảng 30% protein người, một tỉ lệ tương tự được tìm thấy ở các loài động vật khác Phân tử collagen có cấu tạo xoắn ốc bậc ba, là
sự lặp lại của chuỗi (Gly - X - Y), có các thành phần sau: -_ Glycine (Gly) chiếm số lượng lớn, khoảng 33%
- Proline (Pro) va hydroxyproline (Hyp) cũng có một tỉ lệ khá lớn, khoảng
22%
-_ Hydroxylysine (Hyl) chiếm khoảng 1%
Đơn vị cơ bẩn của collagen là tropocollagen, gồm 3 chuỗi œ liên kết nhau tạo thành những sợi nhỏ
$02720:2râu -tưỡng (9q 20
Trang 22TROPOCOLLAGEN Các liên bật —( oT ĐỀ1amin " Ũ Che duỗi } 2000 4 olin alpha 1 Các liên kết peptide Ney Hinh 1.2 Tropocollagen
Các phân tử tropocollagen sẽ liên kết ngang với nhau theo kiểu cộng hóa trị
Loại liên kết này không thông dụng, thường chỉ có ở collagen hay các chất dẻo lys lys (CHạjạ—CHạ—CHạ—NH; HạÑ—CHạ—CH;—(CH, Jo phản ứng H (CH;)ạ—CHa~—C=—C——(CH); ©, oo N
Hình 1.3 Liên kết ngang giữa các phân tử tropocollagen
Nhờ các liên kết ngang này, các phân tử tropocollagen hình thành nên sợi collagen Các sợi collagen rất dài và mảnh, chúng sắp xếp tạo ra mạng collagen
$02720:2râu -tưỡng (9q bại
Trang 23D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam Khoảng trỗng {{ Khoảng xen phủ ,¡ 4 ;Tf0po©ollagen —ẽ Ì—— ai l— Ne eee Peli Pe Bó sợi collagen Soi collagen
- itechoang xen phii (khoang 10%
“i! chiều dai tropocollagen)
64 nm
Hình 1.4 Cấu tạo phân tử collagen
Sự sắp xếp khác nhau của các chuỗi œ đã hình thành nên cấu trúc xoắn bậc ba
phức tạp khác nhau của các loại collagen
2.4.2 Tính chất của collagen
2.4.2.1 Tác dụng với nước
Collagen không hòa tan trong nước mà nó hút nước để nở ra, cứ 100g Collagen khô có thể hút được khoảng 200g nước, trong đó khoảng 70g là nước liên kết và 20g là liên kết vững chắc Collagen kết hợp với nước nở ra trong nước, độ dày tăng lên chừng 25% nhưng độ dài tăng lên không đáng kể, tổng thể tích của phân tử collagen tăng lên 2 - 3 lần
Do nước phân cực tác dụng lên liên kết hydro trong liên kết phối trí của
collagen làm giảm tính vững chắc của sợi gelatin từ 3 — 4 lân Khi nhiệt độ tăng lên
cao, tính hoạt động của mạch polypeptide tăng mạnh, làm cho mạch bị yếu và bắt
đầu đứt thành những mạch polypeptide tương đối nhỏ Khi nhiệt độ tăng lên trong
khoảng 60 — 65°C collagen hút nước bị phân giải Nhiệt độ phân giải của collagen
trong nguyên liệu chưa xử lý tương đối cao Khi nguyên liệu đã khử hết chất
khoáng, thì nhiệt độ phân giải sẽ giảm xuống
$02720:2râu -tưỡng (9q 2
Trang 242.4.2.2 Tác dụng với acid và kiểm
Collagen có thể tác động với acid và kiểm, do trên mạch của collagen có gốc
carboxyl và amin Hai gốc này quyết định hai tính chất của nó Trong điều kiện có
acid tổn tại, ion của nó tác dụng với gốc amin, điện tích trên carboxyl bị ức chế
(hình thành acid yếu có độ ion hóa thấp) Trái lại gốc amin bị ion hóa tạo NH:” Môi trường H” T T T T COOH NH‡' CT COOH NHiÌ CL NH‡” CL COOH NH‡' CT COOH | L L L Môi trường OH' | | COO Na* NH; COO Na* NH2 NH: COO Na* NH; COOr Na* | | | |
Trong điểu kiện có nước, nước có thể tác dụng với nhóm gốc có mang điện
trong kết cấu protide và những ion Na”, CI hình thành tác dụng hợp nước phụ của
collagen, khiến collagen trong môi trường acid, kiểm có độ hút nước cao hơn trong nước nguyên chất Ngoài ra acid và kiểm có thể làm cho collagen biến đổi như sau HƠ H* T H* OH HN NH;* ° c 0 Na! 'OHH' | —OOC + — coo | H* OH | | Na Hạ NH;* HO H* | | cr H* OH - Cất đứt mạch muối (liên kết giữa -NH3' COO) làm đứt mạch peptide trong mạch chính
- Lam đứt liên kết hydrogen giữa gốc -CO NH- của mạch xung quanh nó
- Lam acid amin bi phan hiy gidi phéng amoniac
Trang 25
D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
Cùng với những biến đổi đó, điểm đẳng điện của collagen hạ xuống thấp, (vì những biến đổi đó mang tính chất thủy phân làm cho các nhóm gốc có tính hoạt
động tăng lên nhiều)
Acid và kiểm đều có thể phân hủy collagen, nhưng sự phân hủy của collagen cho tới nay vẫn chưa có khái niệm chính xác Để biểu thị sự biến đổi chính xác của
collagen dưới tác dụng của acid, kiểm nói chung đều dùng độ keo phân giải làm
chỉ tiêu Độ keo phân giải là chỉ keo sinh thành sản phẩm có thể tan trong nước
(thường là trong điều kiện đun nóng), những sản phẩm này dưới nồng độ tương ứng
tiến hành làm lạnh có thể biến thành keo
Theo kết quả nghiên cứu tác dụng của vôi đối với collagen có thể làm tăng độ phân giải của nó rất mạnh, trong điều kiện nhiệt độ thường thời gian dài có thể xúc
tiến sự phân giải của collagen (tùy độ phân giải của nó rất thấp) lúc nhiệt độ tăng
lên hoặc xử lý bằng kiểm thì độ phân giải tăng lên
Collagen phân giải biến thành gelatin, căn cứ vào giả thuyết của Hofmeister
phần ứng sẽ tiến hành như sau: 0, CioHjjNạ¡Os; + HO ®t CyopHisiNs1Oay 1 (Collagen) (Gelatin) Lúc xử lý ở nhiệt độ cao trong nước, keo dễ tiếp tục thủy phân thành: 0 t Cio2 HisiN31 O39 + 2H2O > Css Hgs Ni7O22 + Cyz HypO19 + 7No (Gelstose) (Gletone)
Từ đó thấy rằng trong quá trình trích ly gelatin cần thiết phải khống chế nhiệt
độ và thời gian thích hợp để đảm bảo chất lượng của gelatin
2.4.2.3 Các tính chất khác của collagen
Collagen trong dung dịch muối trung tính cùng với gốc -COOH va —NH; tao thành các hợp chất muối Tác dụng phân giải collagen của NaCl so với NazSO,
mạnh hơn (độ điện ly của NaC] lớn hơn)
Nhiều thực nghiệm cho thấy rằng tác dụng của trypsine đối với collagen đã xử
lý (như đun nóng, ngâm acid, kiểm, muối, tác dụng của pepsine, tác dụng cơ học ) thì nó có tác dụng phân giải, với điểu kiện thích hợp nhất là nhiệt độ 37C, pH=
8,1 - 8,2
SOFTH:Frin Liing Dai 7
Trang 263 Công nghệ sản xuất Gelatin
Phương pháp sản xuất
Gelatin thường được sản xuất từ nguyên liệu giàu collagen để giẩm chỉ phí nguyên liệu
Gelatin thương mại được chia thành 2 nhóm: gelatin type A thu được bằng phương pháp acid và gelatin type B thu được bằng phương pháp kiểm Một vài loại
nguyên liệu như xương có thể xử lí bằng cả hai phương pháp nhưng những loại
khác như da lợn chỉ được xử lí bằng một phương pháp
Quy trình sản xuất gelatin gồm 5 bước cơ bản: xử lý, trích ly, tỉnh sạch, cô đặc
và sấy
$02720:2râu -tưỡng (9q 35
Trang 27D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam Cắt nhỏ - R | Cat nho Ngâm HCI4-7% -
10~— 14 ngày Ngâm vôi 5-15%
Trang 283.1 Xử lí
Sản xuất gelatin trên qui mô công nghiệp liên quan đến quá trình thủy phân
cấu trúc tổng hợp của collagen nhằm thu được gelatin tan Điểu này có thể được tiến hành bằng phương pháp acid hoặc phương pháp kiểm
3.1.1 Xử lí bằng kiểm
Xương và da sống được ngâm vôi trong vài tuân nhằm loại bỏ chất nhờn, các
protein yếu và mucopolysaccharide và một lượng nhỏ các thành phần hữu cơ khác Mục đích quan trọng nhất của quá trình này là phá hủy các liên kết hóa học trong collagen và làm cho collagen tan được trong nước
3.1.2 Xử lí bằng acid
Nguyên liệu sau khi rửa được ngâm trong dung dịch acid loãng 1 — 5% (acid HCI, H;SO¿, H;PO,) Quá trình xử lí bằng acid kết thúc khi toàn bộ nguyên liệu déu được acid hóa hoặc đạt độ trương nở tối đa Lượng acid thừa được loại ra và
rửa nguyên liệu đã xử lí bằng nước lạnh 3.2 Trích ly
Quá trình chiết xuất nguyên liệu đã được xử lí bằng phương pháp kiểm hay
acid đều như nhau Nguyên liệu đã xử lí được đưa vào các bổn và tiến hành trích
bằng nước nóng 3 - 4 lần, ở nhiệt độ 55 — 90°C Sau mỗi lần chiết xuất, dung dịch
được đem lọc nhằm loại bỏ chất nhờn còn sót lại
3.3 Tỉnh sạch
Dịch trích ly được lọc qua giấy lọc để tach huyén pha (lipid, sợi collagen chưa
thuỷ phân ) sau đó qua cột trao đổi ion hay lọc tinh để tách muối vô cơ và chỉnh
pH về 5 + 5,8
3.4 Cô đặc - sấy
Dung dịch sau lọc đem cô đặc chân không với nhiệt độ vừa đủ để tránh hiện
tượng thoái hóa hoặc thay đổi tính chất vật lí Nỗng độ sau cô đặc đạt từ 25-45% phụ thuộc bản chất nguyên liệu và quá trình trích ly Dung dịch gelatin sau đó được
đem làm nguội và phân bố thành lớp Gel gelatin được đưa qua thiết bị sấy liên tục
sử dụng không khí nóng 32-60°C (nhiệt độ không khí được giữ ổn định) rồi tạo hình theo yêu cầu Ngoài ra có thể tách nước bằng phương pháp sấy phun
$02720:2râu -tưỡng (9q 2
Trang 29D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
Sản phẩm thu nhận đem phân tích thành phần, định danh, đo độ nhớt, độ bloom và
kiểm tra vi sinh trước khi đưa ra thị trường 4 Các phương pháp công nghệ
Các phương pháp trích ly gelatin
4.1 Phương pháp acid
Trong thời gian gần đây, quá trình xử lí bằng acid ngày càng trở nên quan
trọng ở Châu Âu Quá trình này thích hợp dùng cho da heo hay ossein sạch - các loại collagen còn trẻ, chưa trưởng thành Da của heo con thường khoảng 9 tháng
tuổi có ít liên kết ngang nên ngâm trong dung dịch acid 18 - 24 giờ sẽ tạo hiệu quả
cho quá trình chuyển đổi Acid sulfuric và acid chlohydric thường được dùng, có thể
kết hợp với acid photphoric để làm chậm quá trình tạo màu Riêng đối với da cá nước ngọt thì có thể sử dụng nhiễu loại acid hữu cơ như: acid acetic, acid citric
hoặc acid lactic để làm trương nở da một cách có hiệu quả Ưu điểm của quá trình xử lý acid là thời gian xử lý nhanh
Tiến hành: nguyên liệu sau khi xử lý sạch bằng nước lạnh và nước ấm nhiều lần được đem ngâm vào dung dịch acid với nồng độ không quá 5% Giá trị pH trong
khoảng 3,5 - 4,5; nhiệt độ tối thích là 15°C Quá trình xử lý bằng acid sẽ được
ngưng lại sau khi nguyên liệu đã được acid hóa hoàn toàn hay đã trương nở tối đa Sau đó, lượng acid dư được tháo bỏ, rửa nguyên liệu lại bằng nước lạnh và trích ly
gelatin bằng nước ấm ở khoảng nhiệt độ 45°— 50°C
4.2 Phương pháp kiểm
Quá trình xử lý bằng base thường dùng cho da bò, ossein Nguyên liệu được
ngâm trong dung dịch base vài tuân ở nhiệt độ môi trường Vôi là tác nhân phổ biến nhất, khá yếu nên không làm tổn thất nguyên liệu vì tránh không làm quá
trình thủy phân xảy ra quá mãnh liệt Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm
là phản ứng xảy ra chậm, kéo dài đến 8 tuần hay hơn mới kết thúc
Phương pháp kiểm nếu dùng hỗn hợp gồm 3% vôi với lượng ít CaCl; hay NaOH sẽ cho kết quả tốt hơn Nếu dùng NaOH thì quá trình xử lý sẽ kéo dài 10 —
14 ngày Quá trình này giúp làm phá vỡ các liên kết ngang trong collagen và hình
thành nên collagen tan được trong nước, đồng thời loại bỏ tạp chất
4.3 Phương pháp áp suất cao
$02720:2râu -tưỡng (9q 28
Trang 30Da cá sau khi rã đông được xử lý rửa sạch bằng nước lạnh và nước ấm nhiều
lân Tiếp theo tiến hành ngâm da sạch với acid acetic 50mM Sau đó trích ly bằng
nước ở 45°C Áp suất cao sẽ được kết hợp với khâu xử lý đa bằng acid (để làm mất
tính bất ổn định của những liên kết ngang không bên của collagen làm da trương
nở) hoặc khâu trích ly (để thúc đẩy sự thủy phân của collagen)
Các khoảng áp suất sử dụng và thời gian xử lý đã được tiến hành nghiên cứu kết quả cho thấy thấy khi sử phương pháp áp suất trong giai đoạn xử lý ngâm da
với acid acetic 50mM ở 10C tại áp suất 250MPa trong 10 phút là cho hiệu suất
trích ly cao nhất
Sử dụng áp suất cao có ưu điểm là rút ngắn được mức độ, thời gian xử lý hay trích ly, đồng thời cải thiện chất lượng của gelatin (thể hiện rõ trong việc thay đổi
khối lượng phân tử của gelatin và do đó tính nhớt bị ảnh hưởng)
5 Công nghệ sản xuất Gelatin da cá
Trang 32Khử béo
+ Mục đích
- Lầm giảm hàm lượng béo trong nguyên liệu da cá nhằm chuẩn
bị cho quá trình trích ly
- Loại bổ chất nhờn, các loại protein yếu, mucopolysaccharride
và một lượng nhỏ thành phân hữu cơ khác - Tăng hiệu suất trích ly
+ Phương pháp thực hiện
Cho 3% dung dịch NaOH với nồng độ 1N so với khối lượng
nguyên liệu Hỗn hợp được khuấy đảo nhẹ, duy trì ở nhiệt độ
phòng trong thời gian từ 2 đến 6 giờ
+ Các biến đổi:
- Vật lý: độ ấm của nguyên liệu tăng lên
- Hoá học: phá huỷ liên kết hoá học trong collagen và làm cho
collagen tan được trong nước
+ Thiết bị: bổn chứa có cánh khuấy
Rửa
+ Mục đích
-Loại bổ xà phòng ở giai đoạn khử béo và một số tạp chất lẫn
trong nguyên liệu
+ Các biến đổi - Protein trương nở + Phương pháp thực hiện
-Rửa bằng hơi nước và nước nóng được đun sôi
+ Thiết bị: thiết bị rửa xối Trương nở + Mục đích - Khử thành phần koáng, kết tủa mucin, chuẩn bị cho quá trình trích ly + Các biến đổi
- Vật lý: Da trương nở tối đa
- Hoá học: Nguyên liệu bị acid hoá - Hoá lý: Độ ẩm của nguyên liệu tăng lên
+ Phương pháp
Trang 33D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam -Loại bỏ acid dư tong quá trình trương nở + Phương pháp thực hiện - Rửa bằng nước sản xuất + Thiết bị: bổn rửa Trích ly + Mục đích -Thu gelatin hoà tan từ collagen của nguyên liệu + Các biến đổi
- Hoá học: Sợi collagen sẽ co rút lại trong nước nóng và hầu như
biến đổi không thuận nghịch thành Gelatin có khả năng hoà tan + Phương pháp Tiến hành trích ly 4 lần ở pH=4 như sau: Số lần trích ly | Nhiệt độ trích ly(C) | Thời gian (h) | Tỉ lệ nước:nguyên liệu 1 45 3 1,6 2 50 2 2,0 3 55 2 1,2 4 60 2 1,2 e Lắng + Mục đích Gạn bỏ những cặn có khối lượng lớn: xác da cá, sạn, Chuẩn bị cho quá trình lọc tính + Các biến đổi * Cảm quan: Màu sắc của dung dịch được cải thiện + Phương pháp Lắng trọng lực + Thiết bị: lắng trọng lực Lọc thô + Mục đích Loại bỏ bã của dung dịch sau trích ly +Phương pháp Dùng màng lọc có kích thước lớn + Thiết bị: lọc vải Decanting + Mục đích Loại bỏ tạp chất có kích thước nhỏ, loại một phần chất béo còn trong dung dịch + Các biến đổi
* Cảm quan: màu sắc của dung dịch trong hơn
+ Phương pháp: dựa vào thuyết va chạm và nguyên lý ly tâm + Thiết bị: Decanter
Trang 34Trung hoa
+ Muc dich
Điều chỉnh pH gần về pH đẳng điện của Gelatin
Loại bỏ chất béo còn sót lại + Phương pháp
Cho NaOH IN vao dung dich Gelatin
+ Thiết bị: Bổn chứa trung gian Trao đổi ion
+ Mục đích
-Loại bổ hoàn toàn các muối còn lại trong dung dịch - Hấp phụ hợp chất tan ( màu, mùi, vị, ) + Phương pháp + Thiết bị: Dùng thiết bị trao đổi ion Siêu lọc + Mục đích - Loại bổ peptides mạch ngắn tạp, nước và một số muối - Cô đặc dung dịch + Các biến đổi - Nông đô của dung dịch Gelatin tăng lên - Vật lý và hoá lý * Khối lượng riêng ø tăng * DO nhét 7 ting + Phương pháp thực hiện và thiết bị - Dùng thiết bị siêu lọc e Sấy + Mục đích -Lầm giảm hàm ẩm tạo điều kiện thuận lợi trong bảo quản và phân phối - Hoàn thiện sản phẩm + Các biến đổi - Vật lý:
* Khối lượng riêng tăng lên
* Có sự biến đổi nhiệt độ
- Biến đổi hoá lý
* Khuếch tán ẩm - Biến đổi hoá học
* Hàm ẩm giảm dần trong quá trình sấy ay aks
- Biến đổi cảm quan
* Màu sắc: cường độ màu tăng lên
+ Phương pháp và thiết bị
Trang 35D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam
- Sấy phun
2 Tính cân bằng vật chất
Năng suất nguyên liệu: Œ, =20 tấn/ngày
Các thông số cửa nguyên liệu cá ban đầu:
Wo=65,47% : độ ẩm của nguyên liệu
T%= 0,39% : hàm lượng tro trong nguyên liệu
Pr = 22,61% : hàm lượng protein tổng trong nguyên liệu
Li=11,12% : hàm lượng béo trong nguyên liệu
+ Khối lượng chất khô ban đầu _G,(100-W,) ' 100 G= 20.(100- 65,47) _ 6,9 (tin) 100 - _ Khối lượng protein trong nguyên liệu ban đầu 20.22,61 a = = 4,522 (tan „ 100 Gần)
+ Giai đoạn khử béo - Luong NaOH cần co vào Gy„„ =G, 0.03=20.0,03=0,6(tấn) - _ Lượng béo có trong nguyên liệu G,,, = G, 0,1112=20.0,1112=2,224(tan) - _ Khối lượng nguyên liệu sau khi rửa béo Q - (6, ~G,.,).100 2 NaOH 100-a Với a: hàm lượng béo còn lại trong nguyên liệu sau khi khử béo(%) G, - (20=2.224).100 1y 1à ấn) 100-2 - D6 4m ctia nguyén liệu sau khi tách béo W, =69,1% - _ Khối lượng của nguyên liệu sau tách béo g.- 0, ‘OW, = 18,139.69,1 =19,144(tấn) 65,47
+ Giai đoạn trương nở
- _ Ẩm sau khi trong nd: W,=88%
- _ Khối lượng của nguyên liệu sau khi trương nở
6, = ll W,
SOFTH:Frin Liing Dai 3
Trang 36G,= 19,144.88 _ 24,38 (tấn) 69,1 + Giai đoạn trích ly - _ Lượng nươc cần để trích ly G„„=G,.6=20.6=120(tấn)
-_ Hiệu suất của quá trình trích ly là: H=90%
- _ Khối lượng protein trong dịch trích ly đ„= G,,H _ 4,522.90 100 100 - Brix dich trich ly 7,5% -_ Chất khô dịch trích ly là 5,9% - _ Khối lượng dịch trích ly — G„„.100 - 4,069,100 — 5,9 5,9 - _ Tổn thất trong quá trình trích ly là 3% -_ Do đó khối lượng sau trích ly là 66,897(tấn) %+ Giai đoạn lắng - _ Khối lượng dịch sau lắng G,=ơ,,009=%) 100 Với b: tổn thất trong quá trình lắng và cặn lắng(%) G,= 66,s07,(100=2) =65,559 (tấn) =4,069 (tấn) = 68,966 (tấn) 1 % Giai đoạn lọc - Khối lượng dịch trích ly sau quá trình lọc G,= 65,359,002) = 64,427 (tấn) + Decanting - Khối lượng dịch sau quá trình decanting (100—3) x G, =64,427.—————ˆ =62,494(tấn) 100 % Giai đoạn trao đổi ion
-_ Khối lượng dịch trích ly còn lại sau quá trình trao đổi ion
G,=62,494.00=Đ — 61 g6o (tấn) 100
+ Giai đoạn siêu lọc
Trang 37D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam - Độ ẩm của sản phẩm sấy !,=4% - Khối lượng Gelatin thu được G, =Gy —_h _ 8,043,60 =5,589 (tấn) (100-,) 96 -_ Tổn thất trong quá trình sấy là 3% G„ =5,471.109=3 - s 221( ấn) a 100 % Hiệu suất của toàn quá trình m, 5,421 A, = 100 = 55.100 = 27,10 (%) m, 3 Tính cân bằng năng lượng 3.1 Cấp nhiệt
3.1.1 Cấp nhiệt trong qúa trình rửa
Nước cần sử dụng trong quá trình rửa là nước đun sôi Lượng nước cần để gia
nhiệt là O,2z/tấn
Lượng nhiệt cần cung cấp để gia nhiệt nước từ 25°C đến 100°Œ
gem.c.(t, ~/,)= 200.4,187.(100-25)=62805 kJ
Tổn thất trong quá trình gia nhiệt là 10%
Lượng nhiệt thực sự trong quá trình gia nhiệt: 62805/0,9=69783 k]
Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sản xuất
Q=69783.20=1395660 kJ Thời gian gia nhiệt là 15 phút
Công suất điện trở cần sử dụng 2000kW (hiệu suất 80%) 3.1.2 Cấp nhiệt trong quá trình trích ly
Nhiệt dung riêng của hỗn hợp nguyên liệu
% Tinh nhiét dung riéng nguyén liéu:
Trang 38Nhiệt dung riêng của hỗn hợp trích ly lần 2: C2=3,928(kJ/kgd6) Nhiệt dung riêng của hỗn hợp trích ly lần 3: C3=3,834(kJ/kgd6) Nhiệt dung riêng của hỗn hợp trích ly lần 4: C4=3,834(kJ/kgđộ) Nhiệt lượng cần cung cấp
Q=23948.5.(2,6.3,888+3.3,0928+2,2.3,834+2,2.3,834) Q=4641410 kJ
Tổn thất trong quá trình gia nhiệt là 10% Lượng nhiệt cần : 5157122 k]
Công suất của điện trd 300 kW ( hiệu suất 80%)
3.1.3 Nhiệt cung cấp cho quá trình sấy
- Thiết bị sấy phun hai dòng chọn đường kính hạt là 100/zz do đó tổng bể mặt truyền nhiệt cho 1z nguyên liệu là 62360 zŸ
- Khối lượng riêng của dung dịch là 1,225 Kg/L
- Thể tích của dung dịch trước khi sấy là V=7,154` - Lượng nhiệt do dòng tác nhân sấy cung cấp O=aF(t-6)1 œ: Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy vào vật liệu s&y, W/m? d6 F: bể mặt vật liệu, øỶ t, Ø: Nhiệt độ của tác nhân sấy, vật liệu, độ Q=62360.100.3600= 22449600 kj
- Lugng nhiét cung cap thuc té Q’=160604438 kj - Công suất cần cung cấp 6236 kW
3.2 Cấp điện
Điện dùng trong phân xưởng có 2 loại: - Điện động lực: điện vận hành thiết bị - Điện dân dụng: điện thắp sáng và sinh hoạt 3.2.1 Điện động lực: Bảng 4.1: Công suất điện của các thiết bị chính trong phân xưởng Thiết bị Công suất kW)| Sốlượng Tổng công suất (kW) Bơm 3 7 21 Cánh khuấy phối trộn 3 2 6 Thiết bị lọc màng 5 1 5 Decanter 15 1 15
Thiết bị trao đổi ion 5 1 5
Thiét bi siéu loc 5 1 5
Bảng 4.2: Bảng tính toán điện năng tiêu thụ của phân xưởng trong ngày
$02720:2râu -tưỡng (9q 3
Trang 39D6 én mou hee GOUKD:S.S Fran Bich Lam Thiét bi Công suất | Thời gian sử dụng | Điện năng tiêu - (kW) trong ngày (h) thụ (kW.h) Bơm 21 2 42 Cánh khuấy phối trộn 6 3 9 Thiết bị lọc màng 5 2 10 Decanter 15 2 30
Thiết bị trao đổi ion 5 1 5
Thiét bi siéu loc 5 1 5
Téng 57 101
Điện năng tiéu thu cho ddng luc hang ngay 101 kW.h 3.2.2 Điện dân dụng:
Điện dân dụng phục vụ cho sinh hoạt, thắp sáng
Điện dân dụng lấy bằng 10% điện động lực 5,7 kW Hệ số sử dụng không đồng thời k = 0,8
Cơng suất tính tốn: Pạ¿¿ =4,56kW
Thời gian sử dụng trong ngày: 2 ca (16 giờ)
Điện năng tiêu thụ: Paa„ x thời gian sử dụng = 4,56x 16 =72,96 kW.h
3.2.3 Tổng lượng điện tiêu thụ hàng năm:
Tổng lượng điện tiêu thụ hàng ngày:
P=72,96 + 101 = 173,96 kW.h/ngay Tổng lượng điện tiêu thụ hàng năm là:
P=173,96kW.h/ngay x 300 ngày/năm = 5218,8 kW.h/năm
3.3 Cấp nước
s Cấp nước cho nhà máy phục vụ các mục đích chính sau:
Nước công nghệ đi vào sản phẩm Nước dùng vệ sinh thiết bị, nhà xưởng
Nước sinh hoạt
s* Chọn nguồn nước sử dụng
Nước sinh hoạt, vệ sinh thiết bị nhà xưởng và nhà xưởng: sử dụng nguồn nước máy của thành phố chứa bổn chứa, nước từ bể này chảy
xuống hệ thống vòi nước
s Tính toán lượng nước sử dụng > Nước sử dụng vệ sinh thiết bị
Lượng nước sử dụng để vệ sinh thiết bị trong ngày là 1000 L/ngầy
$02720:2râu -tưỡng (9q 38
Trang 40Hệ số dự phòng k = 1,5
Lượng nước dùng cho vệ sinh thiết bi G, = 1500 L/ngay > _ Nước sử dụng cho sinh hoạt:
Nước cho công nhân sử dụng, lấy trung bình 35L/người/ngày Hệ số bù trừ: k = 1,5
Số công nhân trong phân xưởng là 24 người
Lượng nước sinh hoạt trong một ngày G; =35.24.1,5=1260L/ngày > Nước vệ sinh nhà xưởng và các hoạt động khác Chon G3=20%.( G; + G» )=552L/ngay > Lượng nước cung cấp cho sdn xuat Quá trình Nhiệt độ nước Thời gian thực Lượng nước sử hiện(phút) dụng Rửa (loại béo) 100 O,2” /tấn Trương nở 30 0,43m /tân Rửa (loại acid) 30 O,2m /tấn Trích ly 540 6m` /tấn Tổng lượng nước sử dụng G= Gi+G; + G;=1500+1260+552=3312L/ngày $ Chọn bồn nước:
Chọn bổn nước đặt trên cao tạo áp lực cho đường ống, nước được bơm thẳng
từ giếng khoan lên bổn nước
Sử dụng bổn nước có sức chứa 4000 L, đặt ở độ cao 2,5 m 3.4 Cấp hơi Tổng lượng nhiệt cung cấp cho một mẻ sản xuất: Q=1395660+5 157122+160604438=167157220kj Công suất của thiết bị cấp hơi P= 8536kW
4 Tinh chon thiét bi
Khối lượng riêng của nguyên liệu
d= khối lượng riêng của nước
HOES et onsar +{ Sens khô- %béo 100 100 Khối lượng riêng của hỗn hợp nguyên kiệu ban đâu 1 (Mie) 65,47 % eS kg/L #nước | eit) ) x 0,6329 + d= (kg/L) 11,12 x0,6329 + x1,07527 + d=1,084 kg/L
4.1 Quá trình chuẩn bị nguyên liệu
20 tấn nguyên liêu sẽ được chia làm 2 phần mỗi phần 10 tấn để cho vào
$02720:2râu -tưỡng (9q 39