Đề tài chế biến các phụ phẩm giết mổ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐHQG TpHCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÁO CÁO CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỊT, THỦY SẢN GVHD: Cơ Nguyễn Thị Hiền SVTH: HC06TP Năm học 2009/2010 MỤC LỤC A TỔNG QUAN I Lịch sử phát triển .3 II Các hệ thống chế biến phụ phẩm giết mổ .5 III Vấn đề an toàn vệ sinh dịch bệnh công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ 10 IV Vai trị ngành cơng nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ .14 B HỆ THỐNG CÁC SẢN PHẨM CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM 24 I Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng cho người 24 II Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng dinh dưỡng động vật nhai lại 32 III Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng dinh dưỡng gia cầm 39 IV Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng dinh dưỡng cho lợn 43 V Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng dinh dưỡng cho sinh vật cảnh 51 VI Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng dinh dưỡng cho thủy sản .63 VII Sử dụng phụ phẩm động vật công nghiệp tạo lượng 68 C CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM 81 D CÁC NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LAI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM 94 A TỔNG QUAN Trong công nghệ chế biến sản phẩm từ thịt, khoảng phần ba nửa thể gia súc không người sử dụng Phần phụ phẩm nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ nhằm tạo sản phẩm hữu ích như: bột thịt xương, bột thịt, bột gia cầm, bột lông vũ, bột máu, bột cá, mỡ động vật… Vai trò quan trọng sản phẩm chỗ chúng sử dụng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, thủy sản sinh vật cảnh Ngồi ra, khơng có nỗ lực khơng ngừng ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ tích tụ phế, phụ phẩm động vật khơng chế biến gây cản trở cho phát triển ngành công nghiệp chế biến thịt tạo nguy tiềm ẩn nghiêm trọng sức khỏe gia súc người Cho dù có ý kiến nghi ngờ tính an toàn vệ sinh sản phẩm chế biến từ phụ phẩm nhiều tài liệu khoa học khẳng định chất lượng dinh dưỡng sản phẩm này, đồng thời khơng có lí khoa học cho thấy cần phải thay đổi phương thức sử dụng chúng chăn nuôi Tại quốc gia phát triển, quan nhà nước quy định việc chế biến thực phẩm ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ kiểm tra đặn Ngoài ra, việc tiến hành sản xuất theo quy mô công nghiệp bao gồm việc áp dụng quy trình sản xuất phù hợp, chẳng hạn Hệ thống phân tích mối nguy kiểm sốt điểm tới hạn (Hazard Analysis and Critical Control Point - HACCP), quy tắc thực hành sản xuất tốt (GMP), đồng thời phải có chứng nhận quan thứ ba Ví dụ Mỹ, quan quản lí thuốc thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) quy định loại thức ăn chăn nuôi cấm sử dụng số protein có nguồn gốc từ động vật nhai lại làm thức ăn cho gia súc nhai lại nhằm ngăn ngừa lây lan bệnh bò điên Tuy chưa nhận đồng thuận từ tất nhà khoa học nghi ngờ mối nguy từ sản phẩm chế biến lại, ngành chế biến phụ phẩm giết mổ hiểu rõ vai trò việc sản xuất thành phần nguyên liệu thức ăn chăn ni an tồn giàu dinh dưỡng thực vai trị cách hiệu suốt 100 năm qua I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 1/ Giới thiệu: Chế biến phụ phẩm giết mổ q trình tái sử dụng mơ động vật tươi sống lấy từ gia súc, gia cầm dầu, mỡ loại thải thành sản phẩm có giá trị Trong q trình chế biến, nhiệt độ, kỹ thuật chiết tách chắt lọc áp dụng để tiêu diệt vi sinh vật, sấy khô chiết tách mỡ khỏi protein sấy khô chiết tách protein khỏi mỡ Chế biến phụ phẩm giết mổ giải pháp an toàn kinh tế để vô hoạt vi sinh vật gây bệnh đồng thời sản xuất lượng hàng hóa có giá trị hàng tỷ la Ở Hoa Kỳ, khoảng 54 tỷ pound mô động vật không dùng làm thức ăn cho người tạo năm, tương đương với khoảng 37-49% khối lượng sống gia súc gia cầm giết mổ 2/ Lịch sử ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ: Tái chế phụ phẩm giết mổ thành sản phẩm có giá trị khơng phải phát minh Các tộc người sống hang động, tổ tiên người Jordan, người Eskimo, người da đỏ nhiều tộc người cổ xưa khác sử dụng thứ không ăn để cải thiện sống như: dùng da làm quần áo nhà ở, xương, dùng làm vũ khí kim khâu, đốt mỡ để nấu chín thịt Mỡ động vật nhai lại hay cịn gọi mỡ cứng nguồn nguyên liệu ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ Theo Frank Burnham, tác giả sách The Invisible Industry, học giả Roman Plinius Secundas viết báo cáo hỗn hợp làm từ mỡ dê tro củi Đây tư liệu xà phòng, tư liệu ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ: làm tan chảy mỡ động vật để lấy sáp mỡ.Có thể khẳng định rằng, xà phịng sản phẩm ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ ngày đầu non trẻ Trong suốt kỷ nguyên Roman, xà phòng miêu tả chất để vệ sinh thân thể sử dụng y học Vào khoảng năm 800 sau cơng ngun, Jabir ibn Hayyan, nhà hóa học người Ả rập biết đến “Cha đẻ thuật luyện kim” viết nhiều lần xà phòng chất tẩy rửa hiệu Nhưng thực tế, xà phòng sử dụng để tắm rửa gội đầu năm 1800 xà phòng dùng để giặt quần áo Tuy nhiên, nửa sau kỉ 19, nến sản phẩm chủ lực làm từ mỡ cứng Nến tạo để đáp ứng nhu cầu quan trọng ánh sáng Do đó, nhu cầu lớn nến lúc góp phần lớn để thúc đẩy phát triển công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ Do hạn chế nguyên liệu, dù sử dụng phương pháp nhúng hay đúc khn mỡ cứng tạo loại nến “tương đối tốt” Sau này, người ta sử dụng nguyên liệu khác để thay thế: sáp ong mật, dầu cọ cuối sáp parafin cải thiện nhiều chất lượng nến Khi phương tiện chiếu sáng khác đời, xà phòng cuối trở thành sản phẩm làm từ mỡ động vật Thành phố Marseille Pháp nơi sản xuất bánh xà phịng chất lượng thời điểm đó, tất xà phịng có chất lượng tốt hay xấu bị đánh thuế nặng nên người giàu có dùng xà phịng Khi thuế dỡ bỏ người trung lưu mua xà phịng nhu cầu tiêu thụ xà phịng tăng cao điều dẫn đến việc phát triển hệ thống chế biến phụ phẩm đại tinh vi Protein từ phế phẩm động vật lúc đầu khám phá cách tình cờ trình dùng mỡ động vật chế biến thức ăn, sản xuất xà phòng sản xuất nến Người da đỏ Hoa Kỳ, khơng muốn lãng phí phần gia súc, rải máu nội tạng cá hươu hoang dã xung quanh gốc ngô ngô họ cho suất cao hơn, bắp ngô lớn Từ việc sử dụng protein từ phế phẩm động vật làm phân bón bắt đầu hình thành Đến cuối kỷ 19, nhà máy giết mổ phát triển mở rộng với lớn mạnh nhanh chóng trung tâm thương mại, ngành chế biến phụ phẩm giết mổ phát triển mở rộng, trở thành giải pháp loại thải hữu ích khơng với mỡ mà với nội tạng xương Việc sử dụng mỡ tiếp tục trì loại mỡ cứng, phần protein nhìn chung dùng làm phân bón cho trồng Bột thịt xương thức ăn bổ sung protein dùng phần thức ăn tồn tinh bột cho lợn nhanh chóng cho thấy hiệu cân đối dinh dưỡng phần.Vào năm 1900, người nông dân sử dụng ngô (bắp) thức ăn để vỗ béo ni lứa lợn/năm thời gian cần thiết để nuôi đến tuổi bán thịt tương đối dài, thường kéo dài chín tháng ( Meat for Multitudes, tạp chí The National Provisioner, 1981 ) Năm 1901, Giáo sư C S Plumb Trường Đại học Purdue, Hoa Kỳ, bổ sung lượng protein động vật vào phần bột ngô cho lợn nuôi trường Purdue Nguồn protein sử dụng thứ bỏ bể chứa chất thải dùng làm phân bón Thí nghiệm Plumb làm tăng tốc độ sinh trưởng đàn lợn tới mức chúng đạt đến khối lượng giết thịt bảy tháng tuổi chí sớm Cũng khoảng thời gian số nhà nghiên cứu khác trộn máu khô với thức ăn tinh bột khác nhằm mục đích xây dựng phần nuôi dưỡng tốt Việc khám phá công dụng phụ phẩm giết mổ dấu hiệu cho thấy bước tiến tạo thông qua việc ứng dụng tốt ngành khoa học sử dụng tốt nhà khoa học ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm II CÁC HỆ THỐNG CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM GIẾT MỔ Dựa theo tham gia nước vào qúa trình chế biến, chia hệ thống chế biến phụ phẩm thành hai loại: 1/ Hệ thống chế biến ướt: Hệ thống chế biến cần phải bổ sung nước vào nồi chứa nguyên liệu thô (đổ nước vào hệ thống bình hở bơm nước hệ thống nồi hấp) gọi hệ thống chế biến ướt Vì mục đích q trình chế biến nhằm tách phần nước nguyên liệu thô khỏi thành phần mỡ chất rắn nên hầu hết nhà chế biến phụ phẩm, việc bổ sung thêm nước (mà thân cần phải loại bỏ) trình làm giảm suất Trong hệ thống chế biến ướt, mỡ lên bề mặt gạn lọc Mỡ sản xuất theo quy trình có màu tương đối nhạt, thời gian tiếp xúc với nước nhiều làm tăng hàm lượng acid béo tự Phần nước cịn lại có chứa protein hịa tan thải xuống cống, sơng, suối liên thông với hệ thống cống sở chế biến trước Do đó, hệ thống chế biến ướt, lượng nước lớn giữ lại sản phẩm chuyển tới phận sấy khô Ngày hệ thống sử dụng phổ biến qui trình chế biến mỡ dầu ăn dùng cho người qui trình sản xuất thịt bị viên khử mỡ hay thịt bò đậm đặc Thế hệ hệ thống nồi nấu hở đun củi than Mỡ lên bề mặt nồi nấu gạn lấy để sử dụng Hệ thống tương đối thông dụng sở chế biến qui mô nhỏ 2/ Hệ thống chế biến khơ: Vì lí kinh tế, đặc biệt trình thu hồi protein, quy trình chế biến ướt thay hồn tồn quy trình chế biến khô Rất nhiều người mô tả thay đổi từ quy trình ướt sang quy trình khơ từ nấu nguyên liệu thô nước sang nấu phụ phẩm dịch nội sinh chúng Trong quy trình chế biến khơ theo mẻ, phụ phẩm ngành giết mổ (sau nghiền cịn ngun) đưa vào ống hình trụ lớn nằm ngang bao bọc vỏ bọc nước có trang bị hệ thống khuấy Nếu phụ phẩm không nghiền nhỏ, lỗ thông đóng kín áp suất nồi nấu tăng lên để tách xương khỏi phần nguyên liệu khác Bước nấu áp suất cao không cần thiết nguyên liệu nghiền nhỏ trước cho vào nồi Với quy trình chế biến khơ, tế bào mỡ nở thay đổi cấu trúc thành tế bào mô nước bốc Bốn quy trình kiểm sốt chất lượng đặc biệt quan trọng trình nấu này, giống tất hệ thống nấu liên tục đại: Nghiền cho nguyên liệu vào nồi nấu Kiểm soát áp suất nước bao quanh nồi Vận hành phận khuấy Kiểm sốt điểm cuối hay nhiệt độ nấu/sấy khơ Điểm cuối trình nấu xác định ẩm độ nồi nấu giảm xuống đến mức cho phép việc loại bỏ mỡ thừa dễ dàng chất lượng protein trì mức cao (không bị giảm nấu lâu) Dựa vào tính liên tục, hệ thống chế biến phụ phẩm chia làm hai loại: 3/ Hệ thống chế biên phụ phẩm theo mẻ: Khi hệ thống vận hành theo đợt gọi hệ thống chế biến theo mẻ Nồi nấu theo mẻ thiết kế để làm giảm lượng nước nguyên liệu đến tỷ lệ định, sau nguyên liệu chuyển sang nồi nấu khác để tách mỡ Một nồi nấu theo mẻ hoạt động nồi nấu, nồi sấy khô, nồi thủy phân nồi chế biến tùy theo mục đích sử dụng Với vài thay đổi nhỏ có khơng có bổ sung q trình tăng áp suất bên trong, nồi nấu theo mẻ dùng cho mục đích khác Nó lắp thêm lõi vỏ tỏa nhiệt để làm tăng bề mặt hiệu dẫn truyền nhiệt Khi dùng vào giai đoạn trùng, lõi tỏa nhiệt làm giảm tối đa thời gian cần thiết để hệ thống đạt đến tiêu nhiệt độ áp suất mong muốn 4/ Hệ thống chế biến phụ phẩm liên tục: Hệ thống chế biến phụ phẩm liên tục hệ thống nguyên liệu nạp vào sản phẩm tháo liên tục Vào cuối năm 1950, Jack Keith xác định ngun liệu thơ sau nghiền vận chuyển qua ống thép lớn Đây sở cho hệ thứ hệ thống nồi nấu liên tục đời bao gồm hai nồi nấu cho pha nấu sơ ba nồi nấu bao bọc hệ thống nước cho pha kết thúc Phải vài năm cho việc hoàn thiện thiết kế hệ thống, sau nhiều nỗ lực, người ta sản xuất thành công nồi nấu liên tục gồm nồi đơn Nồi nấu liên tục lắp đặt công ty chế biến phụ phẩm Denver vào đầu năm 1960 Các cơng đoạn qui trình chế biến phụ phẩm kiểu liên tục theo mẻ thấy Hình - minh họa hệ thống nấu liên tục Hình 1: Sơ đồ hệ thống chế biến nồi nấu liên hoàn Ngày hệ thống sử dụng phổ biến khu vực Bắc Mỹ biết đến Equacooker Khả vận hành dễ dàng trước xuất hệ thống điều khiển tinh vi máy tính nhân tố dẫn đến thành cơng hệ thống Với việc vận hành gần khơng ngừng nghỉ, cần phải có nhà máy dây chuyền sản xuất ln điều kiện hoạt động bình thường với thời gian ngừng nghỉ ngắn hiệu suất sử dụng lượng cao Hình 2: Sơ đồ miêu tả hệ thống chế biến phụ phẩm khô liên tục Đầu tiên nguyên liệu lưu trữ tạm thời thùng chứa nguyên liệu thô Từ chuyển lên băng chuyền đổ qua nam châm nằm ngang để loại bỏ tạp chất kim loại Sau nguyên liệu nghiền máy nghiền để tạo đồng kích thước, tạo dễ dàng cho việc xử lý, làm tăng khả truyền nhiệt nấu Nguyên liệu sau nghiền nhỏ chuyển vào nồi nấu với tốc độ kiểm soát thùng định mức Nồi nấu liên tục ống lớn có gắn hệ thống khuấy thường đun nóng nước Nồi làm cho nhiệt độ khối nguyên liệu đạt mức 240-290 oF (khoảng 115-145oC), làm bớt nước giải phóng mỡ khỏi phần thịt xương Hỗn hợp dạng sệt sấy khơ có chứa mỡ chất rắn đẩy khỏi nồi nấu tốc độ kiểm sốt Sau hỗn hợp sệt vận chuyển đến băng chuyền để tách mỡ Băng chuyền tách mỡ khỏi thành phần lại, phần sau chuyển sang băng chuyền bốc dỡ Ở chất rắn từ băng chuyền tách mỡ kết hợp với chất rắn đến từ thùng lắng đọng máy li tâm dạng phễu lọc Các chất rắn từ băng chuyền bốc dỡ đến phận ép trục xoắn, phận làm giảm tỷ lệ mỡ có khối chất rắn xuống cịn 10-12% Phần chất rắn qua thiết bị ép chuyển trở lại nồi nấu bánh ép tạo tiếp tục di chuyển đến băng chuyền dành cho bánh ép đến phần nghiền thành bột Mỡ tách từ máy ép trục xoắn đổ lên băng chuyền chở mỡ ép; dây chuyền tách mảnh nguyên liệu lớn khỏi mỡ dạng lỏng đưa chúng trở lại băng chuyền bốc dỡ Mỡ từ băng chuyền chở mỡ ép bơm lên thùng lắng Mỡ tách từ băng chuyền tách mỡ đổ vào thùng lắng Trong thùng lắng, mảnh thịt xương nặng chìm xuống đáy, chúng chuyển băng chuyền dạng trục xoắn đến băng chuyền bốc dỡ Mỡ lỏng từ thùng lắng bơm vào máy li tâm, máy loại bỏ chất bẩn cịn sót lại khỏi mỡ Chất rắn từ máy li tâm chuyển đến băng chuyền bốc dỡ Mỡ sau làm chuyển đến phận xử lí đến nơi bảo quản dạng sản phẩm cuối Hơi nước khỏi nồi nấu thơng qua hệ thống ống thơng có gắn giàn lọc để tách tiểu phần có nước đưa chúng trở lại nồi nấu Hệ thống ống thông đưa nước đến nồi ngưng tụ nước Các khí khơng thể ngưng tụ hút khỏi nồi ngưng hệ thống quạt Các khí có mùi sinh cơng đoạn khác trình chế biến thu vào ống chuyển đến hệ thống xử lý mùi, với khí khơng ngưng tụ đến từ nồi ngưng, để phân hủy thành phần gây mùi III VẤN ĐỀ AN TỒN VỆ SINH DỊCH BỆNH TRONG CƠNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM GIẾT MỔ Hơn hai thập kỷ qua, xã hội công nghiệp giới nhận thấy cần thiết phải giải nhiều vấn đề lớn liên quan đến sản xuất thực phẩm an toàn Tại Hội nghị quốc gia bảo vệ thực phẩm tổ chức Washington D.C, Cục quản lí thuốc thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) tài trợ, qua cho thấy việc cung cấp thực phẩm an toàn cơng việc khó khăn, địi hỏi khả sáng tạo, hợp tác phủ, ngành cơng nghiệp chế biến thực phẩm người tiêu dùng Việc xét nghiệm Salmonella sản phẩm cuối có vai trị lịch sử nỗ lực ngành công nghiệp nhằm đảm bảo an toàn cho nguyên liệu thức ăn có nguồn gốc động vật ngành nhận để đối phó với thách thức tương lai liên quan đến vấn đề an tồn thực phẩm địi hỏi phải có phát kiến mơ hình Với mục tiêu tiên phong hướng tương lai, vào năm 1984 ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm thành lập tổ chức Các nhà công nghiệp sản xuất protein động vật, APPI (Animal Protein Producers Industry) APPI trở thành cánh tay phải cho ngành công nghiệp hoạt động lĩnh vực rộng lớn an toàn sinh học với mục tiêu cụ thể xác định rõ:  Quản lý chương trình kiểm sốt Salmonella  Điều phối cung cấp tư vấn chất thải hóa học lẫn sản phẩm  Phương pháp kiểm tra cần thiết, xây dựng cẩm nang đảm bảo tính nguyên vẹn sản phẩm, chẳng hạn HACCP 10 xử lý nấu loại khí có mật độ mùi cao Ưu điểm phương pháp phân hủy nấu nhiệt khơng tạo sản phẩm ngưng tụ nấu Nước bốc từ q trình nấu theo đường khí không qua đường nước thải Các hợp chất gây mùi hợp chất hữu vi khuẩn sử dụng làm thức ăn Các lưới lọc sinh học dùng để khử mùi theo phương pháp sinh học Một lưới lọc sinh học bao gồm ống chứa vi khuẩn (packed bed) có tác dụng làm nơi cho vi khuẩn khu trú phát triển Khơng khí có mùi đưa qua ống chứa vi khuẩn Các hợp chấp gây mùi lớp đáy ẩm ống hấp phụ vi khuẩn sử dụng làm thức ăn b) Các hệ thống quản lý môi trường (Environmental Management System) Sự phát triển hệ thống EMS năm gần bước theo hướng tự quản lý cải thiện chất lượng môi trường quy mô nhà máy EMS phương pháp có tính hệ thống lặp lại để thực mục tiêu môi trường sở sản xuất riêng biệt mục tiêu khác tổ chức thông qua cải thiện không ngừng môi trường sản xuất Phương pháp dựa mục tiêu xác định điểm yếu qui trình sản xuất hay điểm yếu mơi trường mà gây ảnh hưởng xấu đến trình sản xuất Phương pháp EMS xếp điểm yếu theo trình tự xây dựng trình tự ưu tiêu xử lý vấn đề Tiến độ thực đánh giá hàng năm kế hoạch điều chỉnh để không ngừng cải thiện môi trường Kết thu cải thiện tình hình tài làm giảm nguy bị phạt không tuân thủ qui định môi trường Hệ thống EMS tiếp thêm sinh lực cho nhân viên trở thành phần đội ngũ cải tiến Tổ chức quốc tế tiêu chuẩn hóa (International Organization for Standardization - ISO) xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống EMS Tiêu chuẩn ISO 14001 định nghĩa EMS “một phần hệ thống quản lý chung bao gồm cấu tổ chức, hoạt động lập kế hoạch, trách nhiệm, thực thi, quy trình, tiến trình nguồn để xây dựng, bổ sung, hoàn tất, xem xét lại trì sách mơi trường” Một EMS phải làm trọn việc sau: • Nhận diện tác động nguy mơi trường • Sắp xếp thứ tự ưu tiên tác động nguy • Thực việc kiểm sốt quản lý tác động nguy • Xây dựng mơ hình kinh doanh cải tiến khơng ngừng Một EMS bao gồm việc đánh giá tuân thủ pháp luật, phịng tránh nhiễm, giảm chất thải quản lý ứng dụng Các sở sản xuất áp dụng chương trình EMS ghi nhận cải thiện đáng kể kết kiểm tra mức độ tuân thủ qui định môi trường mức giảm chi phí vận hành nhà máy lớn nhiều so với chi phí cho việc xây dựng chương trình EMS Một EMS ISO 14001 thức giải pháp có cấu trúc chặt chẽ cần phải kiểm tra định kỳ kiểm sát viên có chứng ISO từ tổ chức kiểm sát độc lập Việc triển khai đầy đủ chương trình EMS ISO 14001 93 nhiệm vụ lớn kinh nghiệm cho thấy EMS ISO 14001 khơng hồn tồn phù hợp cho tất sở sản xuất Một chương trình EMS xây dựng thành pha, bậc cho phù hợp với nhu cầu cấp thiết sở sản xuất, sau tiếp tục mở rộng tương lai Ủy ban Môi trường AMI xây dựng chương trình EMS có bậc EMS mẫu dẫn đến chứng ISO 14001 c) Hợp tác xây dựng tiêu chuẩn bảo vệ môi trường Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ nên tự nguyện tham gia vào dự án nghiên cứu khảo sát công nghiệp quan bảo vệ môi trường nhà nước địa phương Các nhà chế biến phụ phẩm trợ giúp kỹ thuật cho nhà làm luật đóng góp cho dự thảo qui định mơi trường Kiểu hợp tác này, quan hệ theo kiểu đối đầu với nhà quản lý trước, dẫn đến việc xây dựng điều luật, qui định, sách Liên bang dựa việc áp dụng cơng nghệ kiểm sốt đáng tin cậy khả thi mặt kinh tế để bảo vệ mơi trường Vì qui định bảo vệ môi trường mở rộng để giải lo ngại chất lượng môi trường tương lai nên hợp tác nhà quản lý cộng đồng chịu quản lý trở nên quan trọng Nỗ lực hợp tác cần thiết để xây dựng sách qui định môi trường hợp lý tiết kiệm D CÁC NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LAI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM Đã hàng nghìn năm nay, người sử dụng động vật làm thực phẩm, len sợi lượng, việc chế biến phụ phẩm tiến hành nhiều kỷ Tuy nhiên, vài thập kỷ vừa qua, tính đa dụng sản phẩm chế biến từ phụ phẩm làm tăng việc sử dụng chúng nhiều ứng dụng Thêm vào đó, có nhiều tiến kỹ thuật thay đổi qui định pháp luật vài năm qua Những tiến thay đổi trực tiếp tác động tới việc tái chế chất thải nơng nghiệp thành sản phẩm có giá trị gia tăng Rất nhiều số thay đổi buộc ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm phải đánh giá lại cách quản lý sử dụng quần thể động vật định hướng cho phương pháp tiếp cận mục tiêu nghiên cứu cộng đồng khoa học ngành chế biến phụ phẩm Về mặt lịch sử, mỡ động vật nhai lại có tính ứng dụng cơng nghiệp lượng rộng rãi so với loại bột protein Phụ phẩm động vật dùng sản xuất phân bón chất cải tạo đất khác chiếm phần nhỏ, loại bột protein sử dụng rộng rãi mang lại lợi nhuận lớn cho ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi Các sản phẩm chế biến có truyền thống sử dụng làm nguồn protein, chất dinh dưỡng lượng tiêu hóa ngành sản xuất thức ăn chăn ni Có nhiều phương pháp lý học hóa học để chuyển giá trị lượng bên thành nguồn chất đốt thương mại 94 Diesel sinh học có nguồn gốc từ mỡ động vật nhai lại thay rõ ràng sử dụng phụ phẩm động vật Về mặt kỹ thuật, sử dụng loại bột protein làm nguồn lượng thơng qua q trình nhiệt phân, tiêu hóa yếm khí thiêu/đốt có hạn chế mặt kinh tế Tiềm sử dụng loại bột protein cho ứng dụng cơng nghiệp có giới hạn Protein nguồn nguyên liệu thô tiềm cho việc sản xuất loại chất dẻo có nguồn gốc sinh học loại keo dán giấy Các cấu trúc tự nhiên hydroxyapatiter tìm thấy nhiều xương chân bị, cừu dê dùng làm chất hấp phụ, chất xúc tác, chất dùng nha khoa chất thay xương Để ứng dụng công nghiệp trở thành thực số trở ngại kinh tế kỹ cần phải khắc phục I Sử dụng sản phẩm chế biến từ phụ phẩm động vật lịch sử Trong lịch sử, ứng dụng phụ phẩm động vật chế biến với mục đích khơng dùng làm thức ăn thực phẩm ngoại trừ mỡ động vật nhai lại dường bị giới hạn thị trường hẹp Nhìn chung, thị trường nhỏ để hỗ trợ việc tiêu thụ với số lượng lớn loại bột thịt xương bột gia cầm Hàng trăm ứng dụng hóa học cơng nghiệp sử dụng mỡ a xít béo làm nguyên liệu thức ăn chăn ni, tương đối ứng dụng phát triển đối tượng bột thịt xương việc sử dụng làm keo dán, loại phân bón chất xử lý đất Trong chiến tranh giới I II nhu cầu glycerin chiết tách từ phụ phẩm giết mổ dùng để sản xuất thuốc nổ, đặc biệt trinitroglycerin hay TNT cao Nhu cầu sử dụng sản phẩm chế biến từ phụ phẩm động vật cho ứng dụng giảm mạnh việc sử dụng sản phẩm ngành cơng nghiệp hóa dầu sẵn có với giá rẻ tăng lên Bảng Các ứng dụng cơng nghiệp mỡ axít béo Chất nổ Xà phòng làm da thuộc Bơ chất làm giòn xốp Đất sét Mỹ phẩm Gốm Trang điểm Các chất dung mơi hịa tan Hóa chất Thuốc trừ sâu Paraffin Xà phòng rửa tay bát đĩa Kem chất dưỡng da Dầu chồn vizon Mỡ động vật nhai lại Kem cạo râu dùng thuộc da Dầu xả tóc Chất đốt có nguồn gốc từ xương để lọc tẩy mầu dung dịch đường II Sản xuất lượng 95 Sơn Dầu nhớt cơng nghiệp Sản phẩm cao su Sáp đánh bóng nhà Thuốc diệt cỏ Thuốc chữa bệnh Chống lạnh Các chất tẩy tự hủy Sứ làm đất sét trộn với tro xương Mỡ động vật nhai lại sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu cho nồi để sản xuất diesel sinh học Một số hệ thống yêu cầu phải lọc mỡ trước sử dụng làm nhiên liệu nồi Nhiên liệu sinh học khơng lọc đủ dẫn đến rắc rối việc sử dụng nhiên liệu tăng lượng khí thải III Các ứng dụng nơng nghiệp công nghiệp Mỡ động vật nhai lại chủ yếu dùng làm xà phòng Vào kỷ 19, cách mạng cơng nghiệp có tác động ghê gớm làm biến dạng ngành chăn nuôi Sự phát triển hệ thống chăn nuôi thâm canh dẫn đến vấn đề khó khăn việc loại bỏ chất thải Các hoạt động chế biến phụ phẩm giết mổ trở thành giải pháp hấp dẫn Các quy trình đầu kỷ 20 tách mỡ nước khỏi protein, chất gọi cặn lắng dùng làm phân bón Các dịng sản phẩm protein chế biến từ phụ phẩm động vật phù hợp ứng dụng làm keo dán chúng có nhiều chức hố học đáp ứng cho việc tạo mối liên kết Các chất keo có nguồn gốc từ động vật sử dụng từ đầu năm 1800 mức tiêu thụ cao lên tới 70 triệu kg vào năm 1948 (tương đương khoảng 2% mức tiêu thụ chất keo dán có nguồn gốc từ dầu mỏ nay) Các chất keo dán tổng hợp giá rẻ nhanh chóng thâm nhập thị trường sau Thế chiến II, làm cho loại keo có nguồn gốc động vật, lại thua mặt kỹ thuật, khơng có khả cạnh tranh mặt kinh tế IV Các ứng dụng sản phẩm chế biến tương lai Sản lượng sản phẩm chế biến từ phụ phẩm giết mổ lớn cản trở việc nghiên cứu sâu vào thị thị trường có giá trị cao đòi hỏi lượng cung thấp Việc phát triển ứng dụng sử dụng nguyên liệu thô với số lượng lớn để đảm bảo tồn ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ cần thiết Khi nói ứng dụng tương lai, khơng có khác biệt hai loại sản phẩm mỡ động vật nhai lại protein V Năng lượng Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm giết mổ sử dụng cách truyền thống làm nguồn protein, dinh dưỡng lượng hốn đổi cho ngành sản xuất thức ăn thực phẩm Có nhiều phương pháp lý học hố học dùng để chuyển giá trị lượng bên thành nhiên liệu thương phẩm a) Diesel sinh học Năm 1898, Rudolph Diesel người đưa trình diễn động đốt sức nén Triển lãm quốc tế Paris Nguồn nhiên liệu cho động làm từ dầu lạc, loại diesel sinh học Diesel tin nhiên liệu sinh học nguồn thay sống cho nguồn nhiêu liệu sử dụng cho động nước Dầu thực vật sử dụng động diesel tận năm 1920 động thay đổi để sử dụng phần thừa dầu mỏ - thứ mà ngày gọi dầu diesel Số Diesel sinh học nhiên liệu diesel thay tạo từ nguồn nguyên liệu bền vững dầu thực vật, mỡ động vật loại dầu ăn tái chế 96 Diesel sinh học tự hủy, khơng độc đốt tạo mùi so với diesel làm từ dầu mỏ Diesel sinh học làm cho loại động diesel hoạt động ứng cử viên thay cho nhiên liệu hoá thạch làm nguồn cung cấp lượng đáng kể cho ngành vận chuyển hàng hóa giới Diesel sinh học tạo từ việc ester hoá loại mỡ động vật mỡ động vật nhai lại; triglycerit phản ứng với methanol tạo methyl ester glyceride Quá trình xúc tác NaOH KOH có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng Sản phẩm trình nhiên liệu lỏng tương tự với diesel thơng thường Diesel sinh học có hàm lượng lượng cao, xấp xỉ 33,3 MJ/l có mật độ 0,88 kg/l Một ưu điểm diesel sinh học so với nguồn lượng khác (chẳng hạn metan) lượng nhiên liệu tạo dạng lỏng dễ bảo quản vận chuyển Diesel sinh học sử dụng rộng rãi tồn giới Nó pha với diesel giống cách ethanol pha vào xăng Tuy nhiên, diesel sinh học pha với nồng độ cao nhiều so với ethanol mà khơng địi hỏi phải thay đổi động Tỷ lệ pha trộn tiêu chuẩn 20% diesel sinh học 80% diesel dầu mỏ Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào cách thức sử dụng mà trình sản xuất diesel sinh học từ mỡ động vật nhai lại tạo thách thức mà trình sản xuất diesel sinh học từ loại dầu thực vật truyền thống đối mặt Một nhược điểm mà diesel sinh học tạo từ mỡ động vật nhai lại dạng nhiêu liệu lỏng mắc phải có liên quan đến thuộc tính dịng chảy lạnh Hiện tượng tinh thể hoá ester mỡ động vật nhai lại (diesel sinh học) thường xuất điểm đơng tụ ester axít béo no diện diesel sinh học cao Các diesel sinh học methyl tallowate nguyên chất (100%) tinh thể hoá nhiệt độ cao hẳn so với loại diesel thơng thường (có thể cao tới 150C) Có tượng hàm lượng axít béo no mỡ bò cao dẫn đến việc tạo methyl stearate thơng qua q trình ester hố (điểm tan chảy methyl stearate 39,10C) Một vài lựa chọn sẵn có sử dụng để cải thiện thuộc tính dịng chảy lạnh hạn trộn lẫn với diesel thông thường Đây phương pháp dùng phổ biến tính đơn giản thực tiễn Sử dụng alcohol mạch nhánh phản ứng ester hoá (isopropyl alcohol thay cho methanol) cho thấy cải thiện thuộc tính dịng chảy lạnh Diesel tạo có thành phần isopropyl tallowate thay methyl tallowate Điều cho thấy ester isopropyl có điểm tạo tinh thể thấp từ 0C đến 110C so với ester methyl tạo từ nguồn Vấn đề vướng mắc phương pháp sử dụng alcohol mạch nhánh làm tăng giá thành sản xuất Sử dụng chất phụ gia tương tự chất dùng diesel thông thường lý tưởng Tuy nhiên, chưa có chất phụ gia tìm Một phương pháp khác để cải thiện thuộc tính dịng chảy lạnh diesel sinh học “mùa đơng hố – winterization” Q trình liên quan đến việc 97 diesel sinh học di chuyển qua giai đoạn làm lạnh lọc riêng thành phần bị tinh thể hoá Quá trình làm giảm ester methyl no (có điểm tan chảy cao hơn) cải thiện thuộc tính dịng chảy lạnh Tuy nhiên, phương pháp khó áp dụng sản xuất đại trà lượng lớn sản phẩm bị q trình lọc q trình địi hỏi phải cung cấp lượng cho giai đoạn làm lạnh lặp lại nhiều lần Hiển nhiên là, phương pháp cải tiến thuộc tính dịng chảy lạnh tương lai phương pháp nhằm ngăn cản việc tạo phát triển tinh thể từ phương pháp nhằm loại bỏ thành phần có điểm tan chảy thấp b) Phế phụ phẩm trình sản xuất diesel sinh học Diesel sinh học tạo từ mỡ động vật chiết tách trình chế biến phụ phẩm giết mổ Các chất béo tạo từ trình chế biến phụ phẩm chia thành hai nhóm ăn không ăn Các chất béo ăn bán cho ngành cơng nghiệp thực phẩm với giá cao Các sản phẩm chế biến khơng ăn thường có giá thấp phù hợp với ngành cơng nghiệp sản xuất diesel sinh học Số lượng axít béo tự (Free Fatty Acid - FFA) cao thường đồng nghĩa với việc chất lượng giá trị mỡ động vật nhai lại thấp Một hỗn hợp FFA cao thường địi hỏi nhiều cơng đoạn xử lý trước sản xuất diesel sinh học tạo phụ phẩm glycerin chất lượng thấp Hiện có qui trình sản xuất nhằm chuyển FFA thành diesel sinh học có mặt chất xúc tác gốc a xít, áp dụng cho nguyên liệu có thành phần FFA