Chương 5: Tổng quan về phụ phẩm trong chế biến thủy sản

Chương Tổng quan phụ phẩm chế biến thủy sản Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản GIỚI THIỆU • Theo FAO (2016): năm 2014 sản lượng thủy hải sản khai thác ( 93 triệu) ni trồng ( 74 triệu) tồn cầu năm đạt 167 triệu • Trong 87% ( 146 triệu tấn) người tiêu thụ trực tiếp • Phần cịn lại ( 13%, 21 triệu tấn) dùng sản xuất loại không làm thực phẩm cho người, chủ yếu dùng sản xuất bột cá dầu cá ( 76%) Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Lượng thủy sản chế biến làm thực phẩm cho người ước tính 59 triệu • Lượng phụ/phế phẩm (by-product) khoảng từ 12 – 30 triệu (20 – 50% lượng thủy sản chế biến làm thực phẩm cho người), trung bình 20 triệu • Các loại phụ phẩm từ trình mổ ruột, cắt chỉnh sửa cá cá bị hư hỏng thường vứt bỏ → tiềm làm sản phẩm có giá trị gia tăng khác Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Caviar: 3000 – 5000 $US/kg Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Tỷ lệ % phụ phẩm loài khác nhau: - 0% loài sử dụng hồn tồn cá mịi dầu - đến xấp xỉ 85% cho lồi cua - trung bình 30% • Các phụ phẩm giàu protein, axít béo khơng no, khống, ngun tố vi lượng, enzyme, kích thích tố, sắc tố, hương liệu → cần công nghiệp Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Ví dụ: + gần 2/3 trọng lượng ban đầu cá tuyết bị trình chế biến từ cá nguyên thành fillet bỏ da + cá trích nặng 200 g có 100 g dùng để làm cá trích ngâm hay cá cuộn + cá hồng phần sử dụng nửa số + cá hồi: đầu 50-60%, vây 11-16%, ngồi cịn có gan, trứng, ống tiêu hóa, tim,… + phụ phẩm từ fillet cá tra gồm: đầu, xương, da, thịt vụn nội tạng chiếm 60-65% tổng trọng lượng cá Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Ngồi ra, cá tạp bị tàu đánh cá vứt bỏ ngồi biển q trình sơ chế tàu vứt bỏ ruột, đầu cá (11%) • Nuôi thủy sản nguồn phát sinh phụ phẩm lỗi kỹ thuật, hiệu hoạt động thấp, điều kiện ni khơng phù hợp, …→ sử dụng làm bột cá không chứa vi sinh gây bệnh Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Sơ đồ chế biến phát sinh phụ phẩm Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Sơ đồ chế biến phát sinh phụ phẩm (tt) Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản - Sau cùng, xay khơ trộn với chất chống ơxy hóa • Sản phẩm phân riêng thành loại: da, thịt vụn, xương, đầu cá phối trộn với • Có loại bột cá từ phụ phẩm: + từ thịt vụn có phẩm chất cao (chiếm tỷ lệ ít): hàm lượng protein 71,5% + từ đầu xương cá có phẩm chất trung bình (phổ biến nhất): hàm lượng protein 33% + bột cá làm từ nước thải chế biến có hàm lượng protein thấp Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản CÁC TRỞ NGẠI CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHỤ PHẨM • Việc sử dụng phụ phẩm sản xuất thức ăn tôm/cá → tăng nguy lây nhiễm bệnh (vi khuẩn, nấm, virus, ký sinh trùng, ) • Vài loài nhuyễn thể ăn lọc → lây nhiễm bệnh virus vi khuẩn từ nước cho người • Các phụ phẩm gây tích lũy kim loại nặng, chất ô nhiễm hữu bền (POPs, persistent organic pollutants) cho người sử dụng • Ngồi cịn có độc tố từ vi khuẩn (mycotoxin), dư lượng kháng sinh, loại thuốc chống ký sinh,… Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Vi khuẩn Edwardsiella ictaluri mầm bệnh cá tra ni thâm canh - Vi khuẩn sống nhiều tháng ao mà không cần ký chủ - Không có số liệu ức chế nhiệt axít • Vi khuẩn Clostridium botulinum: phân bố rộng rãi môi trường điều kiện kỵ khí - Bùng phát bệnh cá, cá ăn phải độc tố thần kinh - Bào tử bị ức chế điều kiện 133oC, bar 20 phút Độc tố vi khuẩn không bền nhiệt Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Vi khuẩn Vibrio spp.: nhóm gây bệnh cho cá biển - Số lượng vi khuẩn V anguillarum giảm 4log10 nhiệt độ 47,5oC 2’ • Virus gây bệnh đốm trắng (white spot syndrome virus, WSSV) Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Ví dụ: Số lượng vi khuẩn ban đầu 107/ml, hiệu suất khử trùng 99,9% Xác định số lượng vi khuẩn lại sau khử trùng số lượng vi khuẩn cịn lại = 107 × (1- 0,999) = 104 Ví dụ: Tính hiệu suất khử trùng biết số lượng vi khuẩn ban đầu 107/ml sau khử trùng 103/ml  103  hiệu suất khử trùng (%) = 1   100  99,99  10  Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản XỬ LÝ PHỤ PHẨM GIẢM CÁC NGUY CƠ • Phụ phẩm dùng sản xuất bột cá từ việc phơi khô, sấy, gia nhiệt ép nén cá chết/phụ phẩm chế biến → lây nhiễm bệnh lồi/giữa lồi  có biện pháp xử lý • Qui trình chuẩn để tiệt trùng vi sinh gây bệnh sản phẩm thức ăn gia súc gia nhiệt 133oC, 3bar 20’ • Tái sử dụng phụ phẩm để sản xuất thức ăn gia súc biện pháp kinh tế, tiềm ẩn mối nguy dịch tễ học khơng có qui trình xử lý thích hợp Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Có nhiều biện pháp xử lý để tái sử dụng phụ phẩm Mục đích xử lý chuyển hóa ngun liệu thô thành sản phẩm bền mặt sinh học bảo vệ đặc tính sản phẩm cho mục đích sử dụng khác • Xử lý bao gồm lý, hóa cơng nghệ sinh học (một biện pháp kết hợp) • Bên cạnh phương pháp xử lý nhiệt (sấy khơ nung), cịn có phương pháp xử lý sinh học: hiếu khí (compost) kỵ khí (biogas) kết hợp ổn định axít Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản a Xử lý phương pháp hóa sinh học: kỵ khí hiếu khí → sản phẩm cuối phân bón • Kỵ khí hệ thống ủ nhiệt độ cao (> 50oC) nhiệt độ thấp (> 30oC) + Có thể đặt hệ thống khử trùng phương pháp Pateur trước biogas + Sản phẩm lỏng trình lên men khử nước trộn với nguyên liệu giàu cacbon giấy, carton,… • Hiếu khí chủ yếu sử dụng compost vật liệu rắn lỏng Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản ➢ Ủ silo (ensiling) • Dùng bảo quản phụ phẩm cho q trình • Phụ phẩm bảo quản môi trường pH  4,5 (HCl axít formic) • Các axít hữu (formic/propionic) có đặc tính diệt khuẩn khả thâm nhập thành tế bào tốt axít vơ → gia tăng q trình tự phân • Việc thêm axít cần thiết để thúc đẩy phát triển nhóm sinh vật ưa axít mơi trường giàu protein Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản • Ủ silo thích hợp cho việc bảo quản trung gian cá chết trại ni • Phụ phẩm chứa xương thích hợp cho phương pháp ủ silo hàm lượng canxi cao trung hịa axít • Dầu cá protein đặc từ ủ silo dùng nuôi trồng thủy sản ➢ Sản xuất biogas: lên men kỵ khí nguyên liệu hữu phụ phẩm, dầu cá, chất thải chăn nuôi, giết mổ,… Quá trình gồm bước: - Thủy giải phân tử lớn (cellulose, protein phân tử lượng lớn) Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản - Lên men/axít hóa (sản phẩm butyrate, propionate) - Q trình lên men acetat hóa tạo thành axít acetic - Lên men methan tạo thành khí methan (50-75%) CO2 (25-50%) ➢ Compost: lên men hiếu khí gồm giai đoạn nhiệt thấp, nhiệt cao giai đoạn xử lý Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản Vermicompost giun đất http://home.howstuffworks.com/vermicomposting.htm Ấu trùng ruồi lính đen phân hủy rác Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản b Xử lý nhiệt: • Xử lý nhiệt thực nhiều cách khác phụ thuộc vào mối liên hệ thời gian/nhiêt độ trình xử lý • Xử lý nhiệt khơ ẩm khơng làm ức chế vi sinh vật/virus, mà ảnh hưởng đến đặc tính sản phẩm • Xử lý nhiệt kết hợp với xử lý hóa học làm tăng hiệu tiêu diệt vi sinh vật Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản ➢ Sự tiệt trùng phương pháp Pasteur: - Xử lý nhiệt độ < 100oC → có hiệu ức chế giới hạn - Các bào tử chịu nhiệt vi sinh vật sinh bào tử ưa nhiệt (thấp/cao) chịu đựng nhiệt độ bị ức chế thời gian tiếp xúc nhiệt kéo dài - Ưu điểm: trì chất lượng sản phẩm, protein dễ thủy phân - Các nguyên liệu chứa nhiều mầm bệnh (kể bào tử) → tiệt trùng 90oC/1 (cỡ hạt 50 mm); chứa mầm bệnh → 70oC/1 (cỡ hạt 30 mm) Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản ➢ Sự tiệt trùng (sterilization): - Qui trình chuẩn: 133oC với áp suất bar 20 phút - Cỡ hạt < 50 mm nguyên liệu xáo trộn liên tục - Nếu dùng nguyên liệu từ cá → vấn đề kỹ thuật (sản phẩm khơng dùng làm phân bón thức ăn tạo thành dạng keo thủy giải protein) → sử dụng 5% nguyên liệu từ cá Chất thải CBTS TS Nguyễn Phúc Cẩm Tú - Khoa Thủy sản