Thiết kế thiết bị nghiền phục vụ cho việc chế biến mặt hàng surimi đông lạnh trong các xí nghiệp chế biến thủy sản

Vấn đề đặt ra đối với các nhà khoa học là phải tìm ra nguồn nguyên liệu mới nhằm đáp ứng đủ nhu cầu của con người trong đó điển hình là công nghệ sản xuất surimi, ngành công nghệ sản xuấ

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài với sự cố vấn giúp đỡ, Tôi xin chân thành

cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Văn Ba, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành

đề tài này Thầy đã truyền đạt cho tôi những kiến thức từ lý thuyết cũng như thực tế, những kinh nghiệm từ những người đi trước Giúp tôi cũng cố những kiến thức còn thiếu sót để có thể giải quyết khó khăn trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong nhà trường và đặc biệt là các

thầy trong Bộ Môn Chế Tạo Máy đã giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian học tập và

trong quá trình thực hiện đề tài

Bên cạnh đó tôi xin chân thành cảm ơn Bố, mẹ, anh chị em và những người thân trong gia đình đã nuôi dạy, tạo mọi điều kiện tốt cho tôi và động viên tôi trong suốt thời gian học tập

Và cuối cùng, Tôi xin gởi lời cảm ơn đến tất cả các bạn bè, những người đã luôn

hỗ trợ tôi trong quá trình học và thực hiện đề tài này

Nha trang, tháng 11 năm 2007

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Tên đề tài : Thiết kế thiết bị nghiền phục vụ cho việc chế biến mặt hàng

surimi đông lạnh trong các xí nghiệp chế biến thủy sản

Số trang : 98 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 12 Hiện vật : không

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha trang, tháng 11 năm 2007 Cán bộ hướng dẫn:

PGS.TS Nguyễn Văn Ba

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN

Tên đề tài : Thiết kế thiết bị nghiền phục vụ cho việc chế biến mặt hàng

surimi đông lạnh trong các xí nghiệp chế biến thủy sản

Số trang : 98 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 12 Hiện vật : không

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Điểm phản biện

Nha trang, tháng 11 năm 2007 Cán bộ phản biện:

Nha trang, tháng 11 năm 2007

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

LỜI NÓI ĐẦU Nước ta với điều kiện tự nhiên ưu đãi có bờ biển dài trên 3200 km, phía bắc có vịnh Bắc Bộ, phía nam giáp vịnh Thái Lan Vùng biển nước ta thuộc vùng biển nhiệt đới cho nên nguồn nguyên liệu rất đa dạng, phong phú và có quanh năm Do

đó, tạo điều kiên thuận lợi cho ngành thủy sản nói chung và chế biến thủy sản nói riêng phát triển trở thành một ngành kinh tế mũi nhọn của nước ta

Ngày nay do nhu cầu thực phẩm ngày càng tăng và đặc biệt là những thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, có khả năng phòng bệnh Vấn đề đặt ra đối với các nhà khoa học là phải tìm ra nguồn nguyên liệu mới nhằm đáp ứng đủ nhu cầu của con người trong đó điển hình là công nghệ sản xuất surimi, ngành công nghệ sản xuất surimi phát triển sẽ góp phần không nhỏ đáp ứng nhu cầu về thực phẩm cho con người, nâng cao hiệu quả sử dụng cũng như đem lại hiệu quả kinh tế cao

Với ý nghĩa to lớn đó tôi đã chọn đề tài “ Thiết kế thiết bị nghiền phục vụ cho việc chế biến mặt hàng surimi đông lạnh trong các xí nghiệp chế biến thủy sản’’ Sau quá trình thực hiện với sự nổ lực của bản thân, sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Nguyễn Văn Ba và sự giúp đỡ từ gia đình, bạn bè, tôi đã hoàn thành

đề tài với nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan về tình trạng sản xuất tại các xí nghiệp chế biến thủy sản ở Khánh Hòa và nhu cầu trang bị thiết bị nghiền phục vụ việc gia công trong các phân xưởng chế biến

Chương 2: Chọn phương án thiết kế

Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy nghiền

Chương 4: Lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết điển hình

Chương 5: Hướng dẫn lắp ráp và sử dụng

Chương 6: Kết luận và đề xuất

Mặc dù hết sức cố gắng nhưng đây là lần đầu tiên làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, thời gian và kiến thức còn rất hạn chế nên sai sót là điều không thể tránh khỏi, kính mong sự góp ý chân thành của thầy cô và bạn bè để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn

Nha trang, tháng 11 năm 2007

Sinh viên thực hiện:

Hồ Huỳnh Vũ

MỤC LỤC

Lời nói đầu 4

Mục lục 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SURIMI VÀ THỰC TRẠNG SẢN XUẤT TẠI CÁC XÍ NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ở KHÁNH HÒA VÀ NHU CẦU TRANG BỊ THIẾT BỊ NGHIỀN PHỤC VỤ VIỆC GIA CÔNG TRONG CÁC PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN 10

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN, TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ SURIMI 10

1.2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT SURIMI 12

1.3 NHỮNG THÀNH TỰU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SURIMI 13

1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SURIMI 16

1.4.1 Ảnh hưởng của yếu tố nguyên liệu 16

1.4.2 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ 17

1.4.2.1 Ảnh hưởng của khâu tách thịt 17

1.4.2.2 Ảnh hưởng của khâu rửa 18

1.4.2.3 Ảnh hưởng của công đoạn ép tách nước 20

1.4.2.4 Ảnh hưởng của khâu nghiền trộn 20

1.5 CÁC HIỆN TƯỢNG XẢY RA TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SURIMI 21

1.5.1 Hiện tượng suvari 21

1.5.2 Hiện tượng modari 21

1.6 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SURIMI 21

1.6.1 Các chỉ tiêu cảm quan 21

1.6.2 Các chỉ tiêu hóa học 21

1.6.3 Các chỉ tiêu về vi sinh 22

1.7 TÌNH TRẠNG SẢN XUẤT SURIMI VÀ NHU CẦU TRANG THIẾT BỊ NGHIỀN PHỤC VỤ CHO VIỆC GIA CÔNG TẠI CÁC XÍ NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ở KHÁNH HÒA 22

1.8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NGHIỀN 23

1.8.1 Các chu trình nghiền 24

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 26

2.1 YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI MÁY NGHIỀN 26

2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA CÁC LOẠI MÁY NGHIỀN 26

2.3 KẾT LUẬN LỰA CHỌN MÁY 30

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY NGHIỀN 32

3.1 TÍNH CHỌN THÔNG SỐ MÁY NGHIỀN 32

3.2 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TIÊU HAO CHO VÍT TẢI 36

3.2.1 Xác định công suất tiêu hao để khắc phục ma sát của vật liệu với thành máy 36

3.2.2 Xác định công suất tiêu hao để khắc phục ma sát của vật liệu với cánh vít 37

3.3 BỘ PHẬN TIẾP LIỆU 38

3.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CHO TRỤC VÍT 39

3.4.1 Tính chọn đai 39

3.4.2 Thiết kế gối đỡ trục 42

3.4.3 Tính chọn then 44

3.5 TÍNH BỀN TRỤC VÍT VÀ ĐĨA SÀNG 45

3.5.1 Xác định tải trọng tác dụng lên trục vít 46

3.5.2 Tính độ vỏng cho phép của vít tải 48

3.5.3 Tính toán sức bền vít ép 53

3.5.4 Tính toán sức bền vòng xoắn vít ép 55

3.5.5 Tính toán sức bền của tấm khoan lỗ 58

CHƯƠNG 4: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 61

4.1 QUY TRÌNH CHẾ TẠO VÍT TẢI 61

4.1.1 Đặc điểm và điều kiện làm việc 61

4.1.2 Yêu cầu kỹ thuật 62

4.1.3 Vật liệu 63

4.1.4 Phương pháp tạo phôi 63

4.1.5 Thiết kế các nguyên công công nghệ 63

4.2 XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ TRUNG GIAN VÀ KÍCH THƯỚC TRUNG GIAN 78

4.2.1 Xác định lượng dư và kích thước trung gian þ70k6 78

4.2.1.1 Sai lệch vị trí không gian phôi 78

4.2.1.2 Lượng dư trung gian nhỏ nhất cho các bước công nghệ 79

4.2.1.3 Kích thước trung gian tính toán 79

4.2.1.4 Dung sai kích thước trung gian 79

4.2.1.5 Kích thước giới hạn bé nhất 80

4.2.2 Xác định lượng dư và kích thước trung gian þ65k6 82

4.2.3 Xác định lượng dư và kích thước trung gian þ20k6 83

4.2.4 Xác định lượng dư và kích thước trung gian þ116 85

4.2.5 Xác định lượng dư và kích thước trung gian þ80,8 84

4.2.6 Xác định lượng dư khi tiện mặt đầu 85

4.3 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT 85

4.3.1 Xác định chế độ cắt khi tiện thô bề mặt trụ ngoài þ70k6 85

4.3.2 Tốc độ cắt khi tiện mặt đầu 85

4.3.3 Tốc độ cắt khi tiện thô 86

4.3.4 Tốc độ cắt khi tiện tinh 90

4.3.5 Tốc độ cắt khi phay rãnh then 91

CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP RÁP VÀ SỬ DỤNG 93

5.1 VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ LẮP RÁP 93

5.2 NHIỆM VỤ CỦA CÔNG NGHỆ LẮP RÁP 93

5.3 HƯỚNG DẪN LẮP RÁP 94

5.4 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 94

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 96

6.1 KẾT LUẬN 96

6.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ SURIMI VÀ THỰC TRẠNG SẢN XUẤT TẠI CÁC XÍ NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ở KHÁNH HÒA VÀ NHU CẦU TRANG BỊ THIẾT BỊ NGHIỀN PHỤC VỤ VIỆC

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN, TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ

SURIMI

Surimi là thịt cá nghiền nhỏ, rửa sạch không có mùi vị và màu sắc đặc trưng,

có độ kết dính vững chắc, là một chất nền protein Surimi được các chuyên gia FAO trong lĩnh vực thực phẩm bình chọn là cơ sở thực phẩm trong tương lai Bởi vì surimi qui tụ được các ưu điểm mà không thực phẩm nào có được và đặc biệt là Surimi có tính chất tạo khối dẻo, mùi vị và màu sắc trung hòa nên từ Surimi có thể chế biến ra các sản phẩm đặc sản có giá trị cao như: sản phẩm mô phỏng tôm, thịt,

sò, điệp, cua, ghẹ……

Các chuyên gia nước ngoài trong lĩnh vực dinh dưỡng coi các sản phẩm từ surimi là có đầy triển vọng, hữu ích đối với sức khỏe vì chúng chứa nhiều protein động vật, khẩu vị tốt và khi sản xuất chúng không cần sử dụng đến các chất có hại

và phi thực phẩm

Giá trị sử dụng surimi được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của surimi

Protein(%) Lipit(%) Nước(%) Gluxit(%) Cholesterol(%)

Người Nhật đã phát minh ra surimi với xuất phát điểm là thịt cá xay- một sản phẩm loại thô của surimi và Nhật cũng là nước đi đầu trong việc phát triển sản xuất các sản phẩm mô phỏng từ surimi

Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ surimi đạt những thành tựu rất cao và

nó là động lực thôi thúc các nước có nghề cá phát triển, nhanh chóng xây dựng cho mình ngành sản xuất surimi và các sản phẩm mô phỏng từ surimi Theo công bố của FAO, có khoảng 20 nước sản xuất surimi ( Trong đó có Việt Nam )

Cho tới nay, công nghệ sản xuất surimi và các sản phẩm mô phỏng đã phát triển ở Nhật và các nước Âu, Mỹ Gần như nó được hoàn thiện và ổn định ở các yếu

tố tối ưu cần thiết cho từng công đoạn của quy trình Thế nhưng các nước vẫn đi sâu vào việc đầu tư nghiên cứu quy trình, sử dụng triệt để kinh nghiệm của Nhật và các nước tiên tiến để ngày càng nâng cao hơn nữa chất lượng sản phẩm, đồng thời nâng cao hiệu suất quy trình sản xuất trong công nghệ sản xuất surimi

Người Nhật rất ưa chuộng dạng sản phẩm này, nên hiện nay Nhật là nước nhập khẩu surimi lớn nhất thế giới với mức tiêu thụ surimi chiếm 75% tổng tiêu thụ surimi của thế giới Nhưng sản lượng surimi sản xuất ở Nhật thì cứ giảm sút triền miên: Vào đầu thập niên 80, Nhật sản xuất hơn 90% surimi của thế giới với mức cao nhất là 414000 tấn vào năm 1984, nhưng năm 1993 còn 110000 tấn và năm

1978, Mỹ bắt đầu phát triển công nghiệp surimi và các sản phẩm mô phỏng từ surimi Với mục đích như vậy Mỹ đã lập ra một chương trình đặc biệt do tổ chức Alaska Fisheries Development Fondetion nắm giữ Chương trình này chế biến các sản phẩm nhân tạo của giáp xác có giá trị từ cá Mintai Năm 1983 cục đánh cá Mỹ

đã trích ra 1,5 triệu USD cho việc nghiên cứu surimi với mong muốn sản phẩm mới

từ surimi sẽ nâng cao sức mua của khách hàng ở ngay chính thị trường Mỹ Và đến năm 1992 Mỹ đã có sản lượng surimi vượt Nhật và dẫn đầu thế giới cho đến nay sản lượng surimi tăng nhanh và diễn biến như sau: 1988 – 58.000 tấn; 1990 – 202.000 tấn; 1993 – 223.000 tấn và 1997 – 210.000 tấn Hiện nay, Mỹ sản xuất surimi gần một nữa surimi của thế giới, sản phẩm surimi của Mỹ có chất lượng rất cao và là mặt hàng xuất khẩu quan trọng sang thị trường Nhật do surimi của Mỹ được sản xuất ngay trên tàu đánh cá cỡ lớn

Đài Loan đứng vị trí thứ 3 về sản xuất surimi Sản lượng tăng nhanh từ 12.000 tấn năm 1986 lên 55.000 tấn năm 1996 Sản phẩm surimi chủ yếu xuất khẩu sang thị trường Nhật Ngoài ra, Nauy, Newzeland, Pháp, Đan Mạch cũng có sản

xuất surimi phục vụ xuất khẩu, sản phẩm của họ chủ yếu xuất sang thị trường Nhật, Pháp

Trong những năm gần đây việc sử dụng surimi làm sản phẩm mô phỏng thịt

bò, tôm, cua, vẹm, sò… Phát triển rất mạnh và Nhật là nước dẫn đầu trong việc phát triển này

Surimi là sản phẩm rất triển vọng Trong tương lai, surimi sẽ đi ra ngoài phạm vi mô phỏng thịt, tôm, cua… một cách giản đơn Surimi sẽ được dùng trong sản xuất rượu, sữa, bánh, mứt, kẹo…

Ngành công nghệ sản xuất surimi và các sản phẩm mô phỏng phát triển đã góp phần không nhỏ trong việc đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho con người, nâng cao hiệu quả sử dụng và chất lượng cá khai thác được, cũng như đem lại hiệu quả kinh tế cao nhờ sử dụng được tất cả các nguồn nguyên liệu kể cả các loài nguyên liệu kém giá trị

1.2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT SURIMI

Nguồn nguyên liệu dùng để sản xuất surimi rất đa dạng và phong phú, từ các loài cá tầng đáy đến các loài cá sống tầng nổi, từ các loài cá có kích thước lớn đến các loài cá có kích thước nhỏ… Nhưng xu hướng chung nhất có thể nói surimi được sản xuất từ cá kém giá trị kinh tế, do đó việc sản xuất surimi càng có ý nghĩa khoa học và kinh tế hơn

Hiện nay trên thế giới phần nguyên liệu chủ yếu dùng để sản xuất surimi là những loài cá thuộc họ cá tuyết Ở Nhật 95% surimi được sản xuất từ cá Mintai, ngoài ra còn dùng cá Nhám, cá Đù, cá Chình biển, cá Mối… Nhiều nhà sản xuất rất quan tâm đến việc sử dụng cá nhám vì thịt có hàm lượng đạm cao Ở Ấn Độ, Đông Nam Á, Nhật… cá nhám là đối tượng khai thác quan trọng Hàng năm sản lượng khai thác cá nhám của Ấn Độ tới 600.000 tấn Các nhà nguyên cứu Nhật bản coi cá nhám là nguồn nguyên liệu tiềm năng để chế biến surimi, Bên cạnh đó nguyên liệu cũng được chú ý nhiều nhất của các nhà nguyên cứu để chế biến surimi

là các loài cá tạp sống ở tầng nước mặn Sản lượng khai thác hàng năm của các loài

cá này vượt con số 20 triệu tấn Một nữa sản lượng đó đang dùng để chế biến thức

ăn gia súc và sản phẩm công nghiệp do chưa có được công nghệ hữu hiệu để tận

dụng chúng làm thực phẩm Với các loài cá này công nghệ hữu hiệu nhất là công nghệ sản xuất surimi vì nó cho phép khắc phục các hạn chế chủ yếu của loại nguyên liệu này Những loài cá nổi chủ yếu được nghiên cứu đưa vào chế biến surimi như:

cá Thu, cá Nục, cá Sacdin…

1.3 NHỮNG THÀNH TỰU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SURIMI

Chang lee và cộng sự đã nghiên cứu công đoạn rửa trong quá trình sản xuất surimi, kết quả nghiên cứu cho thấy: quá trình rửa 2 lần với tỷ lệ nước là ¾ so với thịt cá đã rửa trôi 43,7% proteaza và hạn chế hoạt động thủy phân của proteaza đối với sản phẩm surimi Sau công đoạn rửa hoạt động của proteaza trong thịt cá xay giảm xuống và quá trình rửa thịt cá xay sẽ mất 37% chất rắn

Ở Mỹ đã phát sinh một phương pháp cá xay chặt đầu như sau: lọc thịt cá khỏi xương và da Rửa thịt cá xay bằng nước hoặc dung dịch chứa 0,1-0,2% một trong các cấu phần sau: Sorbit, dextrin, saccaroza, glumat natri, hoặc polyphotphat natri

Quy trình sản xuất surimi từ cá trích Nhật Bản có chế độ rửa: thịt cá nghiền nhỏ, rửa bằng muối loãng 0,5%, tách phần lỏng bằng máy lọc siêu tốc (shearpress), rửa thịt cá 3 lần bằng nước lạnh đã làm giảm lượng mỡ trong thịt cá đến 80% so với

cá nguyên liệu

Reppo và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm surimi đến những tính chất gel surimi được chế biến từ các loài cá khác nhau Kết quả là các loài cá khác nhau cho surimi có độ bền gel surimi khác nhau vì các loài cá khác nhau thì tính chất cơ thịt cũng khác nhau nên khả năng kết hợp nước khác nhau Đặc biệt đối với trường hợp sử dụng các chất làm bền protein thì vai trò của độ ẩm rất quan trọng vì khi thay đổi độ ẩm sẽ làm thay đổi nồng độ các chất làm bền protein

Lanier và cộng sự đề nghị độ ẩm của cá xay để sản xuất surimi nên được điều chỉnh thành 78% trong quá trình nghiền trộn phụ gia vì nếu 8% đường và sorbitol được bổ sung vào thịt cá xay có độ ẩm 78% thì chỉ còn 6,5% khi độ ẩm của thịt cá xay là 73% Vậy chất làm bền protein đã bị giảm về lượng nên tác dụng của

nó cũng giảm Theo Alvares và cộng sự, surimi cá Sardin sẽ có độ bền gel cao nhất khi định hình ở 350C trong 30-60 phút, độ bền gel sẽ thấp hơn nếu định hình ở

250C Nếu muốn có độ bền gel cao khi định hình ở 250C thì phải kéo dài thời gian ở mức độ vừa phải Hiện tượng suwari xảy ra ở 30 phút đầu

Để làm tăng chất lượng gel surimi, các nhà khoa học tập chung nghiên cứu ảnh hưởng các chất ức chế proteaza và các chất làm tăng chất lượng gel Kết quả nghiên cứu của Alvares và các cộng sự cho thấy: enzym nội bào gồm proteaza và transglutaminase có tác dụng trái ngược nhau đối với chất lượng gel surimi Proteaza làm giảm độ bền gel surimi do tác dụng thủy phân Hoạt động thủy phân xảy ra mạnh ở nhiệt độ ở 500C làm protein sợi cơ bị giảm chất lượng ( hiện tượng modari) Các chất ức chế proteaza như protein huyết tương bò, lòng trắng trứng, bột khoai tây Chúng có ưu điểm là làm tăng chất lượng gel surimi nhưng có lại nhược điểm về màu và mùi

Potasium bromate (KbrO3) có khả năng cải thiện gel surimi nhờ ức chế hoạt động của proteaza nên bảo vệ được myozin và tăng cường oxy hóa các nhóm sunfua hydro để hình thành liên kết disunfua trong giai đoạn định hình Sử dụng 0,15% bromate khi sản xuất surimi sẽ cho gel surimi tốt nhất nhưng lượng này vượt quá giới hạn cho phép sử dụng trong các sản phẩm nướng Ngược lại với proteaza, transglutaminase lại làm tăng chất lượng gel surimi do tác động tạo liên kết chéo giữa các protein làm ổn định cấu trúc

Khi nghiên cứu về màu sắc của surimi Park J.W đã kết luận: thành phần các chât ức chế proteaza và các chất tạo gel cho thêm vào surimi đều làm ảnh hưởng đến màu sắc của surimi Khi hàm lượng nước của surimi tăng lên thì màu sắc của surimi cũng trắng hơn Ngoài ra, màu sắc của surimi còn phụ thuộc vào kích thước mẫu, nhiệt độ gia nhiệt, nhiệt độ khi kiểm tra màu sắc, rửa thịt cá bằng nước hoặc axit loãng là một tronh những biện pháp cải thiện màu sắc của surimi

Jiang và cộng sự tiến hành tẩy màu cho cá Thu bằng oxy già trong 30 phút với dung dịch đệm citrate đã làm thịt trắng, lượng myoglobin giảm từ 47,8 mg/100g xuống còn 15,5 mg/100g Tuy nhiên oxy già lại ảnh hưởng xấu đến các tính chất trạng thái gel surimi Khi nghiên cứu về ảnh hưởng của muối đến chất lượng surimi, các nhà nghiên cứu kết luận: khi trộn thêm 2,44 và 2,8% NaCl vào thành phần thịy

cá sardin thì sẽ tạo gel surimi có độ bền đông kết cao nhất và 2,07% NaCl cho gel

Khi nghiên cứu về hệ sinh vật trên surimi các chuyên gia cho rằng hệ vi sinh vật trên surimi gần giống với hệ vi sinh vật ở thịt cá xay Hệ vi sinh vật ở surimi phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cách đánh bắt, vùng nước đánh bắt nguyên liệu, loại nguyên liệu, phương pháp bảo quản nguyên liệu trước khi chế biến và dây chuyền sản xuất tại nhà máy (sự khác nhau ở công đoạn xay, rửa và loại nước rửa) Bên cạnh đó, việc bổ sung các chất làm bền, các chất bảo vệ protein cũng có ảnh hưởng

ít nhiều tới hệ vi sinh vật ở surimi vì vi sinh vật cũng được bảo vệ bởi chính những chất bảo vệ protein này

Để nâng cao ý nghĩa và giá trị của surimi, các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu chế biến các sản phẩm mô phỏng từ surimi Viện nghiên cứu khoa học cá biển đen Azop đã soạn thảo các công thức và quy trình chế biến cá thành các hình như chiếc đũa và bao bên ngoài bằng bột nhão và bột bánh bích quy, rán dòn bằng dầu thực vật, cũng như công thức và quy trình chế biến cá thành hình cọng rơm mặn và ngọt

Trong những năm gần đây, Nhật đã nghiên cứu một loạt các sản phẩm mô phỏng mới được sản xuất từ surimi: sản phẩm kiểu khoai tây rán bằng cách định hình hỗn hợp bột nhão surimi và cắt thành miếng nhỏ dạng vảy phơi khô; làm giả thịt vẹm bằng cách định hình hỗn hợp bột nhão surimi thành tấm làm cho nó có cấu trúc sợi rồi đóng thành bánh ở dạng sản phẩm giả; khi sản xuất thịt bò giả, dăm bông, giả tôm, cá fillet thì làm đông chậm hỗn hợp cá xay định hình để nó có cấu trúc của sản phẩm giả; khi sản xuất thịt cua giả dạng hình que, người ta dùng khối lượng bột nhuyễn ở hai dạng khác nhau, một làm chất cơ bản của que cua, một làm chất phủ lên bề mặt que cua giả có màu nhuộm đỏ

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp gia nhiệt và nhiệt độ cuối cùng khi gia nhiệt đến các tính chất của sản phẩm mô phỏng, các chuyên gia kết luận: Nhiệt làm tăng khả năng tạo gel đối với protein có nhiều liên kết béo và giảm khả năng tạo gel đối với protein có nhiều liên kết hydro Nhiệt làm cho nước tự do kết hợp lại với các hạt tinh bột trong sản phẩm làm giảm độ chắc của sản phẩm, mức độ giảm tùy thuộc vào phương pháp gia nhiệt Phương pháp gia nhiệt ohmic (là phương pháp cho dòng điện xoay chiều chạy qua sản phẩm mô phỏng và nhiệt sinh

ra nhờ điện trở của sản phẩm) sẽ làm nâng nhiệt đồng đều nhanh chóng cả pha rắn lẫn pha lỏng nhờ vậy proteaza bị bất hoạt, myosin và actin trong gel được bảo vệ góp phần làm tăng độ bền gel

1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA SURIMI

1.4.1 Ảnh hưởng của yếu tố nguyên liệu

Nguyên liệu là vấn đề cần bàn trước tiên trong quy trình sản xuất chất lượng surimi phụ thuộc vào loại nguyên liệu, độ tươi của nguyên liệu, mùa vụ khai thác và vùng khai thác của nguyên liệu

Các loài cá khác nhau sẽ cho chất lượng surimi cũng khác nhau Các loài cá khác nhau sẽ ảnh hưởng đến màu sắc và độ bền của gel surimi Khi chất đạm thịt cá hình thành cấu trúc mạng lưới thì có độ đàn hồi tốt, nhưng nếu lượng mỡ trong thịt

cá nhiều, các hạt mỡ phân tán ra xen vào giữa các hạt đạm thì liên kết mạng lưới bị đứt và sản phẩm mất tính đàn hồi Vì vậy các loài cá có hàm lượng mỡ cao như cá thu ảo, cá Bạc má,….thì khó tạo liên kết mạng lưới Các loài cá có độ đàn hồi của thịt cá tốt như cá Mối, Nục, Chuồn, Nhám,….thì khả năng tạo gel của chúng tốt hơn Tuy nhiên hàm lượng mỡ không nhất thiết liên quan một cách tỷ lệ với độ đàn hồi mà nó còn quyết định bởi sự khác nhau về lượng và chất của Myozin của thịt cá

Độ tươi của nguyên liệu cá ảnh hưởng đến mùi, vị, màu sắc, độ bền đông kết của surimi Vì nguyên liệu cá bị ươn, thối là do enzym và vi sinh vật hoạt động mạnh khi đó nó sản sinh ra các sản vật cấp thấp làm ảnh hưởng tới màu sắc, mùi vị

và độ bền đông kết của surimi Sự tươi tốt của nguyên liệu phụ thuộc vào quy trình đánh bắt, điều kiện thu mua, kỹ thuật vận chuyển, kỹ thuật bảo quản và thời gian bảo quản nguyên liệu Để sản xuất ra surimi có chất lượng tốt, người ta sản xuất

ngay trên tàu đánh cá ngoài khơi hoặc chế biến surimi từ nguyên liệu bảo quản không quá 2 ngày ở nhiệt độ 2- 40C Nếu thời gian bảo quản dài hơn kể cả cách bảo quản đông cũng làm cho chất lượng surimi rất kém vì bảo quản đông sẽ làm thay đổi trung tâm ưa nước, hiện tượng kết tinh lại làm cho cá bị mất nước ảnh hưởng đến chức năng tạo gel sau này Việc bảo quản cá bằng nước biển lạnh là tốt nhất

Nếu chỉ dưới tác dụng của nhiệt độ bảo quản nguyên liệu thì chất lượng surimi không bị ảnh hưởng nhiều lắm nhưng đồng thời dưới tác động của cả nhiệt

độ và thời gian bảo quản nguyên liệu thì chất lượng surimi bị biến đổi đáng kể Chất lượng surimi như nhau trong cả 2 trường hợp: thời gian bảo quản nguyên liệu dài, nhiệt độ bảo quản nguyên liệu thấp và thời gian bảo quản nguyên liệu ngắn Cụ thể chất lượng surimi là như nhau khi được sản xuất từ nguyên liệu được bảo quản trong 16 giờ ở 40C và 8 giờ ở 200C

Chất lượng surimi còn phụ thuộc vào mùa vụ khai thác và nơi khai thác nguyên liệu Cá ngon nhất vào lúc phát triển đầy đủ, các thành phần phong phú Ở thời điểm này cá sử dụng làm nguyên liệu là tốt nhất, nhưng mặt khác vào giai đoạn này lượng mỡ trong cá cũng cao nhất Vì thế đối với các loài cá béo không nên dùng cá vào đúng vụ và không nên dùng cá sau thời kỳ sinh sản làm nguyên liệu sản xuất surimi Còn về nơi khai thác thì nhìn chung cùng một loài cá, nếu sống ở vùng hàn đới có hàm lượng mỡ cao hơn và cùng một địa phương thì cá sống ven bờ

có hàm lượng mỡ cao hơn cá sống ngoài khơi

1.4.2 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ

Cho đến nay công nghệ sản xuất surimi đã phát triển rất mạnh mẽ Mỗi quốc gia sản xuất surimi đã xây dựng cho mình một công nghệ mang tính đặc thù riêng cho từng loài nguyên liệu, cho thị hiếu của từng thị trường Nhưng nhìn chung các quy trình công nghệ đều có các bước công đoạn chính sau:

Nguyên liệu
rửa
tách thịt cá
rửa thịt cá xay
ép tách nước
nghiền trộn phụ gia
định lượng và định hình
cấp đông, bao gói, bảo quản

Chất lượng surimi phụ thuộc rất lớn vào các công đoạn của quy trình sản xuất Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng surimi bao gồm:

1.4.2.1 Ảnh hưởng của khâu tách thịt

Tách thịt cá là khâu rất quan trọng trong quá trình sản xuất, nó được tiến hành dựa trên nguyên tắc phân riêng Nếu còn lẫn xương, vảy trong surimi sẽ gây nhược điểm:

- Mảnh xương, vảy gây tổn thương cơ quan tiêu hóa Sự có mặt của xương mềm vô hại đối với người sử dụng cũng bị coi như làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm

- Khi lẫn xương, vảy độ bền của bột nhuyễn surimi giảm

- Nếu lẫn xương trong cá xay vượt quá 2-3% có thể làm cho lượng florua vượt quá ngưỡng cho phép về độc hại

- Tủy có lẫn trong xương cá có thể làm tăng khả năng oxy hóa chất béo gây

1.4.2.2 Ảnh hưởng của khâu rửa

Rửa là một công đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất surimi Rửa liên tiếp thịt cá nhằm làm sạch thịt cá khỏi muối khoáng, protein hòa tan, các mảnh nội tạng, vi khuẩn, các sản phẩm phân hủy gây mùi tanh khai, các chất hòa tan trong nước như máu….và các tạp chất khác, đồng thời có tác dụng làm giảm lượng mỡ trong cá xay Rửa còn có tác động nhiều mặt của surimi và hiệu suất thu hồi Với các loại cá khác nhau thì chế độ rửa cũng khác nhau Rõ ràng sau khi rửa thì một phần protein, vitamin, khoáng, axit béo tự do… sẽ mất đi Sau quá trình rửa, hầu như surimi chỉ chứa các protein liên kết là chủ yếu

Quá trình rửa phụ thuộc vào thời gian khuấy đảo, tốc độ khuấy đảo, tỷ lệ nước rửa, chu kỳ rửa, bản chất thành phần nước rửa

Hiệu suất chiết các protein hòa tan phụ thuộc vào thời gian rửa tốc độ khuấy đảo, tỷ lệ nước rửa và chu kỳ rửa Nếu thời gian rửa quá dài và khuấy đảo quá mức

tạo ra quá trình hydrat mạnh của protein làm khó khăn cho khâu tách nước sau này

Vì vậy thời gian tiếp xúc của thịt cá trong nước phải được giữ ở mức độ nhỏ nhưng

đủ lâu để hiệu quả chiết protein hòa tan cao nhất và mức độ khuấy đảo nên ở một giới hạn nhất định

Thời gian khuấy đảo được đề nghị là 9 phút hoặc nhỏ hơn vì hiệu quả chiết các protein hòa tan tăng mạnh ở điểm giới hạn 9 phút sau đó cân bằng F.V Johnson

đề nghị tốc độ khuấy đảo là 10-30 phút

Việc chọn tỷ lệ nước thích hợp còn cần xem xét thêm cả chu kỳ rửa Tỷ lệ nước rửa càng lớn thì chu kỳ rửa càng nhỏ Tuy nhiên quan hệ này còn phụ thuộc vào các nhân tố khác như quy mô làm sạch nguyên liệu ban đầu, kỹ thuật chặt đầu,

kỹ thuật fillet Nguyên liệu tươi hơn, sạch hơn, ít chất béo hơn thì số chu kỳ rửa có thể giảm Số chu kỳ rửa phụ thuộc vào tỷ lệ nước rửa so với thịt cá và mức yêu cầu của các chất chiết được tương ứng

Tỷ lệ nước rửa so với thịt cá xay được đề nghị là 6/1 và số chu kỳ rửa là 3 lần vì rửa lần 3 và 4 lượng chất chiết được không hơn nhau nhiều Sau lần rửa 3, lượng chất chiết còn trong surimi không đáng kể trong mọi tỷ lệ nước rửa

+ Bản chất thành phần nước rửa

Rửa bằng dung dịch kiềm có thể hạn chế được sự thủy phân protein và khử

mỡ triệt để hơn Hạn chế được sự thủy phân protein do tác dụng rửa kiềm hóa nhưng sẽ gây ra nhược điểm bảo quản, làm tăng hoạt tính enzim Mặt khác rửa bằng kiềm không khử được mùi tanh khai mang tính kiềm và không tẩy được mùi Trong quá trình rửa vì một lý do nào đó pH>8 sẽ dễ dàng xảy ra hiện tượng racemic hóa, làm cho các axit amin có cacbon bất đối xứng chuyển từ dạng L sang dạng D làm cho cơ thể không hấp thụ được

+ Nếu dung dịch rửa là dung dịch axit:

Rửa bằng dung dịch axit thì tác dụng tẩy màu, mùi của thịt cá rất tốt, hạn chế

sự thối rửa của sản phẩm Tuy nhiên rửa bằng dung dịch axit có nhược điểm thịt cá

bị nhũn dẫn đến độ bền đông kết của sản phẩm giảm và thịt cá có mùi của axit, nhất

là chọn loại axit và nồng độ axit không thích hợp Trong các loại axit thực phẩm như: axit lactic, axit xitric, axit acetic thì axit acetic có tác dụng khử mùi tốt nhất, ở

nồng độ thấp đã có tác dụng rõ rệt và không gây độc hại với sức khỏe người sử dụng, hơn nữa thuộc lọai rẻ tiền dễ kiếm

Bản chất khử mùi ở đây là các phản ứng xảy ra làm thay đổi điện tử của nguyên tử Nitơ trong chất gây mùi, từ đó làm giảm bớt hoặc làm mất mùi của chúng Hiệu quả khử tanh mùi khai phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nếu nước rửa mang tính axit hoặc kiềm thì thường được rửa lại bằng nước thường Một số tác giả cho rằng rửa lại bằng nước thường có tác dụng trung hòa và làm phục hồi chức năng protein của thịt cá xay

1.4.2.3 Ảnh hưởng của công đoạn ép tách nước

Đây là yếu tố ảnh hưởng đến hàm ẩn của surimi cũng như độ dẻo dai của surimi, hàm ẩn của surimi sau khi rửa và loại nước lần cuối là 85% Yêu cầu sang công đoạn nghiền trộn phụ gia là 70-80%, các chuyên gia cho rằng hàm ẩn của surimi trước khi vào khâu nghiền trộn sao cho gần giống với hàm ẩn của thịt cá tự nhiên là tốt nhất Do vậy cần có công đoạn ép tách thêm một lượng nhỏ nước ra khỏi cá xay sau khi rửa Vai trò của nước rất quan trọng, nước làm biến tính protein làm phá hủy toàn bộ cấu trúc bậc cao, tạo ra sự biến đổi về màu sắc, về lượng khiến protein khác với chất khác Nhờ biến tính mà sau đó các phân tử protein tương tác với nhau tạo ra mạng lưới gel làm cho protein có cấu trúc mới tạo cho sản phẩm dẻo dai, nước còn là chất hóa dẻo của tinh bột, gelatin là các chất phụ gia trong quá trình nghiền trộn tạo ra độ dẻo, dai

1.4.2.4 Ảnh hưởng của khâu nghiền trộn

Đây là công đoạn phối trộn các chất phụ gia và có tính chất quyết định đến

sự tạo gel của surimi Quá trình nghiền trộn là tác dụng vào thịt cá xay một lực tác dụng cơ học liên tục, do tác dụng của lực cơ học cùng với vai trò của nước, protein

bị biến tính và xuất hiện các liên kết tạo gel surimi, làm cho sản phẩm có độ dẻo dai

độ bền chắc

Trong quá trình này còn được bổ sung thêm một số phụ gia, các phụ gia cũng

có vai trò quan trọng trong việc tăng khả năng vững chắc của gel surimi Thời gian nghiền trộn cũng có một giới hạn nhất định, nếu ngắn quá lưới gel chưa hình thành

làm cho độ bền gel giảm Nếu kéo dài thời gian nghiền trộn sẽ làm cho surimi bị sẫm màu

Sau 20 phút nghiền trộn màu sắc của surimi bị xám nhạt, sau đó thời gian nghiền trộn tăng thì màu sắc càng xấu đi

1.5 CÁC HIỆN TƯỢNG XẢY RA TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

SURIMI

1.5.1 Hiện tượng suwari

Hiện tượng Suwari là sự hình thành cấu trúc protein dưới dạng lưới tương đối bền Nhờ có hiện tượng này làm cho surimi có tính chất dẻo dai, đàn hồi tốt Hiện tượng suwari bắt đầu từ khâu nghiền trộn đến khâu định hình Để cho hiện tượng suwari xảy ra tối đa thì surimi phải được giữ trong một thời gian nhất định và thời gian này phụ thuộc vào nhiệt độ

1.5.2 Hiện tượng modari

Hiện tượng modari là hiện tượng ngược lại với quá trình suwari, quá trình này luôn có thể xảy ra trong thịt nhuyễn surimi và làm giảm tính chất đàn hồi, độ dẻo dai của sản phẩm Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ 40-700C một cách mạnh mẽ Trong sản xuất, người ta cố gắng loại trừ hiện tượng modari, kéo dài thời gian ở nhiệt độ gây ra hiện tượng suwari

Hiện tượng modari cũng có thể xảy ra khi các chất phụ gia sử dụng không đúng tỷ lệ hoặc không đạt tiêu chuẩn

1.6 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SURIMI

1.6.1 Các chỉ tiêu cảm quan:

- Các vật lạ trong surimi : Không

- Màu sắc : Màu nhạt đến không màu

- Mùi : Không mùi

- Vị : Không vị hoặc có vị đặc trưng

- Trạng thái : Liên kết bền chặt, dẻo dai đàn hồi

1.6.2 Các chỉ tiêu hóa học:

- Protein : 16% - Gluxit : 0% - Độ ẩm : 70-80%

- Lipit : 0,2% - Cholesterol : 0% -pH : 6,5-7,5%

Trong thời gian qua, ngành thủy sản ở nước ta ngày càng trở nên phát triển

và dần trở thành ngành kinh tế mũi nhọn của quốc gia và là nguồn cung cấp thực phẩm quan trọng cho con người, trong đó Khánh Hòa là một trong những địa phương dẫn đầu trong việc khai thác và xuất khẩu các mặt hàng thủy sản đông lạnh sang thị trường các nước, nó không những phát triển về số lượng và giá trị, mà còn

có những bước thay đổi cơ bản về cơ cấu sản xuất

Trong những năm gần đây việc sử dụng surimi làm sản phẩm mô phỏng thịt

bò, tôm, cua, vẹm, sò… Phát triển rất mạnh và góp phần không nhỏ trong việc đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho con người, nâng cao hiệu quả sử dụng và chất lượng cũng như đem lại hiệu quả kinh tế cao nhờ sử dụng được tất cả các thế mạnh của nguồn nguyên liệu này, chính vì nguồn lợi đó mà hầu hết nhiều xí nghiệp chế biến ở Khánh Hòa đã không ngần ngại đầu tư các trang thiết bị, máy móc nhằm phục vụ cho việc sản xuất mặt hàng xuất khẩu này Nhìn chung thì các sản phẩm được làm

ra rất nhiều từ surimi nhưng trong đó mặt hàng giả thịt cua đông lạnh vẫn chiếm khối lượng lượng lớn Tuy nhiên, bên cạnh đó thì công nghệ sản xuất surimi và các sản phẩm mô phỏng từ surimi còn non trẻ cả về kỹ thuật, số lượng mặt hàng và máy móc thiết bị

Dựa vào các tài liệu quốc tế về vấn đề sản xuất surimi, trong khuôn khổ phòng thí nghiệm trường Đại Học Nha Trang, Giáo sư – Tiến sĩ khoa học Nguyễn Trọng Cẩn, Phó giáo sư – Tiến sĩ Trần Thị Luyến, Kỹ sư Đỗ Minh Phụng cùng các sinh viên đã nguyên cứu và đưa ra quy trình sản xuất surimi Sơ đồ quy trình như sau:

Nguyên liệu
xử lý sơ bộ
nghiền thô
rửa 3 lần liên tiếp
ép tách nước
nghiền trộn phụ gia
định hình
cấp đông
bao gói
bảo quản

Trong sản xuất, tại các xí nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu theo tìm hiểu thì dây chuyền công nghệ sản xuất surimi có năng suất khoảng 300 – 500 kg/giờ 1.8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NGHIỀN

Trong công nghiệp sản xuất bột, thức ăn gia súc và nhiều ngành công nghiệp khác thường tiến hành quá trình nghiền nhỏ vật liệu từ các cục to, các hạt thành dạng bột thô vừa hoặc bột mịn Nếu ta gọi kích thước trung bình của các cục vật liệu, các loại hạt trước khi đem nghiền là D và kích thước trung bình của bột thành phẩm sau khi nghiền là d thì phân loại mức nghiền theo:

Bảng 1.2: Mức độ nghiền

Quá trình nghiền nhỏ vật liệu trong các máy nghiền là nhờ các lực cơ học

Có thể phân loại các dạng tác dụng cơ học nhằm phá vỡ vật liệu đem nghiền như ở hình trên Tùy theo kết cấu của từng loại máy nghiền mà lực phá vỡ vật liệu đem nghiền có thể là lực nén, ép, chẻ, bẻ, cắt, xẻ, ép, trượt, va đập hoặc do một vài dạng lực trên cùng tác dụng đồng thời Công nghiền không chỉ phụ thuộc vào loại lực tác dụng, kết cấu máy và các cơ cấu truyền động mà còn phụ thuộc vào cơ lý tính của vật liệu đem nghiền như độ cứng, độ ẩm, tính chất của vỏ hạt

Kích thước, mm Mức nghiền

Nghiền : Thô Trung bình Nhỏ

Nghiền bột :

To Vừa Mịn Rất mịn

1000 – 200

250 - 50

50 – 25

5 – 1 0,2 – 0,04 0,1 – 0,04 0,1 – 0,04

250 – 40

40 – 10

10 – 1

0,1 – 0,04 0,015 – 0,005 0,005 – 0,001 0,001

1.8.1 Các chu trình nghiền

Tùy theo tính chất của nguyên liệu đem nghiền như kích thước, độ cứng, độ dẻo quánh và yêu cầu công nghệ của sản phẩm sau khi nghiền như cỡ hạt sản phẩm ứng với tỷ lệ cao, mức độ đồng đều năng suất, chi phí năng lượng vv… mà người ta tiến hành quá trình nghiền theo một trong các chu trình nghiền sau đây:

Hình 1.1: Chu trình nghiền

a Chu trình hở b Chu trình kín c Chu trình kép

1 Chu trình hở: ở chu trình này nguyên liệu gồm nhiều cỡ khác nhau được đưa ra sàng phân loại để thu được cỡ nguyên liệu khá đồng đều nhằm tăng hiệu suất của máy nghiền Sau khi nghiền người ta thu được sản phẩm mà không cần phân loại nữa Do vậy, độ đồng đều sản phẩm không cao nhưng năng lượng tiêu hao lại nhỏ Với các loại máy nghiền nón và các máy nghiền má thường áp dụng chun trình nghiền hở

2 Chu trình kín: Nguyên liệu được đưa trực tiếp vào máy nghiền, sản phẩm

ra khỏi máy được đưa vào thiết bị phân loại như máy sàng, máy rây vv…để phân loại sản phẩm theo kích cỡ yêu cầu Số hạt to được thiết bị phân loại tách riêng và tiếp tục đưa qua máy nghiền cùng nguyên liệu mới Ở chu trình kín thì cỡ sản phẩm đồng đều hơn nhưng năng suất máy không cao và chi phí năng lượng cũng cao hơn

3 Chu trình kép: Với chu trình kép sản phẩm ra khỏi máy nghiền được đưa trở lại bộ phận nạp liệu rồi cùng nguyên liệu mới qua thiết bị phân loại Sản phẩm đạt kích thước yêu cầu được lấy ra, phần còn to được đưa nghiền lại Chu trình kép thường dùng khi yêu cầu mức độ nghiền lớn như nghiền bột, đòi hỏi năng lượng tiêu hao lớn và thường lắp 2 máy nghiền nối tiếp để thực hiện chu trình này

Ưu điểm chính của quy trình nghiền khô là lượng vật liệu của các cơ cấu nghiền bị mài mòn chỉ vào khoảng 1/5 so với nghiền ướt Lượng oxit kim loại gây bẩn sản phẩm ít hơn, chi phí về chăm sóc bảo dưởng máy cũng ít hơn Còn ở quy trình nghiền ướt cũng có một số ưu điểm chính như : lực nghiền chỉ bằng khoảng 3/4 lực nghiền khi nghiền khô, năng lượng chi phí phụ ít hơn, ít bụi bẩn và ồn ào nên điều kiện làm việc vận hành máy tốt hơn, vận chuyển sản phẩm dễ dàng, kích

cỡ sản phẩm đồng đều hơn và máy nghiền ít bị hỏng

CHƯƠNG 2

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI MÁY NGHIỀN

Trong quy trình sản xuất surimi thì công đoạn nghiền giã có vai trò rất quan trọng, bởi tại công đoạn này ta tác dụng một lực cơ học làm biến tính mạch protein làm phá vỡ cấu trúc bậc cao, các mạch polypeptit bị duỗi ra gần nhau, tiếp xúc với nhau làm cho nội lực ma sát tăng, xuất hiện các liên kết giữa các protein tạo thành mạng lưới không gian ba chiều ( mạng lưới gel ) Thời gian nghiền giã và cường độ nghiền giã cũng ảnh hưởng rất lớn đến màu sắc, độ bền của gel surimi Qua tham khảo tài liệu tôi chọn thời gian nghiền giã là 20 phút với cường độ nghiền giã mạnh

và đều tay

Như ta đã biết các loại máy nghiền đều nghiền nhỏ vật liệu bằng một hoặc vài dạng tác dụng cơ học, tùy theo kết cấu cụ thể của các loại máy nghiền mà chia ra: máy nghiền đĩa, máy nghiền trục, máy nghiền vít, máy nghiền chậu con lăn, máy nghiền búa ……

Bên cạnh đó tùy theo tính chất cơ lý, hình dạng, độ ẩm của nguyên liệu đem nghiền, yêu cầu của sản phẩm nghiền ( độ lớn hạt sản phẩm ), năng suất, công suất, tính chất công nghệ của công đoạn tiếp theo sau ( khô hoặc ướt ) mà chọn loại máy nghiền, chu trình nghiền, dạng nghiền khô hoặc nghiền ướt … cho phù hợp và kinh tế nhất

2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA CÁC LOẠI MÁY NGHIỀN

Phương án 1: MÁY NGHIỀN TRỤC

- Công dụng: Máy nghiền trục được dùng rất rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm để nghiền bột mì, bột ngô, nghiền các hạt làm bột bán thành phẩm, các hạt có dầu để khai thác chất béo, làm thức ăn cho gia súc, làm bánh kẹo, làm men… dùng

để nghiền ép, cán các loại vật liệu dẻo, nhão

- Cấu tạo:

1: Trục 1 3: Bệ máy cố định 2: Trục 2 4: Ổ đỡ trục

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy nghiền trục

° Ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản, vận hành dễ dàng

+ không xuất hiện hiện tượng quá tải khi nghiền do lực ép tăng đột ngột + thay đổi được khoảng cách khe nghiền bằng cách xẻ rãnh trên bệ máy + độ đồng đều cao

Nguyên lý chung của các máy nghiền trục dùng để nghiền nát vật liệu khi nó

đi qua khe hẹp giữa hai trục nghiền, khi đó vật liệu bị nghiền nát một lần đối với máy nghiền 2 trục cố định như hình vẽ

Phương án 2: MÁY NGHIỀN VÍT

δ

3

4

- Công dụng: Máy nghiền vít dùng để nghiền các sản phẩm thịt cá không quá

cứng cũng không quá khô, nghiền được vật liệu dẻo có độ ẩm cao và được áp dụng

đối với những dây chuyền sản xuất lớn cho các nhà máy xí nghiệp chế biến thủy

3: vít tải 6: dao đĩa hợp chuyển động

Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo máy nghiền vít

- Ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản, vận hành và bảo dưỡng dễ dàng

+ năng suất cao

+ có thể nghiền nát được vật liệu có độ dai lớn

+ tiêu hao năng lượng ít

+ làm việc ổn định và an toàn khi làm việc

- Nhược điểm:

+ dễ bị mài mòn trục vít và mặt sàng

+ trục nghiền được chế tạo bằng vật liệu đảm bảo độ cứng vững cao

+ sau mỗi ca làm việc nguyên liệu còn đọng nhiều trong máy

+ giá thành đắt

- Nguyên lý làm việc:

Nguyên liệu cá hoặc thịt được cho vào cửa nạp và bị đẩy vào trục vít Trục vít đẩy và ép nguyên liệu vào cơ cấu cắt, trục vít càng gần cơ cấu cắt thì bước ren càng ngắn để tăng lực ép lên nguyên liệu ta không tăng dần ngay lúc đầu vì nguyên liệu to, nếu không giảm thì nguyên liệu không được nghiền nhỏ, đầu tiên dao chữ thập số 6 cắt đồng thời trục vít đẩy và ép nguyên liệu đi qua sàng số 7 sau đó nguyên liệu thoát ra khỏi máy

° Phương án 3: MÁY NGHIỀN BÚA

- Công dụng: Máy nghiền búa cho phép nghiền vâtl liệu cứng, vật liệu khô và giòn như các loại hạt ngũ cốc : cà phê, gạo, bột cá, đường, muối, tiêu, đậu xanh, hạt ngô

- Cấu tạo:

1 phễu nạp nguyên liệu 5 nắp máy

2 ghi phân phối 6 lưới sàng

3 trục 7 má nghiền phụ

4 búa nghiền 8 đĩa treo búa

Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo máy nghiền búa

Tùy từng loại vật liệu mà có những loại máy nghiền khác nhau, để đảm bảo

độ an toàn vệ sinh thực phẩm trong khi nghiền người ta chọn mặt trong máy nghiền

là thép không rỉ

Trục được truyền động trực tiếp từ động cơ, trên trục có gắn các giá mang búa Búa làm bằng thép có độ cứng cao và các búa được lắp lỏng trên các giá treo búa

Để tăng cường quá trình nghiền người ta lắp thêm má nghiền phụ và để phân phối vật liệu dọc theo trục người ta sử dụng một tấm ghi phân phối

- Ưu điểm:

+ có thể nghiền được các loại vật liệu cứng

+ vận hành dễ dàng

+ hiệu quả nghiền cao, chi phí điện năng ít

+ nghiền được nhiều loại vật liệu khác nhau

- Nhược điểm:

+ cấu tạo phức tạp

+ quy trình lắp ráp và sửa chữa phức tạp

+ búa dễ hư hỏng, mòn sau 1 thời gian làm việc

+ giá thành đắt

- Nguyên lý làm việc:

Nguyên lý làm việc của máy nghiền búa vật liệu được cho vào phễu nạp liệu

và được phân phối vào cơ cấu nghiền Quá trình nghiền nhỏ vật liệu là do sự va đập của các búa vào vật liệu, sự chà xát của vật liệu với búa và với thành trong của vỏ máy làm cho các hạt vật liệu bị vỡ ra rồi đi qua lỗ sàng thoát ra ngoài Búa có thể thay đổi được tùy theo mức độ rắn của vật liệu mà người ta có thể lắp búa to hay búa nhỏ

2.3 KẾT LUẬN CHỌN LỰA MÁY

Qua sự phân tích và đánh giá về cấu tạo, ưu nhược điểm cũng như nguyên lý làm việc của các loại máy nghiền ta thấy phương án sử dụng máy nghiền trục thì có khả thi nhưng loại máy này thường chỉ áp dụng trong ngành công nghiệp chế biến lương thực và thực phẩm không đáp ứng được yêu cầu đề tài đề ra còn đối với phương án sử dụng máy nghiền búa thì năng suất đạt được cao, chi phí điện năng ít nhưng vốn đầu tư cho trang thiết bị cao, mặt khác phương án này thường được dùng trong các xí nghiệp sản xuất lớn và vốn đầu tư cao, do đó nếu chọn phương án này thì không phù hợp với yêu cầu Vì vậy với việc sử dụng máy nghiền trục vít có nhiều ưu điểm nêu trên và năng suất phù hợp với yêu cầu của đề tài

Do đó chọn phương án 2: Máy nghiền trục vít

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY NGHIỀN

3.1 TÍNH CHỌN THÔNG SỐ MÁY NGHIỀN

Việc tính chọn các thông số của vít cần căn cứ vào việc tạo ra sản phẩm và từng loại nguyên liệu đưa vào vít tải Để hổn hợp sản phẩm không bị kẹt trong xylanh nguyên liệu sẽ được đẩy hết ra khỏi khuôn theo đúng chu kỳ thì năng suất của vít tải phải phù hợp với năng suất làm ra sản phẩm

 Năng suất máy: theo {1, trang 159}

ϕ: hệ số dịch chuyển của vật liệu, nó kể tới ảnh hưởng của dòng chảy ngược

và ảnh hưởng của ma sát, thường lấy ϕ=0,6÷0,8

e: bề dày của ren vít (mm)

Trục vít được tính như sau:

- đường kính mặt trụ chia của trục vít: d1 = q.m

Trong đó chọn m = 8 - môđun dọc của trục vít

- Đường kính vòng đáy ren trục vít: df1 = d1 - 2hf.m

Với hf = ha + c ( c = 0,2 hệ số khe hở hướng tâm )

Nên ta có df1 = 100 – 2(1+0,2)8 = 80,8 mm

Kích thước trong của xylanh Dxl = da1 + 2δ

Với δ = 2÷5 mm là khe hở cho phép giữa đường kính trong của xylanh và đường kính ngoài của vít tải theo [1, trang 134]

−

−

= , [vòng/phút]

(0 , 116 0 , 0808 ) (0 , 0928 0 , 01856) 0 , 6 344,8.

47

5 2

Q tt = 60 /Trong đó: P - Khối lượng của phần vật liệu đưa vào máy, kg;

T - Thời gian một chu kỳ của một lần nghiền, chọn Tng = 20 phút;

60

20 300 60

] 2

) ( [ 2

2

θα

θαθ

αβ

+ +

+ +

+

tg

2

) sin(

.

t

V f

R g

Trong đó:

α: là góc nghiêng của rãnh vít 0 , 254

116 14 , 3

8 , 92

=

D

S tg

πα

⇒ α =arctg0,254=14,250

θ : góc ma sát của vật liệu với trục vít

khi trục vít quay thì vật liệu được nâng lên và cả khối vật liệu bị nghiêng đi 1 góc là

θ khi đó điều kiện để cho hạt vật liệu chuyển động là: Fms = Gt

Gt = G.sinθ

Thay các giá trị vào, có : f.G.cosθ = G.sinθ

tgθ = f

Giải ra ta được: θ = arctg0,1= 5,710

Vt vận tốc vận chuyển vật liệu dọc theo trục vít, m/s

5 , 0 60

8 , 344 0928 , 0 60

5 , 0 1 , 0

) 71 , 5 25 , 14 sin(

058 , 0 81 , 9 ] 2

) 71 , 5 25 , 14 ( [ 2

71 , 5 25

,

14

0 0

2

0 0

2 0 0

0 0

+

+ +

+ +

Hình 3.2: Sơ đồ mô tả vận tốc của trục vít

Va: Vận tốc tuyệt đối của vật liệu

Vq: Vận tốc quay của vật liệu,

Vt: Vận tốc tịnh tiến của vật liệu

Vc: Vận tốc trượt của vật liệu lên cánh vít

β: Góc xoắn

α: Góc nâng của vít

Vận tốc tuyệt đối của vật liệu: Va = 1 , 61

92 , 71 cos

5 , 0

Vận tốc quay của vật liệu: Vq =Vt.tgβ=0,5.tg71,920 ≈ 1,53 m/s

Vận tốc trượt của vật liệu trên cánh vít: 2 , 03

25 , 14 sin

5 , 0

=

α

t c

= πn

3.2 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TIÊU HAO CHO VÍT TẢI

Công suất tiêu hao dùng để nâng vật liệu, để thắng ma sát của vật liệu với thành máy và với cánh vít, và để thắng ma sát ở các gối đỡ trục vít Xác định

nó theo công thức: [ theo 1, trang 80]

N1 Công suất tiêu hao để khắc phục ma sát của vật liệu với thành máy, kW

N2 : Công suất tiêu hao để khắc phục ma sát của vật liệu với cánh vít, kW

K0 : Là hệ số kể đến sự dịch chuyển và làm vỡ vụn vật liệu, K0 = 1,2

ηo : Là hiệu suất truyền động,

3.2.1 Xác định công suất tiêu hao để khắc phục ma sát của vật liệu với thành máy như sau: ; ( W).

1000

.

1 f P V k

=Trong đó:

Pc- lực ly tâm ép vật liệu vào thành máy, N;

)(,8

2 2

N D

L d D

P c =π − ωq µ ρ

L - chiều dài vít ép

ρ - khối lượng riêng của vật liệu, kg/m3

µ- hệ số chứa vật liệu, lấy µ = 0,3÷0,5

ωq : tốc độ góc của vật liệu, 1/s

26,4

116,0

53,1.2.2

6,78

1000.5,0.116,0.4,26.16,10508,0116,014,

3600

.

kg V

L Q G

Lực cản vòng của vật liệu ngoài cánh vít là:

( ) 7 , 6 0 , 1 cos 71 , 92 (14 , 25 5 , 71 ) 0 , 086

0 = R+r = + =

⇒ N2 =0,72.0,0492(36,08−26,4)+0,086.0,058(36,08−26,4)=0,38 kW

Vậy công suất cần thiết cho vít ép được xác định: N N1 N2.K0

38 , 0 3 , 1

 Mômen xoắn trên trục vít được xác định như sau: [ theo 1, trang 81 ]

1 , 2

32 , 59 2

Chiều dài cửa tiếp liệu lấy lớn hơn đường kính trục vít: l = ( 2,5÷5 )D

Góc đáy côn của bunke lấy từ 60 đến 800

Hình 3.3: Bộ phận tiếp liệu

3.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CHO TRỤC VÍT

Với vít tải có công suất không lớn lắm ta nên chọn phương án truyền động qua đai để đảm bảo tính kinh tế và thuận lợi

 Công suất của động cơ điện để dẫn động vít tải:

η

N K

Nđc = , [ kW ] Trong đó K là hệ số an toàn, lấy K = 1,15÷1,2

η= ηđai ηổ = 0,96.0,98 = 0,94

94,0

1,215,

to đoản mạch đúc nhôm ( loại DK )

Sơ bộ chọn loại động cơ : [ theo 2, trang 29 ]

c

đm

n N

[ Theo 2, trang 44 bảng 17] ta có thể chọn đai hình thang B

• Tiết diện đai: bxh = 22x13,5

• bc = 19 mm;

• Y0 = 4,8 mm;

• F = 230 mm2;

• Đường kính bánh đai tối thiểu: Dmin = 200 mm

• Chiều dài đai: L = 1800÷10000 mm

n i

Đường kính bánh đai lớn D2 = i.D1.(1 - ξ)

ξ - hệ số trượt; Đối với đai thang: ξ = 0,02;

D2 = 2,7.200.(1 – 0,02) = 529,2 mm

Theo tiêu chuẩn chọn D2 = 500 mm

Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện

s m n

D

10 6

950 200 14 , 3 1000

2

1 '

8 , 351 7 , 2

950 1

8,3514,372

 Xác định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục A

Tính chiều dài đai sơ bộ:

A

D D D

D A

L

sb sb

600 4

200 500 500

200 2

14 , 3 600 2 4

2

2

2 2

1 2 2

+

Theo tiêu chuẩn chọn L = 2240 mm [ theo 2, trang 46, bảng 20 ]

Kiểm tra số vòng chạy của đai theo điều kiên:

10 4 , 4 2240 60

950 200 14 , 3 60

8 )]

( 2 [ ) (

1 2

2 1 2 1

200 500 ( 14 , 3 2240 2 [ ) 200 500 ( 14 , 3 2240

.

−

− +

− +

+

−

550

 Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh đai

Theo điều kiện:

o o

o o

o

550

200 500 180

120 57

0 0