Nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời trong chế biến nước mắm

Trong phạm vi luận văn, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời trong chế biến nước mắm nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao chất lượng sản phẩm cho làng nghề nước mắm

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy và các anh chị trong lĩnh vực năng lượng mới đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Học viên

Thân Văn Tự

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực, đầy đủ, rõ nguồn gốc và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn

Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận văn, trước khoa và nhà trường về các thông tin, số liệu trong đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Tĩnh, ngày 10 tháng 4 năm 2015

Người viết cam đoan

Thân Văn Tự

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hoá COD Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hoá học TSS Total Suspended Solid - Tổng chất rắn lơ lửng

SS Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng

TDS Total Disolved Solid - Tổng chất rắn hoà tan

DO Disolved Oxygen - Nồng độ oxy hoà tan

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

NLMT Năng lượng mặt trời

MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU

3 Mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu của luận văn: 11

4 Luận điểm cơ bản và đóng góp mới của luận văn: 12

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẮM VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC MẮM 14

1.1.3 Đánh giá chất lượng của nước mắm thành phẩm 28 1.2 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ỨNG DỤNG 30

1.2.3 Năng lượng mặt trời trong sản xuất nước nóng: 32

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1.1 Kết quả điều tra điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và hoạt động 50

3.2.1 Kết quả tính toán diện tích bề mặt tấm hấp thụ NLMT 61 3.2.2 Kết quả tính toán nhiệt phân bố cho bộ thu phẳng 2m2 63 3.2.3 Kết quả theo dõi nhiệt độ trong quá trình muối nước mắm: 66 3.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ XUNG QUAN KHU 75 3.4 KẾT QUẢ THEO DÕI THỜI GIAN CHÍN CỦA BỂ CHƯỢP SAU KHI ÁP 75 3.4.1 Kết quả theo dõi cảm quan màu sắc của nước mắm theo thời gian: 75 3.4.2 Kết quả phân tích chỉ tiêu hóa học sau 7 tháng muối nước mắm: 77

3.6 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẮM SAU KHI ÁP DỤNG 80

3.7.1 Hiệu quả kinh tế đối với phương pháp truyền thống không áp dụng hệ thống 82 3.7.2 Hiệu quả kinh tế đối với phương pháp áp dụng hệ thống hấp thụ nhiệt NLMT: 82 3.8 TỔNG HỢP KẾT QUẢ SO SÁNH GIỮA PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG…: 85

3.10 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP HOÀN THIỆN HỆ THỐNG: 85 3.10.1 Phương án dùng hệ thống mái che tự hành kết hợp với hệ thống cảm biết tự 85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.2: pH và hàm lượng NaCl, Nitơ tổng của nước mắm các nước 15 Bảng 1.3: Hàm lượng các acid amin trong nước mắm các nước (mg/100ml) 15

Bảng 1.7 Đánh giá chất lượng và độ chín ngấu của chượp bằng cảm quan 23

Bảng 2.1: Kết quả so sánh các dạng lớp phủ khác nhau: 41 Bảng 2.2: Ảnh hưởng của các vật liệu khác nhau làm tấm phủ 42 Bảng 2.3: Kiểm tra so sánh số lượng và vật liệu tấm phủ trong suốt 43 Bảng 2.4: Công thức tính các thông số đặc trưng của bộ thu 48 Bảng 3.1: Quy mô sản xuất nước mắm tại làng nghề xã Thạch Kim 54 Bảng 3.2: Nguồn vốn sản xuất nước mắm tại làng nghề xã Thạch Kim 55 Bảng 3.3: Hệ thống phụ trợ các cơ sở chế biến nước mắm tại xã Thạch Kim 55 Bảng 3.4: Kỹ thuật chượp cá các hộ chế biến nước mắm tại xã Thạch Kim 56 Bảng 3.5: Thời gian ngâm dầm cá tại các hộ chế biến xã Thạch Kim 56 Bảng 3.6: Kỹ thuật kéo rút nước mắm tại các hộ chế biến xã Thạch Kim 57 Bảng 3.7: Kết quả phản tích mẫu nước tại làng nghề chế biến nước mắm xã Thạch Kim 57 Bảng 3.8: Kết quả đo mẫu không khí tại làng nghề chế biến nước mắm xã Thạch Kim 59 Bảng 3.9: Các thông số đặc trưng của panel tĩnh 2m2

với ống Inox là δt = 0,001m 64 Bảng 3.10: Các thông số đặc trưng của panel tĩnh 2m2 với ống Inox là δt = 0,0001m 64 Bảng 3.11: Các thông số đặc trưng của panel tĩnh 2m2

với ống Inox là δt = 0,0012m 65 Bảng 3.12: Kết quả đo mẫu không khí sau khi áp dụng mô hình nghiên cứu: 75 Bảng 3.13 Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước mắm áp dụng mô hình nghiên cứu 77 Bảng 3.14 Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước mắm không áp dụng mô hình nghiên 78 Bảng 3.15: Kết quả theo dõi độ bền của hệ thống nghiên cứu: 80 Bảng 3.16 Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước mắm sau khi áp dụng mô hình sau 9 80 Bảng 3.17: Phân tích hiệu quả kinh tế đối với phương pháp không áp dụng hệ thống 82 Bảng 3.18: Phân tích hiệu quả kinh tế đối với phương pháp áp dụng hệ thống hấp thụ 82 Bảng 3.19: Bảng so sánh ưu nhược điểm của hai phương pháp 83

Hình 3.1: Diễn biến một số yếu tố khí tượng tạ trạm Thạch Hà năm 2013 67 Hình 3.2: Quy trình sản xuất nước mắm tại làng nghề 67 Hình 3.3: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 1 67 Hình 3.4: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 2 67 Hình 3.5: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 3 68 Hình 3.6: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 1 68 Hình 3.7: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 2 68 Hình 3.8: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 3 69 Hình 3.9: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 1 69 Hình 3.10: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 2 69 Hình 3.11: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 3 70 Hình 3.12: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 1 70 Hình 3.13: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 2 70 Hình 3.14: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 3 71 Hình 3.15: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 1 71 Hình 3.16: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 2 71 Hình 3.17: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 3 72 Hình 3.18: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 1 72 Hình 3.19: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 2 72 Hình 3.20: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 3 73 Hình 3.21: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 1 73 Hình 3.22: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 2 73 Hình 3.23: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ tại mô hình 3 74 Hình 3.24: Kết quả theo dõi cảm quan màu sắc nước mắm theo thời gian 85 Hình 3.25: Kết quả sản phẩm nước mắm sau 7 tháng áp dụng hệ thống NLMT 85 Hình 3.26: Kết quả sản phẩm nước mắm sau 7 tháng không áp dụng hệ thống NLMT 85

Hình 3.28: Mô hình áp dụng hệ thống cảm biến nhiệt và mái che tự hành 86 Hình 3.29: Mô hình áp dụng hệ thống trao đổi nhiệt 86

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Trên phương diện khoa học, nước mắm là hỗn hợp muối với các axit amin được chuyển biến từ protein trong thịt cá qua một quá trình thuỷ phân có tác nhân là các hệ enzyme proteaza có sẵn trong ruột cá cùng với một loại vi khuẩn kỵ khí chịu mặn Trong quá trình sản xuất nước mắm, những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến nước mắm bao gồm: nhiệt độ, pH, độ muối, diện tích tiếp xúc

Hàng năm sản lượng khai thác hải sản của Hà Tĩnh rất lớn, đặc biệt là nguồn

cá nổi, cá tạp phục vụ chế biến nước mắm Từ những lợi thế này nghế chế biến nước mắm sớm hình thành ở các cư dân ven biển

Những năm qua sản lượng nước mắm trong toàn tỉnh ngày một tăng Kỹ thuật chế biến nước mắm tương đối khó, quá trình chuyển hoá các thành đạm trong nước mắm (các axit amin) là rất phức tạp, sự chuyển hoá này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố (nhiệt độ, hàm lượng muối, nguyên liệu, công nghệ chế biến….) Trong

đó nhiệt độ là yếu tố quan trọng quyết định thời gian chín, hương vị, màu sắc của nước mắm Nhiệt độ bình quân của vùng ven biển Hà Tĩnh là 28oC trong khi đó nhiệt độ tối ưu của quá trình lên men trong nước mắm từ 30oC - 47oC Cho nên để nước mắm có chất lượng thơm ngon, thời gian chế biến ngắn người ta luôn tìm mọi cách để nâng nhiệt trong thùng muối nước mắm lên đạt nhiệt độ tối ưu Muối nước mắm theo phương pháp cổ truyền thường chứa trong các thùng chứa rất nhỏ (từ 50 – 200 kg nguyên liệu/thùng) để nâng nhiệt người ta thường giang phơi bể dưới ánh nắng mặt trời, đối với những bể lớn hơn người ta con dùng phương pháp náo đảo kết hợp với giang phơi Cả hai phương pháp này có nhiều hạn chế là: Chỉ cung cấp nhiệt trên bề mặt của bể nên nhiệt độ tăng lên không đáng kể, trên bề mặt thì nhiệt

độ cao, còn ở dưới vẫn không thay đổi nhiêu Bên cạnh đó khả năng bốc hơi nước

là rất mạnh làm giảm hàm lượng nước mắm cốt Sản phẩm của phương pháp này có chất lượng không cao, sản phẩm thu được (được tính tổng lượng đạm thu được trên

một đơn vị nguyên liệu) là thấp và ô nhiễm môi trường do mùi phát tái ra môi trương xung quanh

Những năm gần đây được sự hỗ trợ của dự án UNIDO (Chương trình phát triển doanh nghiệp cho phụ nữ trong lĩnh vực chế biến thực phẩm miền Trung Việt Nam) nghề chế biến nước mắm của tỉnh đã có chuyển biến mạnh mẽ, người dân được trang bị một lượng kiến thức khác lớn về kỹ thuật cũng như thị trường Từ những thay đổi trên nên sản lượng nước mắm trong toàn tĩnh ngày một tăng, tạo nên một ngành nghề đầy triển vọng của nền kinh tế tỉnh nhà

Tuy nhiên do điều kiện khí hậu ở Hà Tĩnh là rất khắc nghiệt: Biên độ nhiệt

độ trong năm giao động lớn, mùa nóng thì nhiệt độ quá cao nhưng thời gian ngắn, mùa lạnh nhiệt độ thấp thời gian kéo dài Chính những yếu tố này ảnh hưởng rất nhiều đến nghề chế biến nước mắm Thời gian chế biến nước mắm kéo dài, sản phẩm thu được trên một đơn vị nguyên liệu là thấp, chất lượng không ổn định và gây ô nhiễm môi trường

Trong phạm vi luận văn, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời trong chế biến nước mắm nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao chất lượng sản phẩm cho làng nghề nước mắm tại xã Thạch Kim, Thạch Hà, Hà Tĩnh” đã

được tiến hành để đánh giá thực trạng môi trường và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm tại làng nghề chế biến nước mắm xã Thạch Kim, huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh và đề xuất các giải pháp giảm thiểu và nâng cao chất lượng sản phẩm, đây

là một trong những làng nghề phát triển mạnh mẽ tại địa phương, góp phần giải quyết công ăn việc làm cho hàng trăm lao động và đóng góp ngân sách cho địa phương

2 Lịch sử nghiên cứu trong và ngoài nước:

2.1 Ngoài nước:

Các sản phẩm lên men truyền thống là một trong các sản phẩm lên men phổ biến của các dân tộc trên thế giới, sản xuất thủ công mang sắc thái kinh nghiệm và bản sắc riêng của từng dân tộc, truyền từ đời này sang đời khác Các sản phẩm lên men truyền thồng đã tạo thành một thói quen của các dân tộc trên thế giới do đó tới bây giờ chưa các nhà nghiên cứu nào về lịch sử nước mắm ra đời từ năm nào và có

tự bao giờ Nước mắm châu á thường được chế biến từ cá cơm, muối và nước và cần được sử dụng điều độ vì nó có vị rất mạnh Nước mắm Thái Lan gần giống với

nước mắm Việt Nam, còn lại nhìn chung hương vị nước mắm của mỗi nước đều có

nét riêng biệt

Song song với việc nghiên cứu sử dụng năng lương mặt trời trong chế biến nước mắm, Năng lượng mặt trời (NLMT) đã được khai thác dưới nhiều hình thức trong suốt quá trình hình thành và phát triển nhân loại Đặc biệt sau cuộc khủng hoảng dầu lửa năm 1973, việc khai thác và sử dụng NLMT đã được đẩy mạnh đầu

tư nghiên cứu và phát triển như là một giải pháp chiến lược cho vấn đề năng lượng lâu dài tại nhiều nước trên thế giới Trong thập kỷ 90 của thế kỷ XX, Liên Hợp Quốc đã tiến hành nhiều cuộc gặp cấp cao giữa các nhà lãnh đạo của các nước nhằm khuyến khích sử dụng năng lượng mặt trời và đã thành lập Kế hoạch Chiến lược Năng lượng mặt trời Thế giới (World Solar Energy Strategic Plan), Công ước về Năng lượng mặt trời Quốc tế (International Solar Energy Convention) và Quỹ Năng lượng mặt trời Quốc tế (International Solar Energy Fund) Từ đó đến nay việc phát triển NLMT đã trở thành một phong trào chung trên thế giới Đã có nhiều thành tựu mới trong nghiên cứu và ứng dụng NLMT như ở Mỹ, Nhật, Australia, Châu Âu, Trung Quốc, ấn Độ, Nga, Israel

2.2 Trong nước:

Nước mắm là sản phẩm lên men từ các loại cá, là sản phẩm truyền thống của dân tộc Việt Nam Nước mắm đã được sản xuất từ rất lâu đời và gắn liền với đời sống hàng ngày và là một bản sắc văn hoá rất riêng của dân tộc Việt Nam

Người Việt Nam đầu tiên tham gia nghiên cứu về nước mắm là Đinh Minh Kha

và Nguyễn Xuân Thọ Các nhà nghiên cứu xoay quanh về chế độ hoạt động của Proteaza và thành phần của nước mắm Các nghiên cứu này tập trung rất nhiều vào khu

hệ vi sinh vật và các tác dụng của chúng trong quá trình tạo nước mắm Đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về nước mắm nhưng nhìn chung các nghiên cứu đều có mục đích tìm ra các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình sản xuất và chất lượng nước mắm

và từ đó hoàn thiện quy trình sản xuất nước mắm có chất lượng tốt nhất, thời gian

nhanh, chi phí sản xuất thấp Dù các đề tài nghiên cứu độc lập nhưng các nhà khoa học đều đưa ra một kết luận: Thời gian chến của bể muối nước mắm phụ thuộc nhiều vào yếu tố nhiệt độ, nhiệt độ tối thích cho quá trình lên men nước mắm là từ 30oC đến

47oC Đây là một ngưỡng nhiệt độ khá cao so với nhiệt độ môi trường (ở vùng ven biển

Hà Tĩnh nhiệt độ trung bình trong năm là 28oC) Người đầu tiên nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời phục vụ chế biến nước mắm là kỹ sư Trần Văn Hưởng Ông thực nghiệm đề tài khoa học cấp nhà nước “quy trình chế biến nước mắm ngắn ngày với các thiết bị công nghệ mới" Điểm mấu chốt của quy trình là sử dụng nhiệt đối lưu đẩy nhanh tiến trình enzim hoá protein, rút ngắn thời gian chế biến nước mắm Thiết bị được ông dùng trong quy trình là sử dụng các thùng bằng inox làm bể chượp thay thế cho các thùng bằng nhựa và xi măng Với bể chượp bằng inox có khã năng hấp thu nhiệt độ nhanh dưới ánh năng mặt trời làm tăng nhiệt độ của khối chượp Tuy nhiên phương pháp này còn có hạn chế đó là nhiệt độ trong khối chượp sẽ biến động nhiều, giữa ban ngày nhiệt độ tăng cao khi có ánh năng mặt trời nhưng sẽ giảm xuống nhanh

do khả năng thoát nhiệt của chượp làm bằng Inox

3 Mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu của luận văn: 3.1 Mục đích nghiên cứu:

- Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến nước mắm của làng nghề tại xã Thạch Kim, huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh

- Đánh giá thực trạng của làng nghề: Trình độ công nghệ, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến nước mắm, vấn đề về ô nhiễm môi trường

- Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

3.2 Đối tượng nghiên cứu:

Luận văn nghiên cứu trên hai đối tượng đó là chế biến nước mắm và hệ thống thiết bị thu năng lượng mặt trời

3.3 Phạm vi nghiên cứu:

Luận văn nghiên cứu tại làng nghề chế biến nước mắm xã Thạch Kim Luận văn tập trung nghiên cứu vào các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chế biến nước mắm

trong đó yếu tố được tập trung nghiên cứu là nhiệt độ Thời gian nghiên cứu từ tháng 7/2013 đến tháng 4/2015

4 Luận điểm cơ bản và đóng góp mới của luận văn:

Luận văn áp dụng hướng tiếp cận dựa trên cơ sở đánh giá quy trình kỹ thuật truyền thống, rút ra những tồn tại, hạn chế, lựa chọn giải pháp khắc phục để nâng cao hiệu quả sản xuất

Trên cơ sở phân tích công đoạn náo đảo và giang phơi là hai quá trình cơ bản ảnh hưởng đến thời gian chín, chất lượng nước mắm Mục đích hai công đoạn này

là để làm tăng nhiệt độ và khả năng tiếp xúc, phản ứng của các thành phần sinh, lý, hoá trong bể chượp

Để tăng nhiệt độ của khối chượp theo phương pháp cổ truyền người dân đang thực hiện như sau:

- Mở nắp bể chượp phơi nắng: (đây là phương pháp đại đa số người dân thực hiện)

- Mở nắp phơi chượp kết hợp với rút nước bổi ra phơi nắng vào buổi sáng, buổi chiều đổ vào Đây là một công việc mất khá nhiều thời gian của người chế biến

Cả hai phương pháp này có nhiều hạn chế đó là: nhiệt độ trong khối chượp tăng lên không nhiều, phía trên nhiệt độ tăng còn phía dưới nhiệt độ thay đổi không đáng kể Việc náo đảo của nước bổi trong chượp cũng ít Ngoài ra cả hai phương pháp này không những phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết nên không được thực hiện thường xuyên mà còn gây ô nhiễm môi trường cho sản phẩm và môi trường xung quanh do phát tán mùi

Để khắc phục những nhược điểm trên, Luận văn tập trung vào nghiên cứu ứng dụng hệ thống năng lượng mặt trời trong quá trình chế biến nhằm khắc phục những nhược điểm và nâng cao hiệu quả sau:

- Nhiệt độ trong bể chượp được nâng nhiều và thường xuyên trong những ngày có ánh nắng mặt trời, có thể điều chỉnh để đạt nhiệt độ tối ưu cho việc lên men của khối chượp

- Do quá trình tuần hoàn nên nhiệt độ được tăng lên đồng đều trong khối chượp

- Việc náo đảo trong bể chượp diễn ra mạnh mẽ, thường xuyên và đều đặn

- Việc hoạt động của thiết bị nâng nhiệt diễn ra liên tục mà người chế biến không cần làm gì nên tiết kiệm được nhiều công sức lao động

Trên cơ sở tiếp cận, luận văn nghiên cứu để tìm ra phương pháp cấp nhiệt cho bể muối nước mắm bằng NLMT tối ưu nhất, khắc phục được các nhược điểm

từ phương pháp truyền thống

5 Phương pháp nghiên cứu:

5.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

- Phương pháp điều tra, khảo sát: Điều tra, khảo sát điều kiện tự nhiên, kinh

tễ xã hội, đặc điểm của làng nghề chế biến nước mắm xã Thạch Kim

- Phương pháp thực nghiệm: Bố trí các mô hình nghiên cứu ứng dụng tấm hấp thụ năng lượng mặt trời vào quá trình chế biến nước mắm

- Phương pháp phân tích tổng kết kinh nghiệm: Phân tích các chỉ tiêu trong quá trình nghiên cứu (tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm), các yếu tố ảnh hưởng tới thiết bị nghiên cứu từ đó rút ra được cơ sở khoa học của việc ứng dụng

mô hình nghiên cứu vào thực tiễn

- Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến góp ý của chuyên gia nhằm hoàn thiện các kết quả nghiên cứu và các giải pháp đề xuất

5.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Phân tích, tổng hợp các số liệu về quy trình chế biến nước mắm, những yếu tố ảnh hưởng và ứng dụng của tấm hấp thụ năng lượng mặt trời

- Phương pháp lịch sử: tìm hiểu về lịch sử các nghiên cứu liên quan tới luận văn và các mô hình đã ứng dụng

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẮM VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC MẮM 1.1.1 Khái quát về nước mắm

1.1.1.1 Khái niệm

Nước mắm là dung dịch thủy phân từ các loại cá được ướp muối lâu ngày trải qua một quá trình lên men phức tạp để tạo ra những hương vị đặc trưng cho từng chủng loại sản phẩm khác nhau Nó được sử dụng rộng rãi trong ẩm thực của các quốc gia Đông Nam á như một loại gia vị nước chấm cho các món ăn như cá, tôm, thịt, rau…

Bảng 1.1: Các loại nước mắm châu á

1.1.1.2 Nước mắm Việt Nam

Nước mắm Việt Nam là sản phẩm lên men từ các loại cá đặc biệt là từ cá cơm, là sản phẩm truyền thống của dân tộc Việt Nam Nước mắm được sản xuất từ rất lâu, cho đến nay chưa có tài liệu nào xác định được thời điểm chính xác và ai là người Việt Nam đầu tiên đưa ra quy trình sản xuất sản phẩm này Chỉ biết rằng, nước mắm đã gắn liền với đời sống hằng ngày và là một bản sắc rất riêng của dân

tộc Việt Nam Công trình nghiên cứu đầu tiên về nước mắm là do bác sĩ Rode vào năm 1914 Sau đó là các nhà nghiên cứu khác như: Matxna, Krem, Bots và Ghibec Nghiên cứu nước mắm ở Phú Quốc và Bình Thuận, họ đã đưa ra những kết luận:

- Nước mắm là hỗn hợp các acid amin Các acid amin này được tạo thành do

sự thủy phân của protease

- Muối có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối tỷ lệ muối thích hợp là 20-25%

- Tác dụng làm ngấu ngoài protease của vi sinh vật còn do các enzim tiêu hóa trong nội tạng của cá

- Nhiệt độ có tác động rất lớn đến hoạt động của các enzim trong quá trình sản xuất nước mắm Nhiệt độ tới thích là 36-440C

1.1.1.3 Thành phần hóa học của nước mắm

Tùy theo xuất xứ của nước mắm mà thành phần hóa học của nó có khác nhau Vì vậy nước mắm ở mỗi nước dựa trên những kỹ thuật sản xuất khác nhau sẽ cho ra những loại nước mắm có thành phần khác nhau

Bảng 1.2: pH và hàm lượng NaCl, Nitơ tổng của nước mắm các nước

Bảng 1.3: Hàm lượng các acid amin trong nước mắm các nước (mg/100ml)

Acid amin Thái Lan Việt Nam Trung Quốc Hàn Quốc Nhật Bản

Các chất đạm chiếm hàm lượng chủ yếu trong nước mắm bao gồm

- Đạm hữu cơ: acid amin, peptide, polypeptide, acid nucleic (purin, pyrimidin)…

- Đạm vô cơ: NH3, muối amoni, muối nitrate…

b) Các hợp chất bay hơi

Thành phần các chất bay hơi phức tạp, nó quyết định hương vị của nước mắm

 Các hợp chất amin bay hơi 9.5-13.2mg/100ml

 Các chất cacbonyl bay hơi: 407-512 mg/100ml

 Các axit bay hơi (tính theo acid acetic): 404-533 mg/100ml

Vitamin B12(mg)

Vitamin PP (mg)

1.1.1.4 Men phân giải trong cự

Men phân giải gồm 3 hệ:

- Hệ men Metalo -proteaza còn gọi là Aminopeptidaza hay Apaza tồn tại trong nội tạng cá, ngay từ đầu đã hoạt động rất mạnh, sang tháng thứ 2 thì hoạt động giảm dần cho tới tháng thứ 3, sau đó tác dụng kém dần tới cuối quá trình Apaza có hoạt tính khá mạnh, có khả năng thủy phân rộng rãi đối với các loại peptid, loại này đại diện cho nhóm men thủy phân trung tính Môi trường tối thích khoảng pH = 5-7

- Hệ men Serin -proteaza, điển hình là tripsin tồn tại nhiều trong tụy tạng cá ở giai đoạn đầu của quá trình chế biến chúng tồn tại trong nước bổi nhưng hoạt động yếu ớt Đến tháng thứ 2 trở đi hoạt tính của chúng tăng dần và cực đại ở tháng thứ 3 sau đó giảm dần cho tới khi chượp chín Sự giảm hoạt tính của tripsin có thể là do sự

tích lũy các acid amin, peptid mạch ngắn, những chất ức chế có trong máu cá và những sản phẩm do vi khuẩn tiết ra bên ngoài môi trường

Môi trường hoạt động của serin –proteaza trong khoảng pH = 5-10, họat động tốt tại

pH =9 Đặc tính của serin –proteaza: thủy phân mạnh đối với casein, các protein hòa tan (endogenous protein) và hemoglobin

- Hệ men Acid proteaza được tìm thấy nhiều trong thịt và nội tạng cá Đại diện cho hệ này là cathepsin

Cathepsin D đóng vai trò chính yếu vì nó khởi đầu cho sự phân hủy các protein nội sinh trong tế bào thành các peptit sau đó các peptit này bị phân giải tiếp nhờ các cathepsin khác (A,B,C) Cathepsin D có hoạt tính tối ưu ở pH =4 và có thể hoạt động trong khoảng pH =2-7

Men cathepsin thủy phân protein mạnh nhưng bị muối ức chế Chỉ với nồng

độ muối 5% sau 12 giờ là có thể mất hoạt lực Do đó nó đóng vai trò thứ yếu trong quá trình chế biến nước mắm Để enzim cathepsin hoạt động được ta giảm hàm lượng muối xuống

1.1.1.5 Vi sinh vật trong sản xuất nước mắm

Nước mắm là loại nước chấm có hàm lượng muối cao vì vậy đa số các vi sinh vật phát triển trong nước mắm là những loài chịu muối

Ngay trong giai đoạn ngắn đầu tiên khi muối chưa kịp tác dụng có một ít vi sinh vật gây thối hoạt động Với sự hình thành của nước bổi, độ mặn tăng dần lên Khi đạt từ 12% trở lên thì các vi khuẩn gây thối hầu như ngừng hoạt động và các vi khuẩn khác cũng bị ức chế cao độ

Như vậy trong quá trình chế biến nước mắm, sự tham gia vào quá trình thủy phân protein của vi sinh vật tương đối yếu nhưng về sự hình thành mùi vị nước mắm trong quá trình chế biến thì vi khuẩn đã tham gia khá tích cực

Trong mẫu chượp nước mắm Việt Nam thấy có 30 chủng vi sinh vật hiếu khí,

52 chủng vi sinh vật kỵ khí, đặc biệt nhóm Clostridium kỵ khí là nổi bật hơn cả

Chủng vi khuẩn này phát triển tốt ở nhiệt độ 35-40oC, tối thích là 37oC, pH= 5-9,

pHop=7 và trong phạm vi nồng độ muối từ 0-3%, tối thích là 1%

Các vi sinh vật tồn tại trong nước mắm được chia thành 2 nhóm

- Dựa trên chức năng:

- Nhóm vi sinh vật thủy phân protein: Bacillus sp., Pseudomonas sp., Halobaterium salinarium, Halobaterium cutirubrum ở nồng độ muối cao hoạt tính của enzim từ H salinarium và H cutirubrum không bị bất cứ ảnh hưởng nào Tuy

nhiên các tác nhân kìm hãm như EDTA có thể vô hoạt hoàn toàn chúng Ion Zn2+,

Mg2+ có thể làm tăng trở lại hoạt tính của enzim một cách chậm chạp Những enzim

từ những vi sinh vật ưa muối có thể chịu được nồng độ muối cao, tuy nhiên khi không có muối thì hầu hết chúng đều bị vô hoạt Những vi sinh vật rất ưa muối có khuynh hướng chuyển hóa amino acid hiệu quả hơn so với carbohydrate

- Nhóm vi sinh vật phát triển mùi vị trong nước mắm Nhóm này gồm có:

Bacillus, Coryneform, Streptococus, Micrococus và Staphylococus Đa số những vi

sinh vật gây hương thường là yếm khí vì vậy quá trình gài nén sẽ tạo cho nước mắm hương vị thơm ngon hơn hẳn so với các loại nước mắm sản xuất theo các phương thức khác

- Dựa trên khả năng chịu muối:

- Nhóm vi sinh vật ưa muối có thể phát triển được trong môi trường có nồng

độ muối trên 10%, chủ yếu là loại Cocci

- Nhóm vi sinh vật không ưa muối

- Dựa vào oxy cũng có thể chia làm 2 loại vi sinh vật: hiếu khí và kị khí

Thời gian đầu của quá trình chế biến nước mắm, vi sinh vật hiếu khí phát triển được và tham gia vào quá trình thủy phân cá thông qua enzim vi sinh vật nhưng dần dần muối ngấm vào cá thì hoạt động của chúng giảm dần còn vi sinh vật yếm khí thì hoạt động được ở giai đoạn sau của quá trình chế biến nước mắm

Những vi sinh vật gây hương yếm khí, bản thân không ưa muối nhưng trong môi trường chế biến chượp chúng thích nghi dần với độ mặn và có thể phát huy tác dụng

1.1.2 Công nghệ sản xuất nước mắm

1.1.2.1 Nguyên liệu sản xuất nước mắm

a) Cá

Nước mắm có thể làm từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau nhưng đặc trưng nhất vẫn là sản phẩm nước mắm làm từ cá Việc chọn lựa cá trong sản xuất có ý nghĩa quan trọng quyết định đến chất lượng của nước mắm thành phẩm sau này

b) Muối

Muối yêu cầu được đưa vào sản xuất phải ít tạp chất có hàm lượng NaCl tối thiểu đạt 85-90% Muối sử dụng làm nước mắm là muối biển thường được sản xuất tại các vùng muối truyền thống như Bà Rịa -Vũng Tàu, Phan Thiết hoặc muối có chất lượng tương đương Muối đưa vào sản xuất phải có thời gian bảo quản 60 ngày

Một số thuật ngữ trong sản xuất nước mắm

- Chượp: là hỗn hợp cá với muối

- Nước bổi: là nước cốt từ cơ thể cá chảy ra

Quy trình công nghệ

Hình 1.1: Sơ đồ quy trình làm nước mắm truyền thống theo phương pháp gài nén

1.1.2.2 Thuyết minh quy trình

1.1.2.2.1 Rửa sạch

Giai đoạn này cũng có khi được bỏ qua do trước khi đánh bắt lên bờ cá đã được rửa qua nước biển rồi

- Đối với cá tươi: Dùng nước biển sạch để rửa cá

- Đối với cá ướp đông: phải rã đông trước rồi tiến hành rửa bằng nước biển sạch

- Đối với cá bị ươn: rửa bằng nước muối 50Be

1.1.2.2.2 Phân loại

- Phân lọai cá bằng phương pháp thủ công

- Phân riêng ra những con nào quá nhỏ hay quá to, loại bỏ cá ươn hỏng nặng

Chiết rút nước bổi

Rửa sạch

Phân loại Trộn muối

Cá

Muối Tạp chất

1.1.2.2.3.Trộn muối

- Thường lượng muối cho vào với tỷ lệ 3 cá: 1 muối

- Đối với từng loại cá khác nhau cũng có khi người ta cho những lượng muối có khác nhau

Bảng 1.6: Lượng muối cần thiết cho từng loại cá

+ nếu nén bằng đá thì đặt đá lên hai cây đòn ngang ấy với sức nặng 25% so với tổng số cá trong thùng

5 Chiết rút nước bổi

- Sau một thời gian, nước bổi chảy ra làm cá xẹp xuống dần nên phải tiếp tục nén xuống nữa và gài ém lại Nước bổi ban đầu do cá tiết ra có màu đỏ nâu, mùi tanh sẽ thoát ra theo một lỗ đục dưới đáy thùng chảy vào thùng hứng bên dưới gọi là thùng trổ

- Sau khi bổ sung chượp cho gần đầy thùng chượp và gài nén, tiến hành bơm nước bổi vào cá và để yên, khoảng ba tháng một lần, người ta kiểm tra xem cá có thiếu muối hay không để bổ sung muối cho kịp lúc Có thể bổ sung thêm bằng cách

rãi thêm lớp muối mặt hoặc tháo nước bổi, cho chạy nước muối qua xác cá chượp rồi bơm nước bổi vào Mỗi lần kiểm tra muối người ta cũng giặt vỉ để đảm bảo vệ sinh cho thùng chượp

- Khi thùng chượp được ngâm từ 6 – 9 tháng, bắt đầu tháo đảo thường xuyên Tháo đảo bằng cách cho nước bổi chảy ra ngoài các trổ, đem nước bổi phơi nắng rồi lại bơm vào thùng chượp Thông thường, mỗi tuần kéo nước ra phơi một lần, buổi sáng kéo ra phơi, buổi chiều kéo vào ngay Lúc này cũng kiểm tra xem chượp đã chín chưa bằng phương pháp cảm quan và cả bằng phương pháp hóa học Nhiệt độ càng cao thì quá trình phân giải thịt cá càng nhanh Nếu để thùng chượp trong nhà lều thì nhiệt độ chỉ khoảng 30 –35oC ở nhiệt độ này, thịt cá phân giải tương đối chậm, chính vì thế, muốn tăng nhiệt độ lên thì đem nước bổi ra phơi nắng Nếu muốn chượp chín nhanh thì phải thường xuyên náo đảo, đồng thời nhiệt độ cao thì thịt cá cũng phân giải nhanh hơn Thời gian ngâm còn tùy thuộc vào mỗi loại cá, dụng cụ chứa đựng, thời tiết… Khi chượp chín thì tiến hành rút nước mắm

- Khi lượng đạm trong thùng chượp chỉ còn rất thấp thì tiến hành phá bã, có thể dùng bã làm phân bón hoặc thức ăn cho gia súc

Bảng 1.7 Đánh giá chất lượng và độ chín ngấu của chượp bằng cảm quan

các thùng chứa cá tạo hương đặc trưng cho nước mắm như cá Cơm, cá Linh, cá Nục… Nếu muốn tăng đạm cho sản phẩm thì cũng dẫn qua các thùng chứa các loại

cá có đạm cao Thông thuờng, nếu các loại nước mắm đặc trưng thì chỉ dùng một loại cá (ví dụ như nước mắm cá cơm thì chỉ dùng cá Cơm), còn nếu không yêu cầu thì các thùng long có thể chứa hơn một loại cá Cách này cho phép ta tạo ra được sản phẩm có tính kinh tế mà có thể sản xuất trái mùa cá

- Ngoài pha đấu các loại nước mắm lại với nhau, để cải thiện màu ta có thể

sử dụng thêm phụ gia như là caramel

7 Đóng chai

Nước mắm sau khi được pha đấu theo đúng độ đạm sẽ qua khâu, đóng chai, dán nhãn, rút màng co, cuối cùng ta sẽ có được nước mắm thành phẩm

1.1.2.3 Một số phương pháp sản xuất nước mắm khác

Thường có hai phương pháp sản xuất nước mắm:

- Phương pháp dài ngày

- Loại được thủy phân bằng các Al.proteaza có mùi kém hơn

- Loại được thủy phân bằng Orientaza thì còn mùi tanh của cá

Các loại enzim này đều hoạt động mạnh trong nồng độ muối thấp, nồng độ muối tăng lên thì khả năng hoạt động của chúng đều giảm Ở nồng độ muối thấp thì xãy ra hiện tượng thối rữa do vi khuẩn vì vậy khi chế biến có thể cho muối nhiều lần và tăng dần nồng độ lên

Nồng độ muối thủy phân khoảng 22-24%, với nhiệt độ 40oC có thể khống chế hoàn toàn vi khuẩn gây thối và vẫn phát huy được tác dụng của enzim tuy đã bị ức chế

1.1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của nước mắm

1.1.2.4.1 Nguyên liệu cá

Tùy thuộc vào loài cá, khu vực sống của cá (cá sống ở tầng trên và tầng giữa như: cá cơm, nục, thu, trích thì cho nước mắm chất lượng cao, cá sống ở tầng đáy cho chất lượng nước mắm không tốt vì chúng ăn bùn, rong rêu), điều kiện nuôi trồng, đánh bắt (cách thức, thời gian đánh bắt), tồn trữ, vận chuyển…

Hàm lượng protein trong cá sẽ ảnh hưởng lớn đến hàm lượng nitơ tổng trong nước mắm sau này Bởi vì protein vừa là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật hoạt động, vừa là cơ chất của các enzim thủy phân có trong nội tạng cá Những loài cá nào có hàm lượng protein cao thì sẽ tạo ra nước mắm có lượng đạm cao

Những loài cá nhiều lipit không thích hợp chế biến nước mắm vì lipit dễ bị oxy hóa sản sinh mùi vị khó chịu cho nước mắm

Hàm lượng khoáng và vitamin trong cá cũng góp phần xây dựng nên dinh dưỡng cho nước mắm thành phẩm

- Hàm lượng và loại vi sinh vật bám trên cá:

Vi sinh vật đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình lên men cá Chúng giúp sản sinh ra mùi vị đặc trưng cho nước mắm

- Cách xử lý nguyên liệu

Trong quá trình chế biến chượp, một trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy quá trình chín của chượp là diện tích tiếp xúc vì sẽ tạo điều kiện tốt hơn nữa cho enzim hoạt động Do đó việc tăng diện tích tiếp xúc là yêu cầu cần thiết, một trong

những nhân tố rút ngắn thời gian chế biến nước mắm Hầu hết enzim thủy phân đều tập trung nhiều ở nội tạng do đó để tăng diện tích tiếp xúc ta dùng các biện pháp cơ học như xay nhỏ, đập dập, cắt khúc, đánh khuấy… khi đó enzim trong nội tạng sẽ phân bố đều trong toàn bộ khối chượp

Cá xay nhỏ tuy có diện tích tiếp xúc lớn nhất nhưng protid cũng dễ bị biến tính nhiều nhất, lượng enzim bị phân tán quá rộng ra cả phần nước Mặt khác cá xay nhỏ sau này rất khó lọc khi kéo rút dễ gây hiện tượng tắc lù

Cá đập dập giữ được hình dạng ban đầu của cá và bên trong cơ thịt đã mềm

ra, tổ chức lỏng lẻo nên enzim dễ ngấm vào toàn bộ cơ thể cá, tế bào bị vỡ màng, nguyên sinh chất ngấm ra tiếp xúc ngay với enzim nên quá trình thủy phân sẽ được nhanh chóng Cá đập dập xương không bị gãy vụn nên khi kéo rút cũng dễ dàng

Cá cắt khúc tuy có tăng diện tích tiếp xúc giữa enzim và cơ chất nhưng không lớn bằng đập dập và xay nhỏ Mặt khác thịt cá còn vững chắc nên enzim khó ngấm vào hơn, chỗ mặt cắt thịt cá tiếp xúc ngay với muối mặn protein dễ bị biến tính

Qua đó ta thấy cá đập dập có ưu điểm hơn cả

Khi nồng độ muối mà quá loãng thì không kiểm soát được sự hoạt động của

vi sinh vật gây sản sinh nhiều đạm thối

Vì vậy ta phải xác định rõ lượng muối cho vào bao nhiêu, số lần, tỷ lệ cá: muối

- Nhiệt độ ướp muối

Thời gian ướp muối cá giảm khi nhiệt độ nâng cao Tuy nhiên cần chú ý nhiệt độ cao sẽ làm tăng tốc sự phát triển vi sinh vật, và quá trình hư hỏng có thể sẽ xảy ra trước khi muối ngấm vào cá

1.1.2.4.3 Khí oxy

Oxy là yếu tố quan trọng quyết định cho lên men hiếu khí hay kỵ khí Quá trình lên men nước mắm xảy ra ban đầu là hiếu khí và gian đoạn về sau là kỵ khí Trong thùng lên men thì ở vùng phía trên bề mặt có nhiều oxy hơn phía bên dưới đáy thùng Vì vậy mà mà quá trình lên men chưa hẳn đã diễn ra như nhau trong toàn

bộ khối chượp Lên men yếm khí sẽ đóng vai trò tạo mùi vị cho nước mắm, vì vậy

mà thường phương pháp gài nén cho chất lượng nước mắm tốt

1.1.2.4.4 Nhiệt độ và thời gian lên men

Nhiệt độ càng cao, thời gian càng lâu thì mức độ thủy phân càng cao, thủy phân càng triệt để Tuy nhiên nhiệt độ cũng không được quá cao mà phải điều chỉnh thích hợp để men hoạt động tốt, ngoài ra để tránh bay hết mùi thơm của nước mắm

Nhiệt độ là yếu tố rất quan trọng để phát huy tác dụng trích cực của các loại enzim Trong quá trình chế biến, khi nhiệt độ tăng thì vận tốc phản ứng sẽ tăng nhưng nhiệt độ cao quá enzim sẽ bị mất hoạt tính (đa số enzim trong cá đều bị mất hoạt tính với nhiệt độ từ 70oC trở đi Trong phạm vi nhiệt độ thích hợp, nếu cứ nhiệt

độ tăng 10oC thì tốc độ thủy phân của enzim tăng từ 1.5-2 lần

Như vậy đối với phản ứng enzim khi nhiệt độ từ thấp tăng lên thì vận tốc thủy phân tăng nhưng nếu vượt quá giá trị tối thích thì vận tốc sẽ giảm

Đối với nhiều enzim thủy phân nhiệt độ hoạt động thích hợp là 30-47oC Nếu nhiệt độ quá cao trên 50oC thì enzim sẽ bị ức chế và nếu tăng lên 70-

90oC enzim sẽ bị tiêu diệt

Nhiệt độ thuỷ phân thích hợp nhất cho các enzim khi chế biến chượp là 36-44oC

Pepsin hoạt động mạnh nhất ở 40-50oC, khi nhiệt độ đạt 56oC hoạt tính enzim pepsin giảm nhiều, trên 56oC bị mất hoạt tính do protein bị biến tính

Tripsin hoạt động mạnh ở nhiệt độ 40-50oC và bị phá hủy ở 70oC

1.1.2.4.5 pH

Trong quá trình lên men, pH có ảnh hưởng lớn đến men hoạt động thủy phân Trong khi phân giải có rất nhiều enzim tham gia cho nên ta phải xem loại enzim nào có nhiều nhất và đóng vai trò chủ yếu trong quá trình thủy phân để tạo môi trường thích hợp cho nó hoạt động Trong đó pepsin và tripsin là 2 enzim chủ yếu

Pepsin hoạt động tốt ở môi trường acid có pH = 1.5-2.2 Môi trường muối mặn cũng như môi trường có muối MgSO4, NH4Cl… môi trường kiềm ức chế sự hoạt động của enzim này

Tripsin giữ vai trò quan trọng nhất hoạt động mạnh ở môi trường pH =8-9, nồng độ muối NaCl cao tripsin cũng hoạt động được

Chượp chế biến bằng phương pháp tự nhiên có môi trường pH = 5.5-6.5 ở môi trường tự nhiên pH = 5.5-6.5 tuy không ưu tiên phát triển loại enzim nào, nhưng cả hai loại enzim chính là pepsin và tripsin đều phát triển được Mặt khác lại

có tác dụng ức chế một phần sự hoạt động của vi sinh vật

1.1.3 Đánh giá chất lượng của nước mắm thành phẩm

Phân hạng: Nước mắm được phân làm 5 hạng:

Đặc biệt - Thượng hạng - Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

1.1.3.1 Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm

Bảng 1.8: Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm [6]

Các chỉ tiêu

Loại nước mắm Ñặc

biệt

Thượng hạng Hạng1 Hạng 2 Hạng 3

Hàm lượng nitơ toàn phần tính 30 25 20 15 10

bằng g/l, không nhỏ hơn

Hàm lượng nitơ amin tính bằng

% so với nitơ tổng, không nhỏ

hơn

Hàm lượng nitơ amoniac tính

bằng % so với nitơ tổng, không

lớn hơn

Hàm lượng acid, tính bằng g/l

Hàm lương muối NaCl, tính

Màu sắc Nâu vàng, nâu vàng đến nâu đỏ, nâu đỏ

Vị

Ngọt đậm của đạm, có

hậu vị rõ

Ngọt đậm của đạm, có hậu vị rõ

Ngọt đậm của đạm,

có hậu vị

Ngọt đậm của đạm, ít hậu vị

1.1.3.3 Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm

Bảng 1.10: Các chỉ tiêu vi sinh của nước mắm [6]

cho phép

1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí, tính theo số khuẩn lạc trong 1ml 104

2 Coliforms, tính theo số khuẩn lạc trong 1ml 10

3 Clostridium perfringens, tính theo số khuẩn lạc trong 1ml 0

4 Escherichia coli, tính theo số khuẩn lạc trong 1ml 0

5 Staphyloccocus aureus, tính theo số khuẩn lạc trong 1ml 0

6 Tổng số nấm men nấm mốc, tính theo số khuẩn lạc trong 1ml 10

1.2 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ỨNG DỤNG

1.2.1 Tổng quan về năng lượng mặt trời:

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm, nhưng ứng dụng năng lượng mặt trời vào các công nghệ sản xuất và trên quy

mô rộng thì mới chỉ thực sự vào cuối thể kỷ 18 và cũng chủ yếu ở những nước nhiều năng lượng mặt trời, những vùng sa mạc Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, năng lượng mặt trời càng được đặc biệt quan tâm

Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời

Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn năng lượng thay thế đang được các nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là nguồn năng lượng mặt trời

Việc tiếp cận để tận dụng nguồn năng lượng mới này không chỉ góp phần cung ứng kịp nhu cầu năng lượng của xã hội mà còn giúp tiết kiệm điện năng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Năng lượng mặt trời có những ưu điểm như: sạch, chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng… Đồng thời, phát triển ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm

phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi trường Vì thế, đây được coi là nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt

1.2.2 Ứng dụng năng lượng mặt trời:

Từ lâu, nhiều nơi trên

thế giới đã sử dụng năng

lượng mặt trời như một giải

pháp thay thế những nguồn

tài nguyên truyền thống Tại

Đan Mạch, năm 2000, hơn

30% hộ dân sử dụng tấm thu

năng lượng mặt trời, có tác

dụng làm nóng nước Ở

Brazil, những vùng xa xôi

hiểm trở như Amazon, điện

năng lượng mặt trời luôn

chiếm vị trí hàng đầu Ngay

tại Đông Nam Á, điện mặt

trời ở Philipines cũng đảm

bảo nhu cầu sinh hoạt cho 400.000 dân

Các ứng dụng năng lượng mặt trời hiện nay bao gồm 2 lĩnh vực chủ yếu Thứ nhất là năng lượng mặt trời được biến đổi trực tiếp thành điện năng nhờ các tế bào quang điện bán dẫn, hay còn gọi là Pin năng lượng mặt trời,

các Pin mặt trời sản xuất ra điện năng một cách liên tục chừng nào còn có bức xạ mặt trời chiếu tới Lĩnh vực thứ hai đó là sử dụng năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt năng bằng cách dùng các thiết bị thu bức xạ nhiệt mặt trời và tích trữ dưới dạng nhiệt năng để dùng các mục đích khác nhau

Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời Trải dài từ vĩ độ 23023’ Bắc đến 8027’ Bắc, Việt Nam nằm trong khu vực

có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao Việt Nam đã có các công trình nghiên

Hình 1.2: Bản đồ phân bố Bức xạ mặt trời

Hình 1.3: Tỷ lệ % ứng dụng NLMT

cứu tiềm năng và khả năng ứng dụng năng lượng mặt trời Theo số liệu của Viện Khoa học Năng lượng - Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam, năng lượng bức xạ mặt trời trung bình toàn quốc là 4- 5kWh/m2/ngày (Dương Duy Hoạt) Tiềm năng năng lượng mặt trời tốt nhất ở vùng Tây Bắc và các vùng từ Thừa Thiên Huế trở vào Nam Vùng Tây Bắc gồm các tỉnh Lai Châu, Sơn La, Lào Cai… và vùng Bắc Trung bộ gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh… có năng lượng bức xạ mặt trời khá lớn, mật độ năng lượng bức xạ mặt trời biến đổi trong khoảng 3-4 kWh/m2/ngày và số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 1800 đến 2100 giờ Vùng Đông Bắc, vùng đồng bằng sông Hồng có tiềm năng thấp nhất Còn ở miền Nam, từ Đà Nẵng trở vào, năng lượng mặt trời rất tốt và phân bố tương đối điều hòa trong suốt cả năm Trừ những ngày có mưa rào, có thể nói trên 90% số ngày trong năm đều có thể sử dụng năng lượng mặt trời dùng cho sinh hoạt Số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 2000 đến 2600 giờ Đây là khu vực ứng dụng năng lượng mặt trời rất hiệu quả

Năng lượng mặt trời hiện nay được ứng dụng chủ yếu là hệ thống cung cấp điện pin mặt trời, hệ thống nấu cơm có gương phản xạ, hệ thống cung cầp nước nóng, chưng cất nước, chạy động cơ nhiệt (động cơ Stirling) và ứng dụng năng lượng mặt trời để làm lạnh là cơ sở cho các đề tài hấp dẫn có tính thời sợ đã và đang được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước nghiên cứu

1.2.3 Năng lượng mặt trời trong sản xuất nước nóng:

Từ xa xưa, trong những phát

minh của mình, loài người chỉ quan

tâm đến công năng của sản phẩm

trong thực tiễn cuộc sống Ngày nay,

khi nguồn tài nguyên thiên nhiên

ngày càng cạn kiệt và tình trạng ô

nhiễm gia tăng đến mức báo động,

người ta lại quan tâm đến sản phẩm

có sự thân thiện môi trường, an toàn và hiệu quả kinh tế cao Khi đó, máy nước nóng từ năng lượng mặt trời được nhiều chuyên gia trên thế giới đánh giá là một trong những “cứu cánh” hàng đầu

Từ đầu những năm 90 của thế kỷ 20, máy nước nóng năng lượng mặt trời nói riêng và các thiết bị dùng năng lượng mặt trời nói chung đã nhen nhóm xuất hiện tại Việt Nam nhưng mới chỉ ở dạng nghiên cứu của các trường đại học hoặc viện nghiên cứu Cuối những năm 90 và đầu năm 2000, máy nước nóng năng lượng mặt trời đã có hình thức thương mại So với các nước phát triển khác trên thế giới thì máy nước nóng năng lượng mặt trời xuất hiện ở Việt Nam khá muộn Nhưng với tình hình phát triển kinh tế hiện nay, đặc biệt sự suy thoái kinh tế tại thời điểm hiện tại, thì máy nước nóng năng lượng mặt trời được coi là một trong những giải pháp tiết kiệm hàng đầu trong đầu tư

Sản phẩm máy nước nóng năng lượng mặt trời tại Việt Nam đa phần là nhập ngoại Những nhà sản xuất như Trung Quốc, Malaysia, Úc, Thái Lan… được các công ty tại Việt Nam ưa chuộng vì tính hợp lý về giá cả Một số thương hiệu mà người tiêu dùng có thể nhận biết ngay đó là Solarhart (Úc), Solar Meru (Malaysia), Solar Heps (Israel), Edwards (Úc) Việt Nam hiện có khoảng 83 công ty chuyên kinh doanh về máy nước nóng năng lượng mặt trời và các sản phẩm, thiết bị dùng năng lượng mặt trời Điều đó cho thấy, tuy xuất hiện trễ nhưng do những ưu điểm nổi trội như tính

an toàn, hiệu quả kinh tế cao và tính thân thiện với môi trường mà máy nước nóng năng lượng mặt trời đã dễ dàng dành được sự đón nhận của nhiều người tiêu dùng Việt Nam

CHƯƠNG II:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

2.1.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu trong công đoạn chê biến nước mắm:

Trên phương diện khoa học, nước mắm là hỗn hợp muối với các axit amin được chuyển biến từ protein trong thịt cá qua một quá trình thuỷ phân có tác nhân là các hệ enzyme có sẵn trong ruột cá cùng với một loại vi khuẩn kỵ khí chịu mặn Trong quá trình sản xuất nước mắm, những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến nước mắm bao gồm:

- Nhiệt độ:

Nhiệt độ càng cao, thời gian càng lâu thì mức độ thủy phân càng cao, thủy phân càng triệt để Tuy nhiên nhiệt độ cũng không được quá cao mà phải điều chỉnh thích hợp để men hoạt động tốt, ngoài ra để tránh bay hết mùi thơm của nước mắm

Nhiệt độ là yếu tố rất quan trọng để phát huy tác dụng trích cực của các loại enzim Trong quá trình chế biến, khi nhiệt độ tăng thì vận tốc phản ứng sẽ tăng nhưng nhiệt độ cao quá enzim sẽ bị mất hoạt tính (đa số enzim trong cá đều bị mất hoạt tính với nhiệt độ từ 70oC trở đi Trong phạm vi nhiệt độ thích hợp, nếu cứ nhiệt

độ tăng 10oC thì tốc độ thủy phân của enzim tăng từ 1.5-2 lần

Như vậy đối với phản ứng enzim khi nhiệt độ từ thấp tăng lên thì vận tốc thủy phân tăng nhưng nếu vượt quá giá trị tối thích thì vận tốc sẽ giảm

Đối với nhiều enzim thủy phân nhiệt độ hoạt động thích hợp là 30-47o

C Nếu nhiệt độ quá cao trên 50oC thì enzim sẽ bị ức chế và nếu tăng lên 70-

90oC enzim sẽ bị tiêu diệt

Pepsin hoạt động mạnh nhất ở 40-50oC, khi nhiệt độ đạt 56oC hoạt tính enzim pepsin giảm nhiều, trên 56oC bị mất hoạt tính do protein bị biến tính

Tripsin hoạt động mạnh ở nhiệt độ 40-50oC và bị phá hủy ở 70o

C

Nhiệt độ thuỷ phân thích hợp nhất cho các enzim khi chế biến chượp là 36-47oC

- Độ pH Độ pH khoảng 5,5 đến 6,5 có tác dụng tốt và ngăn chặn được vi khuẩn gây thối

- Lượng muối Muối cần phải sạch và có lượng vừa đủ không quá mặn để hạn chế sự hoạt động của enzyme và không quá nhạt để có đủ khả năng ức chế của sinh vật gây thối

- Diện tích tiếp xúc Việc tăng diện tích tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất giúp tăng tốc độ phản ứng Theo đó người ta tìm cách tăng khả năng tiếp xúc giữa muối, môi chất và thịt cá có thể thông qua việc đập dập, cắt khúc, náo đảo v.v

Hiện nay với phương pháp chế biến nước mắm cổ truyền trong cả nước nói chung và tại xã Thạch Kim nói riêng đều chủ yếu tập trung và việc nâng nhiệt độ thích hợp cho bể chượp Muối nước mắm theo phương pháp cổ truyền thường chứa trong các thùng chứa rất nhỏ (từ 50 – 200 kg nguyên liệu/thùng) để nâng nhiệt người ta thường giang phơi bể dưới ánh nắng mặt trời, đối với những bể lớn hơn người ta còn dùng phương pháp náo đảo kết hợp với giang phơi Theo đó phần nước được rút ra chứa trong các chậu để phơi dưới ánh nắng mặt trời, sau đó phần nước mắm đó được

đổ trở lại bể chứa vào buổi tối để toàn bộ chượp được ngấm đồng đều ở cùng nhiệt độ

Cả hai phương pháp này có một số hạn chế như sau:

- Hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời thấp do diện tích bề mặt tiếp xúc với ánh nắng mặt trời là nhỏ và không có tính lưu động

- Nhiệt độ nước mắm đạt được là không đồng đều do chỉ phần bề mặt được tiếp xúc với ánh năng mặt trời

- Quá trình phân hủy trong nước mắm chủ yếu là phát triển các vi sinh vật kỵ khí nhưng việc náo đảo theo phương pháp này dẫn đến sự tăng cường quá trình tiếp xúc với không khí, hạn chế sự phát triển của các vi khuẩn này

- Hạn chế khả năng tiếp xúc và đảo trộn đồng đều của nước mắm trong quá trình lên men dẫn đến việc giảm tốc độ phản ứng và tăng khả năng phát triển của vi sinh vật có hại

- Hơi nước bốc hơi làm giảm hàm lượng nước mắm cốt Chất lượng sản phẩm không cao với tổng lượng đạm thu được trên một đơn vị nguyên liệu thấp

- Chi phí công lao động cao cho công tác chiết rút nước mắm để náo đảo và giang phơi

- Ô nhiễm môi trường mạnh do mùi nước mắm bị bốc ra trên khoảng diện tích rộng do nhu cầu giang phơi

- Chịu ảnh hưởng bởi thời tiết Thời gian chế biến nước mắm kéo dài thường đến 12 tháng hoặc hơn cho 1 mẻ nước mắm

2.1.2 Cơ sở lý thuyết trong chế tạo thiết bị làm nước nóng:

Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của năng lượng mặt trời là dùng đế đun nước nóng Các hệ thổng thiết bị cung cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời ngày nay được sử dụng ngày càng nhiều và trong nhiều lĩnh vực khác nhau trến thế giới Ở Việt nam trong những năm gần đây thiết bị cung cấp nước nóng với qui mô hộ gia đình đã được nhiếu cơ sơ sản xuất và đã thương mại hoá, với giá thành có thếchấp nhận được, nên người dân sử dụng ngày càng nhiều

Hệ thống cung cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời có rất nhiều loại khác nhau, nhưng nếu xét theo phạm vi nhiệt độ sử dụng thì ta có thể phân làm hai loại nhóm thiết bị chính, đó là hệ thống cung cấp nước nóng ở nhiệt độ thấp t ≤ 700Cđược ứng dụng rộng rãi trong sinh hoạt gia đình hoặc trong nhà hàng, khách sạn với mục đích tắm giặt, rửa chén bát, hâm nước bể bơi và hâ nóng nước trước luc nấu nhừm tiết kiệ năng lượng và hệ thống cung cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời với nhiệt độ cao t >800C dùng trong các hệ thống lạnh hay sản xuất hơi nước trong các nhà máy nhiệt điện

Trong phạm vi luận văn chỉ nghiên cứu hệ thống cung cấp nước nóng ở nhiệt

độ thấp

2.1.2.1 Hệ thống cung cấp nước nóng có nhiệt độ thấp

Thiết bị chủ yếu của hệ thống này đó là bộ phận hấp thụ bức xạ nhiệt mặt trời sau đây được gọi là Collector

Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Bất cứ vật thể nào mà để dưới ánh nắng mặt trời đề hấp phụ nhiệt và ta có thể cảm nhận được điều đó bằng cách sờ tay vào nó Nhưng bộ góp năng lượng mặt

trời "Collector" được tạo thành bởi các vật liệu mà có thể hấp thụ tốt nhất bức xạ năng lượng mặt trời

Collector hấp thụ nhiệt từ bức xạ mặt trời và truyền nhiệt cho nước (hoặc không khí) chứa trong đó Nước nóng các ống của bề mặt trao đổi nhiệt giản nở và

do đó có thể chuyển động lên phía trên nhờ hiệu ứng Syphong nhiệt rồi đi vào bình chứa, lúc đó nước có nhiệt độ thấp hơn đi từ dưới bình chứa theo ống vào phần dưới của Collector Bằng cách này Collector có thể tập trung hầu hết phần lớn nhiệt từ mặt trời mỗi ngày

Điều quan trọng nữa là Collector phải cấu tạo sao cho để hạn chế sự mất mát nhiệt do quá trình tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh và vào ban đêm khi nhiệt độ môi trường xuống thấp

Hình 2.1: Cấu tạo Collector hấp thụ nhiệt

là cần phải làm sao để có một Collector mà có thể thu nhận càng nhiều nhiệt càng tốt và mất mát nhiệt càng ít càng tốt Không thể có 1 Collector và cũng như một cách lắp đặt nào hoàn hảo về mọi mặt và thích hợp cho mọi đối tượng Trong phạm

vi luận văn này chỉ đưa ra một số lựa chọn cho việc thiết kế và lắp đặt một Collector

mà thỏa mãn một số chỉ tiêu sau: Rẻ nhất, dễ lắp đặt nhất, Hiệu quả nhất

Kích thước của Collector

Việc chọn kích thước cho Collector có liên quan bỏi nhiều yếu tố khác nhau Một trong các yếu tố quan trọng khi xét đến kích thước và trọng lượng của một Collector là nó có thể vận chuyển được đến nơi lắp đặt dễ dàng hay không Các yếu

tố khác cần lưu ý đến nữa là tính sẵn có của các vật liệu khác nhau và với kích thước này sao cho những vật liệu đó có thể kiếm được một cách dễ dàng

Bề mặt hấp thụ

Bề mặt hấp thụ ở đây là

bề mặt trao đổi nhiệt mà một

bên là năng lượng bức xạ mặt

trời được hấp thụ còn bên kia

là môi chất cần nung nóng

Bề mặt hấp thụ dạng ống

hình rắn có thể lắp đặt chỉ cần dùng một vài dụng cụ đơn giản Hệ thống ống

có thể được chế tạo từ bất kỳ dạng ống kim loại nào (sắt, mạ sắt, nhôm, đồng ) Đường kính ống từ 10mm đến 16mm Có thể dùng 1 - 2m2

cho một thiết bị hấp thụ Ống hình rắn có thể được uốn cong bằng máy uốn, nếu máy uôn ông không sẵn

có thì các ống có thể được uốn bằng tay Để uốn cong dễ dàng, nên dùng cát khô, đổ đầy vào óng rồi nút lại bằng nút gỗ để uốn

Sau khi uốn ống xong, đặt ống nằm trên tấm kim loại ỏ đó có khoan các lỗ 2 bên ống, khoảng cách các lỗ là 15cm, nếu không có khoan thì các lỗ có thể tạo bằng đinh, sợi dây kim loại được xâu qua từng cặp lỗ và quanh ống đến khi nó được gắn vững chắc vào tấm hấp thụ Tấm hấp thụ có thể là các dải kim loại và được gắn vào

bề mặt hấp thụ bằng cách đan xen vào nhau

Ống hình rắn còn có thể được hàn liên tục vào tấm hấp thụ, cách làm này mất nhiều công và vật liệu hơn

Việc lắp đặt bề mặt hấp thụ dạng dãy ống cần phải dùng nhiều dụng cụ, nhiều thời gian và công hơn so với loại ống hình rắn

Nếu các khớp nối chữ T sẵn có và không đắt lắm thi đoạn nối giữa các ống góp

và ống dọc được hàn vào khớp chữ T, nếu không sẵn có và đắt thì khoan ở các ống góp một số lỗ có đường kính bằng đường các ống dọc và nối chúng vào Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mà các ống dọc và các ống góp được hàn điện hay bằng cách hàn khác (hàn thiếc, hàn đồng )

Các ống dùng làm ống dọc có thể có đường kính trong là 10mm đến 16mm

nếu các ống dọc mà có đường kính trong 10 - 12mm thì các ống góp cần giới hạn là 21mm, còn ống dọc có đường kính là 16mm thì ống góp bằng 26mm Với các bộ hấp thụ rất rộng thì đường kính của óng góp có thể lớn hơn Khi quyết định đường kính ống để làm ống góp cũng như ống dọc thì cần chú ý đến độ sẵn có và giá thành của chúng trên thị trường

Nói chung loại này cũng có 3 cách gắn các ống với tấm hấp thụ nhiệt như trường hợp ống hình rắn: Với vòng dây kim loại hoặc đan vào các ống những dãi tấm hấp thụ hoặc Hoặc hàn

Trong trường hợp bề mặt

hấp thụ được chế tạo bằng các

tấm, nước không chảy trực

tiếp giữa 2 tấm được hàn với

nhau

Toàn bộ bề mặt của

tấm hấp thụ, đốt nóng trực

tiếp nước và dẫn nhiệt đến

môi trường chất chứa trong

đó Để chế tạo loại này thường dùng 2 tấm tôn hàn với nhau

Các nghiên cứu về các dạng bề mặt hấp thụ kết luận rằng:

1 Loại bề mặt hấp thụ dạng dãy ống có kết quả thích hợp nhất về hiệu suất, giá thành cũng như công và năng lượng cần thiết Tuy nhiên nếu trường hợp chú trọng đến giá thành và sự thuận tiện của quá trình lắp đặt thì có thể dùng dạng ống hình rắn Bề mặt hấp thụ dạng tấm cũng có kết quả tốt tương đương dạng dãy ống nhưng đòi hỏi nhiều công và khó lắp ráp hơn

2 Dùng vòng dây kim loại để gắn ống vào tấm hấp thụ không tốt bằng kiểu đan xen Hàn thì tốt hơn nhưng tốn nhiều công cũng như năng lượng

3 Các ống cách nhau trong khoảng 10 - 15 cm là thích hợp nhất về giá thành cũng như khả năng hấp thụ Nhưng nếu chú trọng tất cả cho hiệu suất thì có thể dùng với khoảng cách ngắn hơn

4 Đồng là vật liệu tốt để làm tấm hấp thụ nhưng giá thành cao, với điều kiện ở Việt Nam nên dùng thép là hiệu quả nhất