Công nghệ chế biến bột cá bằng phương pháp chiết

Nguyên liệu sản xuất bột cá chăn nuôi Trong sản xuất bột cá chăn nuôi thường tận dụng các loại cá kém giá trị không dùng cho việc chế biến các sản phẩm cao cấp khác như: cá nhỏ, cá kém c

MỤC LỤC

CHƯƠNG I NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BỘT CÁ

1.1 Khái quát chung về bột cá

Bột cá được sản xuất từ các nguyên liệu thuỷ sản khác nhau, chẳng hạn với các phế liệu, cá kém giá trị ta được bột cá chăn nuôi, với cá có giá trị ta được bột cá thực phẩm Từ bột cá có thể chế biến thành các sản phẩm cao cấp khác hoặc dùng bột cá để làm giàu thêm lượng đạm, axit amin cần thiết cho các sản phẩm thực phẩm dùng trực tiếp cho người tiêu dùng

1.1.1 Bột cá chăn nuôi.

Cùng với sự phát triển của công nghệ chế biến thực phẩm thuỷ sản, công nghệ sản xuất bột cá chăn nuôi ngày càng phát triển Bởi lẽ: từ công nghệ chế biến thuỷ sản tạo ra nguồn phế liệu khá dồi dào, sản lượng cá tạm ngày càng tăng cao, chiếm 2/3 tổng sản lượng chung Các nước phát triển công nghiệp đòi hỏi tiêu thụ một lượng lớn

về bột cá chăn nuôi

Việc sản xuất bột cá chăn nuôi có ý nghĩa kinh tế rất lớn, bởi vì công nghệ này

đã tận dụng được nguồn phế liệu và thuỷ sản kém giá trị tạo nên sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp lượng đạm dễ tiêu hoá cho động vật nhằm phát triển chăn nuôi cung cấp trứng, sữa, thịt cho con người

Bột cá là sản phẩm giàu đạm, chứa từ 47-85% là đạm tổng số, trong đó đạm tiêu

hoá và hấp thu là 80 + 95% tuỳ thuộc vào phương pháp chế biến và nguyên liệu ban

đầu Khi đó đạm tiêu hoá của bột thực vật chỉ đạt từ 30 40% đạm tổng số

Protein của bột cá là protein hoàn hảo, vì chúng chưa đủ các axit amin không thay thế và có tỉ lệ cân đối với các axit amin Hàm lượng một số axid amin trong bột cá chăn nuôi với các chế phẩm chăn nuôi khác được thể hiện như sau:

- Ngoài thành phần Protein, bột cá còn chứa nhiều các Vitamin như: Bi, B2, B3, B12,

PP, A, D và các nguyên tố khoáng đa lượng: P, Ca, Mg, Na, K, , vi lượng: Fe, Cu,

Co, I2,

- Bột cá có hệ số tiêu hoá cao bởi lẽ chứa nhiều đạm dễ hoà tan và hấp thu Bột

cá ở dạng khô nên còn là nguồn thức ăn dự trữ cho động vật nuôi trong năm

1.1.2 Bột cá thực phẩm.

Bột cá thực phẩm là sản phẩm giàu đạm, chứa nhiều đạm dễ tiêu hoá, các vitamin, các nguyên tố khoáng đa lượng, vi lượng và các chất hoạt động sinh học khác Bột cá thực phẩm rất cần thiết cho con người, được tiêu hoá nhanh trong cơ thể sống Bột cá thực phẩm được phát triển rất mạnh ở các nước, hầu hết các nước tiên tiến đều có nhiều công ty sản xuất bột cá thực phẩm dùng cho nội địa và xuất khẩu Bột cá thực phẩm được dùng để bổ sung vào các sản phẩm như: xucxic, dăm bông, pate, chả giò, kamboko, bột canh, bột cháo, mì sợi và thực phẩm cho trẻ em, người ăn kiêng, người già yếu

Theo các chuyên gia FAO tiêu chuẩn bột cá thực phẩm cần đạt được những cơ bản sau:

STT

Các sản phẩm chăn nuôi

Hàm lượng axit amin (g/kg)

Bảng 1-1 Hàm lượng axit amin trong một số sản pham chăn nuôi.

NTS > 70%

Độ ẩm < 10%

Lipid < 0.5%

NaCl < 1.5%

Lyzin > 6.5%

Ở Mỹ bột ác thực phẩm được sản xuất bằng phương pháp chiết, sản phẩm chứa 70-80% protein, chất béo không quá 1%, hoàn toàn không có mùi tanh, tỉ lệ tiêu hoá không dưới 90% Hàm lượng các axit amin (% so với toàn bộ protein) là: Lyzin 9.5, Tryptophan 0.9, Arginin 3, Cystein 1; hàm lượng nước < 8%; chất béo < 0.4%; canxi 18%; kích thước hạt phải đi qua mắt sàng có đường kính 1.47 pm Màu sắc từ nâu nhạt đến trắng

Bột cá thực phẩm Canada có màu trắng, không mùi, nước chiếm 2 3%, canxi 2 5% (chủ yếu là photphat canxi) chất béo có ít không đáng kể, protein đạt 94 98% (so với chất khô)

Nhật Bản thường dùng phương pháp chiết để sản xuất bột cá thực phẩm, ngoài ra Nhật Bản còn dùng phương pháp thuỷ ngân để sản xuất và thu được sản phẩm bột cá giống sữa

Trung Quốc đã nghiên cứu sản xuất bột cá thuỷ phân để cung cấp cho những người bị mắc bệnh đường ruột, dinh dưỡng kém

Ân Độ cũng đã sử dụng các loại cá có giá trị sử dụng kém chế biến thành sản phẩm bột cá thuỷ phân giàu đạm cần thiết cho con người

1.2 Nguyên liệu sản xuất bột cá và phương pháp bảo quán

1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bột cá chăn nuôi

Trong sản xuất bột cá chăn nuôi thường tận dụng các loại cá kém giá trị không dùng cho việc chế biến các sản phẩm cao cấp khác như: cá nhỏ, cá kém chất lượng.v v Ngoài ra cần sử dụng triệt để các phế liệu của các công nghệ chế biến khác

Để chọn qui trình phù hợp nhằm nâng cao chất lượng của bột cá sản phẩm, người

ta thường phân chia nguyên liệu sản xuất bột cá và dầu cá thành hai loại thao hàm lượng lipid có trong đó:

+ Loại nguyên liệu béo: có hàm lượng lipid > 3%

+ Loại nguyên liệu gầy: có hàm lượng lipid < 3%

Nguyên liệu thủy sản thường có tính chất mùa vụ và lại rất mau ươn thối nên việc bảo quản nguyên liệu để đảm bảo chất lượng sản phẩm và tiến độ sản xuất đều đặn là vấn đề quan trọng Sau đây là phương pháp bảo quản nguyên liệu trong sản xuất bột cá chăn nuôi và dầu cá

1.2.2 Phương pháp bảo quản

1.2.2.1 Bảo quản lạnh

Phương pháp bảo quản lạnh là có thể sử dụng kho lạnh, nước đá để bảo quản Nhiệt độ lạnh sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc của protein, enzym và protein của màng vi sinh vật, làm chậm quá trình trình phân giải và phân hủy của nguyên liệu Bảo quản bằng nước đá với nhiệt độ 0 - 2 oC có thể giữ tươi được 3 - 5 ngày Để tăng khả năng làm lạnh của nước đá có thể dùng hỗn hợp nước đá và muối ăn để bảo quản

Phương pháp bảo quản lạnh chỉ thực hiện trong thời gian ngắn, nếu có kho lạnh

và thùng cách nhiệt thì có thể kéo dài thời gian bảo quản hơn Chất lượng bột cá thu được sẽ khá hơn

1.2.2.2 Bảo quản bằng muối ăn.

Muối ăn có tác dụng phòng thối trên phương diện muối ăn ức chế hoạt động của enzym và vi sinh vật Đối với enzym, muối ăn tham gia vào liên kết của protein enzym gây đông vón protein và cấu trúc trung tâm hạot động của enzym bị thay đổi Khả

năng kết hợp với cơ chất bị yếudần, lúc đó enzym bị ức chế hoạt động

Đối với vi sinh vật, muối ăn tạo nên áp suất thẩm thấu lớn, làm cho vi sinh vật bị teo nguyên sinh do nước từ trong tế bào vi sinh vật đi ra ngoài Đồng thời, muối ăn còn làm thây đổi cấu trúc protein màng tế bào vi sinh vật Mặt khác, trong nước muối bão hòa chứa rất ít oxy, mà vi sinh vật gây thối thì thuộc loại hiếu khí, đời sống của nó rất cần oxy Với các lý do trên đã lý giải vì sao muối ăn có tác dụng phòng thối và được dùng trong bảo quản nguyên liệu

Ưu điểm của phương pháp này là rẻ tiền, tiện lợi, thiết bị đơn giản Nhược điểm

là bột cá có vị mặn, khả năng hút ẩm cao.Trước khi sản xuất phải ngâm cho nhạt muối cho nên hao tổn nhiều các chất dinh dưỡng Việc cô đặc dịch ép khó khăn

1.2.2.3 Bảo quản bằng axit.

Axit được dùng để bảo quản nguyên liệu bột cá chăn nuôi phổ biến ở các nước như: Đan Mạch, Liên Xô cũ, Nhật Bản.v v Tác dụng của axit là phân ly cho prôtn H+ làm thay đổi pH môi trường ức chế hoạt động của enzym và vi sinh vật

Các axit thường dùng là HCl, H2SO4, HCOOH Hàm lượng axit tinh khiết được dùng tùy theo từng loại nguyên liệu

Chú ý: các axit có bán trên thị trường có nồng độ thay đổi, do vậy khi sử dụng phải quy về lượng nguyên chất và phải theo những tiêu chuẩn của ngành về việc sử dụng liều lượng của những loại axit này

1.2.1.4 Bảo quản bằng PeSunfit.

- Pesunfit Kali và Pesunfit Natri sẽ phân tích tạo thành SO2 có tác dụng ức chế hạot động của vi sinh vật

- Lượng dùng trung bình là 2% so với nguyen liệu, về mùa hè lượng Pesuníit có thể tăng lên 1%

- Cách tiến hành: Cân lượng Pesunfit cần dùng tính theo đô tinh khiết 100% Trộn đều với nguyên liệu theo tỉ lệ qui định rồi cho vào các thùng bảo quản, dậy kín, để nơi khô ráo thoáng mát tránh ánh nắng Thời gian bảo quản 8 - 10 tháng Lượng Pesunfit giảm dần theo thời gina bảo quản, bởi lẽ chúng thường phân tích thành SO2 và bay đi Lượng SO2 làm cho nguyên liệu có mùi hôi, nhưng khi sản xuất bột cá qua công đoạn hấp, sấy thì SO2 bay hơi khá mạnh nên chất lượng bột cá vẫn đảm bảo

Nguyên liệu sản xuất bột cá thực phẩm bao gồm các loại cá không chứa độc tố Yêu cầu nguyên liệu tươi nguyên, không chứa dấu hiệu ươn thối Nguyên liệu tốt nhất

là ở dạng tươi hoặc bảo quản đông, bảo lạnh sơ bộ, bảo quản bằng đóng hộp thanh trùng Còn các bảo quản khác không cho phép

Ở Liên Xô cũ thường dùng các loại cá như: cá trích, cá nục nhỏ, cá nhám, cá mập, cá bống.v v Ở Nhật Bản thường sử dụng cá ngừ, cá thu.v v Nam Mỹ thường

sử dụng cá loại gầy vì loại cá này không thích hợp cho sản phẩm đồ hộp

CHƯƠNG 2 SẢN XUẤT BỘT CÁ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT

2.1 Khái niệm cơ bản trong quá trình chiết

Khuếch tán phân tử: khuếch tán phân tử là sự di chuyển lẫn nhau giữa các

phân tử khác nhau Cường độ về lực phân tử của dầu tương tự như cường độ lực của phân tử dung môi, do đó bề mặt phân cách giữa chúng khó tồn tại Khi dầu vừa tiếp xúc với dung môi thì lập tức bắt đầu hỗn hợp vào nhau Chuyển động nhiệt của bản thân phân tử dầu cho là di chuyển vào dung môi, mặt khác phân tử của dung môi vào trong dầu

Quá trình di chuyển lẫn nhau đó do sự chuyển động nhiệt của phân tử dầu và dung môi, trước hết là ở bề mặt của hai loại dịch thể Ở hai bên của mặt tiếp xúc, số phân tử bên dầu tương đối nhiều (vùng đậm đặc) và phân tử ở bên dầu tưong đối ít (vùng tương đối loãng), lúc này tạo ra sự chênh lệch nồng độ dầu

Sự chênh lệch về nồng độ càng lớn thì lực khuếch tan của phân tử dầu từ vùng

nồng độ cao tới nồng độ thấp càng lớn Bề mặt khuếch tán càng lớn lượng vật chất khuếch tán theo hướng này trong một đơn vị thời gian càng nhiều

Trong thực tế, quá trình khuếch tán khi chiết không ổn định (nồng độ có thay đổi) do đó công thức này phản ảnh sự ảnh hưởng của các nhân tố trong quá trình khuếch tán Hệ số khuếch tán D là lượng vật chất đi qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian Gradien nồng độ = 1 Nói một cách chính xác, hệ số khuếch tán của vật chất là đặc tính vật lý do khả năng thẩm thấu của chất đó trong môi trường khuếch tán (ở điều kiện nhiệt độ nhất định)

Hệ số khuếch tán trong dung dịch lơn hay nhỏ do nhiệt độ, độ nhớt của môi trường khuếch tán, độ lớn của phân tử chất khuếch tán quyết định

Nâng cao nhiệt độ có thể làm tăng chuyển động của phẩn tử Do nguyên nhân

đó, nhiệt độ càng cao hệ số khuếch tán càng lớn, đồng thời tăng cao nhiệt độ có thể làm độ nhớt của môi trường Độ nhớt càng thấp thì sức cản do sự vận động của các phân tử chất khuếch tán càng nhỏ do đó, hệ số khuếch tán càng lớn Từ đó ta thấy rằng tăng nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc độ khuếch tán là có liên quan tới 2 nhân tố sau:

-Làm mạnh sự chuyển động nhiệt của phân tử

-Hạ thấp độ nhớt của chất môi giới

Phân tử của chất khuếch tán càng lớn, sức cản đối với môi trường càng lớn, tốc

độ chuyển động nhiệt của có càng thấp Do đó phân tử của chất khuếch tán càng nhỏ,

hệ số khuếch tán càng lớn

Tóm lại, hệ số khuếch tán thay đổi theo nhiệt độ, độ nhớt của dung

môi và độ lớn của phân tử

Khuếch tán đối lưu: là hình thái chuyển di vật chất trong dung dịch ở các

phạm vi nhỏ

Sự chênh lệch về nồng độ rất quan trọng đối với sự khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử: nồng độ chênh lệch càng lớn thì hiệu suất chuyển di từ vùng nồng

độ cao tới nồng độ thấp càng cao Như vậy ta có thể thấy rõ ràng phương trình khuếch tán đối lưi cũng giống như khuếch tán phân tử có liên quan tới chênh lệch về nồng độ, trạng thái bề mặt.v v

Phương trình cơ bản khuếch tán đối lưu như sau:

dS = -fiFdc.ẩT

dS, F, dc và dT cũng có ý nghĩa giống như trong công thức khuếch tán phân tử,

p là biểu thị hằng số tốc độ khuếch tán đối lưu

Phương trình này cũng giống như phương trình khuếch tán phân tử, nó chỉ

chính xác trong quá trình khuếch tán ổn định Thực tế quá trình chiết không phải là một quá trình khuếch tán ổn định Do đó, công thức trên đât cũng chỉ chính xác trong từng thời điểm nhỏ cảu quá trình chiết

Hằng số tốc độ khuếch tán là biểu thị lượng vật chất chuyển di khi sự chênh lệch về nồng độ một đơn vị diện tích bề mặt và trong một đơn vị thời gian (ở đây là lượng dầu) hằng số này do cường độ của đối lưu quyết định

Trong khuếch tán phân tử, sự chuyển di của vật chất nhờ vào động năng của chuyển động nhiệt phân tử trong khuếch tán đối lưu sự di chuyển vật chất là nhờ năng lượng bên ngoài dẫn tới Trong quá trình khuếch tán đối lưu cũng xảy ra với khuếch tán phân tử

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xuất chiết

2.2.1 Điều kiện cần thiết cho việc phân ly dầu.

2.2.1.1 Hình thái, tính chất và cấu tạo tổ chức của nguyên liệu.

Bề mặt tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu càng lớn hiệu quả chiết càng cao Tuy nhiên không nên nghiền nhỏ nguyên liệu thành bột vì những hạt nguyên liệu ở trạng thái bột dễ bị vón lại làm thu nhỏ diện tích tiếp xúc Mặt khác các hạt bụi dễ bị tổn thất làm giảm sản lượng bột cá và rất khó phân ly dầu

Yêu cầu nguyên liệu ở trạng thái xốp là tốt nhất, do vậy cá trước khi chiết dầu thường phải hấp, ép để làm vỡ tế bào và làm dập xốp thịt cá

2.2.1.2 Sự chênh lệch nồng độ dầu ở trong nguyên liệu và dung môi phải lớn.

Muốn tạo được điều kiện này phải tạo ra những yếu tố sau:

- Nguyên liệu chiết phải có năng lực hút nhỏ nhất đối với dung môi để tạo ra nồng độ dầu trong dung môi phía trong nguyên liệu càng cao để các phân tử dầu khuếch tán đi ra càng mạnh

- Lợi dụng nguyên lý ngược dòng của dung môi và nguyên liệu để nâng cao độ chênh lệch về nồng độ (trong chiết liên tục) Hoặc phải thay dung môi chiết nhiều lần (trong chiết gián đoạn)

- Tỉ lệ của dung môi so với nguyên liệu phải lớn Tuy vậy, cũng chỉ lớn ở mức hợp lý vì nếu tỉ lệ lớn quá sẽ là cho nồng độ dung dịch dầu rút được thấp, gây khó khăn cồng kềnh trong sản xuất

2.2.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết và tốc độ lưu động của dung môi.

Khi nhiệt độ tăng đến giới hạn cho phép, tốc độ hoà tan của dầu tăng vì các lý do: + Khi nhiệt độ tăng tốc độ chuyển động nhiệt phân tử của dung môi

và dầu (tăng tốc độ khuếch tán phân tử)

+ Độ nhớt dung dịch giảm làm tăng hệ số khuếch tán D, do đó vận tốc khuếch tán tăng lên

Khi tốc độ lưu động của tăng thì hiệu quả chiết tăng vì 2 lý do sau đây:

+ Làm giảm thấp độ dày của lớp mặt giới hạn

+ Tăng tốc độ khuếch tán đối lưu

Tuy nhiên tốc độ đối lưu tăng đến mức độ hợp lý, nếu quá nhanh sẽ làm hao tổn các chất dinh dưỡng của hạt bột cá và có thể còn ảnh hưởng đến hiệu suất chiết

Sau công nghệ chiết, trong nguyên liệu còn lại một lượng dung môi chứa dầu làm

hạ thấp lượng dầu phân ly

Để làm hạn chế yếu tố này cần thực hiện các biện pháp là cố gắng làm giảm khả năng hấp phụ dung dịch chiết của nguyên liệu, sau khi kết thúc chiết phải phân ly triệt để dung dịch chiết có trong nguyên liệu (thực hiện ép)

2.2.1.3 Ảnh hưởng của hàm lượng nước có trong nguyên liệu.

Sự tồn tại của một lượng nước lớn trong nguyên liệu sẽ làm giảm hiệu quả chiết

Do vậy nguyên liệu cần được sấy khô sơ bộ trước khi chiết Mức độ sấy khô đến mức

độ nào phải căn cứ vào 2 mặt kỹ thuật và kinh tế để xét Khi dùng thịt cá có hàm lượng nước khác nhau, dùng benzen để chiết ở cùng nhiệt độ, thời gian

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng, tỉ lệ nước trong nguyên liệu trong phạm vi từ 0

- 15% thì lượng dầu rút được gần như nhau, hàm lượng nước từ 8 - 9% lượng dầu rút được cao nhất Các nhà máy sản xuất bột cá và dầu cá áp dụng phương pháp chiết hàm lượng nước trong nguyên liệu thường là trên dưới 20%

Thời gian chiết liên tục: nói chung thời gian chiết liên tục phải dài, nhưng tốc độ chiết phải giảm dần theo thời gian chiết kéo dài, khi thời gian kéo dài tới hạn độ nhất định lượng tăng lên của dầu phân ly được không lớn, do đó nếu thời gian chiết quá dài thì mất ý nghĩa thực tế Mặt khác, thời gian chiết liên tục mà quá dài sẽ làm giảm năng lực sản xuất của máy chiết

2.3 Quy trình sản xuất bột cá bằng phương pháp chiết

2.3.1 Thao tác quá trình chiết.

Có thể thực hiện được bằng một trong các phương pháp chiết tùy theo điều kiện thiết bị Nguyên liệu vào xong đậy kín lại, sau đó mở van 2 để cho dung môi chảy từ trên xuống bộ phận chiết dung môi cho chảy từ từ để cho nguyên liệu ngập hết

Dung dịch chiết sau khi chảy từ trong bộ phận chiết ra qua đường 10 đến bộ phận chưng 11 hoặc tới bộ phận chứa 12, dung dịch rút loãng chảy từ đường 13 về bộ phận chiết để chiết nguyên liệu mới vào