PHẦN II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
PHẦN 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.3 Nội dung 3: Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất thức
3.3.1 Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ phối trộn nguyên liệu, tạo viên và
Các quá trình trộn trong quy trình sản xuất thức ăn nuôi tôm hùm bông và tôm hùm xanh được thực hiện theo sơ đồ trong hình 3.22 và 3.23.
pH
111
Hình 3.22: Sơ đồ quá trình trộn trong sản xuất thức ăn nuôi tôm hùm
Hình 3.23: Bộ phận cấp liệu
Quá trình trộn trong dây chuyền công nghệ được chia làm 3 giai đoạn.
Giai đoạn 1 là giai đoạn trộn các nguyên liệu chính sau khi nghiền sơ bộ, trộn lần hai và sau đó là quá trình trộn ẩm trước khi tạo viên.
Nguyên liệu: chuẩn bị nguyên liệu gồm các thành phần bột cá Peru, bột đầu tôm, bột đậu nành, bột mì, dầu mực, dầu đậu nành, cholesterol, vitamin premix, khoáng premix, và một số thành phần khác theo công thức thức ăn.
Nghiền mịn
Sấy, sàng Ép đùn, tạo
viên/cắt Trộn ẩm Trộn lần 2/VL,
dầu
Trộn sơ bộ/lần 1 Cân
Nguyên liệu
Thành phẩm Phụ gia,
premix, chất bảo quản,…
Hơi nướ c nóng
112
Cân nguyên liệu: các nguyên liệu được xác định khối lượng tương ứng với thành phần và tỷ lệ trong công thức thức ăn.
Trộn lần 1 (trộn sơ bộ): Các thành phần thức ăn có thể chia làm hai nhóm chính là nhóm đa lượng và vi lượng. Trong lần trộn thứ nhất, các nguyên liệu có kích thước và khối lượng lớn bao gồm bột cá Peru, bột đầu tôm, bột đậu nành, bột mì sẽ được trộn với nhau trong thời gian 5 phút thu được một hỗn hợp. Sau đó, tiến hành nghiền mịn hỗn hợp nguyên liệu trên.
Hình 3.24: Hỗn hợp nguyên liệu trộn lần 1
Trộn lần 2 (trộn vi lượng): Trong công đoạn này, các thành phần vi lượng dạng khô như vitamin và khoáng premix được trộn với hỗn hợp các thành phần đa lượng trong lần trộn 1, thời gian trộn là 5 phút. Các thành phần trên sau đó được trộn với thành phần lỏng là dầu đậu nành, dầu mực và cholesterol trong thời gian 5 phút.
Hình 3.25: Hỗn hợp nguyên liệu được trộn thêm hỗn hợp các chất vi lượng Trộn ẩm: sau khi trộn xong lần 1 và 2, tiến hành trộn ẩm hỗn hợp vừa tạo được bằng cách bổ sung nước và hơi nước trong thời gian 30 giây. Lượng nước bổ sung vào hỗn hợp nguyên liệu theo tỷ lệ 20 – 25% về khối lượng.
113
Hình 3.26: Hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào trộn ẩm
Từ quy trình này có thể thấy rằng, công đoạn trộn lần 1 là trộn các thành phần nguyên liệu cung cấp protein, cacbohydrate, phụ gia có khối lượng lớn.
Nguyên liệu được cân và đưa vào thùng trộn. Sau khi đã cho đầy đủ thành phần nguyên liệu chính thì hỗn hợp nguyên liệu được trộn tự động theo thời gian cài đặt. Trộn lần 1 có tác dụng làm cho nguyên liệu phân tán đồng đều trước khi đưa vào máy nghiền, thời gian trộn 3 - 7 phút tùy thuộc vào khối lượng thức ăn và kích thước viên thức ăn cần sản xuất. Quá trình trộn lần 2 được thực hiện trong thùng trộn vít ngang. Tại đây phụ gia, premix vitamin, khoáng được đưa vào trục vít khuấy, đảo trộn, phân bố đồng đều các vật liệu và tạo sự đồng nhất các thành phần trong nguyên liệu. Kích thước viên thức ăn càng nhỏ thì thời gian trộn phải tăng để hỗn hợp nguyên liệu được đồng nhất, dinh dưỡng phân tán đều. Thời gian trộn lần 2 trong khoảng 5 – 8 phút.
Kết quả quan sát cho thấy, sau khi trộn khoảng 5 phút, các thành phần nguyên liệu có sự phân tán tốt nhất, thời gian này có thể dao động từ 3 – 8 phút vẫn thu được hỗn hợp có sự đồng đều cao về thành phần nguyên liệu. Nguyên nhân là do các nguyên liệu đã qua phối trộn ở giai đoạn 1 và giai đoạn nghiền, các thành phần có kích thước lớn sau khi trộn đều và nghiền sẽ được trộn với thành phần có kích thước nhỏ nhằm đảm bảo sự đồng đều. Tuy nhiên, các quan sát còn cho thấy, khi gia tăng thời gian trộn lên trên 10 phút thì xảy ra hiện tượng quá trộn. Lúc này, các hạt vật liệu mịn và khối lượng nặng sẽ có xu hướng tiếp cận phần đáy thiết bị trộn, phần nhẹ hơn sẽ nằm ở phía trên. Hiện tượng này phổ biến và được lưu ý trong quá trình sản xuất thức ăn công nghiệp.
114
3.3.1.2. Quá trình tạo viên trong sản xuất thức ăn tôm hùm
Nguyên liệu sau khi trộn có độ ẩm khoảng 11 - 15% được chuyển qua thiết bị cấp liệu rồi chuyển qua thiết bị hấp, tại đây khối bột được cấp hơi, nước để hấp và làm hồ hóa, nhiệt độ hấp được duy trì ở mức 900C, áp suất 5 kg/cm2 trong thời gian 0,5 – 1,0 phút. Khối bột sau đó được chuyển qua thiết bị tạo viên. Bột được đưa vào khoảng trống giữa các con lăn và khuôn vòng và được ép để tạo viên qua các lỗ khuôn nhờ các con lăn và được cắt bởi dao cắt cố định, kích thước viên thức ăn được điều chỉnh bởi tốc độ quay của khuôn ép.
Hình 3.27: Thiết bị tạo viên thức ăn nuôi tôm hùm
= 2,0 mm = 2,8 mm = 3,5 mm
= 5,0 mm = 7,0 mm = 10,0 mm Hình 3.28: Các kích cỡ lỗ khuôn ép viên thức ăn
Viên thức ăn tạo thành được đưa qua thiết bị hấp chín ở nhiệt độ khoảng 85 - 950C, trong thời gian khoảng 20 phút rồi chuyển qua quá trình sấy. Các
115
thông số kỹ thuật của thiết bị tạo viên thức ăn nuôi tôm hùm được thể hiện ở bảng 3.45.
Bảng 3.45. Các thông số kỹ thuật của thiết bị tạo viên thức ăn tôm hùm
STT Thông số thiết bị Số liệu Ghi chú
1 Xuất xứ Việt Nam
2 Kiểu tạo viên Ép, nén viên
3 Motor (KW) 23
4 Tốc độ trục vít (vòng/phút) 330 - 360
5 Năng suất (kg/h) 100
6 Nhiệt độ (0C) 85 - 95
7 Thời gian (phú t) 1 - 2
8 Nhiệt độ vùng ép (0C) 100 Trước khuôn ép 9 Nhiệt độ sau tạo viên (0C) > 90 Sau khi tạo viên 10 Độ ẩm sản phẩm sau khi ủ (%) 19-20
11 Kích thước khuôn (m) 0,3
12 Tốc độ cấp liệu (kg/h) 100 - 150
13 Độ trương nở 1
3.3.1.3. Ảnh hưởng của độ ẩm vật liệu tại thiết bị hấp đến khả năng tạo viên và độ bền trong nước của viên thức ăn tôm
Tiến hành nghiên cứu với thức ăn nuôi tôm hùm bông và tôm hùm xanh với kích cỡ viên thức ăn từ 2,0 – 10,0 mm. Xác định hàm lượng ẩm thích hợp tại thiết bị hấp, trộn ẩm đến khả năng tạo viên và độ trương nở của viên thức ăn.
Nâng nhiệt độ khối bột lên 85oC, thời gian lưu khoảng 1 phút.
Số liệu phân tích cho thấy ở độ ẩm của khối nguyên liệu trong khoảng từ 20 – 25% đáp ứng được yêu cầu về khả năng tạo viên và độ bền trong nước (bảng 3.46). Ở độ ẩm cao sẽ xảy ra quá trình nhão của khối bột, dẫn đến làm giảm lực ma sát, khối bột bị ép qua khuôn tạo viên dễ dàng và độ ẩm sau khi tạo viên cao. Do đó, sẽ mất nhiều năng lượng cho quá trình sấy khô, đồng thời do bị mất nhiều nước trong quá trình sấy sẽ làm biến dạng hình dạng của viên thức ăn và bề mặt thô ráp và tỷ lệ vụn nát cao. Ngược lại, ở độ ẩm thấp dẫn đến làm tăng lực ép tạo viên và lượng nước không đủ để làm chín, hồ khóa khối bột nên sẽ dẫn đến làm giảm độ bền trong nước của viên thức ăn.
116
Bảng 3.46. Ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng tạo viên và độ bền của thức ăn STT Độ ẩm
khối bột (%)
Thức ăn tôm hùm bông
Thức ăn tôm hùm xanh
Hình dạng bề mặt viên thức ăn
Độ bền trong nước (giờ)
Khả năng tạo
viên
Độ bền trong nước (giờ)
Khả năng tạo viên
1 10 1,0 - < 1,0 - Bị tắc nghẽn khi tạo
viên, vụn, tơi, bề mặt thô ráp
2 15 < 2,5 ++ < 2,0 ++ Bề mặt viên trơn láng 3 20 > 2,5 ++ > 2,5 ++ Bề mặt viên trơn láng 4 25 > 2,5 + > 2,5 + Bề mặt viên thô ráp 5 30 < 2 + < 2,0 + Bề mặt thô sau khi sấy,
tỷ lệ nát, nhão, bết cao, không cắt viên được Ghi chú: (-): Không tạo viên được; (+): Tốt; (++): Rất tốt.
3.3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ hấp đến độ bền trong nước và tỷ lệ vụn nát của viên thức ăn
Thức ăn được vận hành ở độ ẩm khối bột 17% thời gian hấp 1 phút. Thời gian ủ sau khi tạo viên 20 phút. Điều chỉnh chế độ nhiệt độ của khối vật liệu tại thiết bị hấp dao động trong khoảng 70 - 100oC.
Bảng 3.47. Ảnh hưởng của nhiệt độ hấp đến độ bền trong nước và tỷ lệ vụn nát STT Nhiệt
độ hấp (oC)
TĂ tôm hùm bông TĂ tôm hùm xanh
Hình dạng bề mặt viên thức ăn Độ bền
trong nước (giờ)
Tỷ lệ vụn nát
(%)
Độ bền trong nước
(giờ)
Tỷ lệ vụn nát
(%)
1 70 < 1,0 3,52 < 1,0 3,68 Bề mặt viên thô ráp 2 80 < 2,0 2,14 < 2,0 3,23 Bề mặt viên thô ráp 3 90 > 2,5 0,80 >2,5 1,08 Bề mặt viên đẹp 4 95 > 2,5 0,60 >2,5 0,74 Bề mặt viên đẹp
Kết quả khảo sát cho thấy, càng tăng nhiệt độ hấp thì càng làm tăng độ bền trong nước và càng làm giảm tỷ lệ vụn nát của thức ăn (Bảng 3.48). Nguyên nhân là do ở nhiệt độ thấp, không đủ để làm hồ hóa và chín khối vật liệu, do đó sẽ làm giảm độ bền trong nước của viên thức ăn và tăng tỷ lệ vụn nát. Ở nhiệt độ
117
cao quá trình xảy ra ngược lại, sự hồ hóa tinh bột xảy ra thuận lợi, sự kết dính hạt tốt. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao (1000C) sẽ làm tổn thất vitamin, ở chế độ này làm giảm thiểu tỷ lệ vụn nát, nhưng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn nên không sử dụng chế độ này. Thành phần dinh dưỡng đặc biệt là tinh bột, protein, xơ là thành phần ảnh hưởng nhiều nhất đến độ bền trong nước và tỷ lệ vụn nát của viên thức ăn.
Thời gian hấp được duy trì là 30 giây dưới áp suất 5 atm. Chất lượng viên thức ăn đạt được tốt thể hiện ở bề mặt trơn láng, viên đẹp, cấu trúc chặt chẽ.
Thời gian ngắn (dưới 25 giây) hay dài (trên 35 giây) đều ảnh hưởng đến chất lượng viên thức ăn khi đó bề mặt viên thức ăn nhám và dễ gãy. Trong quá trình hấp, lượng thức ăn ít quá trình hấp trong thời gian ngắn tỏ ra hiệu quả hơn.
3.3.1.5. Kết quả phân tích thành phần lý, hóa của thức ăn sau khi tạo viên Tiến hành sản xuất thức ăn tôm hùm bông và tôm hùm xanh theo tỷ lệ thành phần dinh dưỡng của công thức thức ăn, với chế độ hấp 90oC, thời gian hấp 30 giây, độ ẩm vật liệu 25%.
Bảng 3.48: Thông số lý ho ̣c của thức ăn sau khi ta ̣o viên
TT Chỉ tiêu Kết quả
TA tôm hùm bông TA tôm hùm xanh 1 Kích thước
(Đường kính) (mm)
2,0; 2,8; 3,5; 5,0; 7,0; 10 2,0; 2,8; 3,5; 5,0; 7,0
2 Độ trương nở 1 1
3 Hình dạng Trụ tròn Trụ tròn
4 Mùi Thơm mùi nguyên liệu đặc
trưng
Thơm mùi nguyên đặc trưng
5 Màu Vàng nâu Vàng nâu
6 Cấu trúc Bề mặt mi ̣n, chặt chẽ Bề mặt mi ̣n, chặt chẽ 3.3.1.6. Quá trình sấy trong sản xuất thức ăn nuôi tôm hùm
Thức ăn sau khi ra khỏi thiết bị tạo viên sẽ được hút đưa lên cyclon để tách bụi và đưa xuống buồng sấy. Tại đây, thức ăn được không khí sấy đi vào lớp thức ăn mang ẩm chuyển ra ngoài. Một dòng không khí nóng sau khi ra khỏi buồng sấy được hồi lưu và tiếp tục sấy tách ẩm. Các viên thức ăn được sấy khô sẽ được chuyển xuống buồng làm nguội phía dưới buồng sấy và được chuyển đi sàng, phân loại.
118
Hình 3.29: Thiết bị sấy thức ăn Bảng 3.49. Các thông số thiết bị sấy
STT Thông số thiết bị Số liệu
1 Xuất xứ Việt Nam
2 Buồng sấy: dài x rộng x cao (m) 2 x 2 x 4,8
3 Kiểu sấy Khí động
4 Công suất các động cơ (KW) 1,5
5 Năng suất (kg/mẻ) 500
6 Nhiệt độ sấy (0C) 90 – 100
7 Lưu lươ ̣ng gió (m3/s) 1,0
Xác định chế độ sấy
Tiến hành sấy viên thức ăn tôm hùm ở nhiệt độ sấy 900C, bề dày lớp vật liệu sấy 30 cm. Thời gian sấy tùy thuộc vào kích cỡ viên thức ăn, 2,5 giờ với viên thức ăn có đườ ng kính 2,0 - 5,0 mm và 3,5 giờ với viên thức ăn có đường kính 7,0 – 10,0 mm.
Hình 3.30: Sấy thức ăn
Thức ăn được tạo ra sẽ trải qua công đoạn làm lạnh trong 5 phút, sàng dưới mắt lưới thích hợp (lớn hơn 0,5 – 0,7 mm so với kích thước viên thức ăn).
Quá trình hoàn tất bằng công đoạn đóng bao.
119