Làm lạnh là quá trình lấy nhiệt ra khỏi thực phẩm, hạ thấp nhiệt độ của nó xuống tới gần điểm đóng băng nhưng không thấp hơn điểm băng. Thông thường nhiệt độ bảo quản lạnh từ 0 – 5oC, ở nhiệt độ ban đầu này nước trong nguyên liệu chưa bị đóng băng, enzymer bị giảm hoạt tính, vi sinh vật bị ức chế nhưng chưa bị tiêu diệt. Vì vậy, thời gian bảo quản nguyên liệu thường không dài, thường thì khoảng vài ngày tối đa 15 ngàỵ Để bảo quản lạnh có thể dùng nước đá hoặc nước muối lạnh, kho lạnh… trong đó phương pháp bảo quản bằng nước đá sử dụng phổ biến hơn cả.
• Phương pháp bảo quản lạnh: Dùng nước đá xay hoặc nước đá vảy bảo quản nguyên liệu trong các thùng cách nhiệt, có hai loại là loại có lỗ dưới đáy thùng và
loại không có lỗ dưới đáy thùng. Đầu tiên cho một lớp đá vảy hoặc đá xay ở dưới đáy dụng cụ sau đó cho một lớp nguyên liệu vào rồi phủ kín một lớp đá, cứ như vậy đến khi gần đầy dụng cụ chứa đựng. Trên cùng phủ một lớp đá, lượng lớp đá ở các lớp trên nhiều hơn so với lớp dướị Bổ sung thêm ít muối để hạ nhiệt độ của đá. Phương pháp này có ưu điểm ổn định nhiệt độ bảo quản, không gây trương nước trong nguyên liệụ Nhưng có nhược điểm dễ gây oxy hóa lipit trong nguyên liệụ
Ưu điểm của việc sự dụng nước đá để bảo quản
•Nước đá có tác dụng làm giảm nhiệt độ của cá và môi trường.
Khi nhiệt độ giảm từ nhiệt độ môi trường xuống gần 0oC, sự phát triển của vi sinh vật gây ươn hỏng và gây bệnh cũng giảm dẫn đến tốc độ ương hỏng sẽ giảm và loại bỏ được một số nguy cơ về an toàn thực phẩm. Ngoài ra, khi giảm nhiệt độ còn làm giảm tốc độ phản ứng enzyme liên quan đến quá trình biến đổi tôm sau khi chết do vậy kéo dài được giai đoạn tê cứng. Tác dụng chính của nước đá là làm giảm nhiệt độ của nguyên liệụ Do đó, sử dụng nước đá càng nhanh thì việc làm lạnh càng tốt và thời gian bảo quản càng kéo dàị
•Nước đá đang tan có tác dụng giữ nhiệt cho tôm
Nước đá tan cũng làm tăng quá trình trao đổi nhiệt giữa tôm và bề mặt nước đá vì nước đá dẫn nhiệt tốt hơn không khí. Ngoài ra nước đá ngăn sự mất nước và hao hụt khối lượng. Trong thực tế, tốc độ làm lạnh nhanh đạt được khi hỗn hợp nước và đá. Sự làm lạnh do bay hơi nước bề mặt sẽ làm giảm nhiệt độ bề mặt của tôm xuống thấp hơn nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của một số loài vi khuẩn gây ươn hỏng và vi khuẩn gây bệnh.
•Một số tính chất vật lý có lợi của nước đá.
Phương pháp làm lạnh bằng nước đá có ưu điểm so với các phương pháp làm lạnh khác, kể cả làm lạnh bằng không khí. Nước đá có khả năng làm lạnh lớn là do ẩn nhiệt nóng chảy của nước đá là 80kcal/kg nghĩa là cần khối lượng nước đá nhỏ có thể làm lạnh 1 kg tôm. Việc vận chuyển tôm với lượng ít nước đá sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên trong thực tế cần một lượng nước đá nhiều hơn vì hao hụt do tổn thất nhiệt.
Nước đá tan là một hệ tự điều chỉnh nhiệt độ, là sự thay đổi trạng thái vật lý của chúng từ trạng thái rắn sang lỏng và xảy ra ở nhiệt độ 0oC trong điều kiện bình thường. Quá trình bảo quản tôm ở nhiệt độ 0oC trên điểm đóng băng được gọi là quá trình siêu mát và điều này làm tăng đáng kể thời gian bảo quản. Tác dụng chính của việc ướp đá là kéo dài thời gian bảo quản tôm tươi bằng phương pháp bảo quản lạnh khá đơn giản so với bảo quản không có nước đá ở môi trường nhiệt độ lớn hơn 0oC. Hơn nữa bảo quản bằng nước đá, không những đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm mà còn đảm bảo hàng hóa có thể lưu thông trong nước hoặc xuất khẩu ra nước ngoàị
Có thể sản xuất nước đá theo các dạng khác nhau, tuy nhiên ngư dân thường dùng đá vảy, đá ống, đá đĩa để ướp còn đá cây phải xay trước khi bảo quản. Nước đá sản suất bằng nước sạch.
Tốc độ làm lạnh chủ yếu phụ thuộc vào diện tích trên một đơn vị khối lượng tôm tiếp xúc với hỗn hợp nước đá/nước. Diện tích trên một đơn vị khối lượng tiếp xúc càng lớn, tốc độ làm lạnh càng nhanh và thời gian đạt được nhiệt độ trung tâm của cá là 0oC càng ngắn.[3]
CHƯƠNG II: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU
+ Tôm thẻ chân trắng: Tôm thẻ chân trắng tươi đạt TCVN 3726 - 89. Tôm
được thu mua ở chợ Vĩnh Hải - Nha Trang. Tôm sau khi được mua từ chợ rửa sạch rồi vận chuyện về phòng thí nghiệm để sử dụng cho quá trình nghiên cứụ
+ Chitin: được sản xuất tại phòng thí nghiệm khoa công nghệ thực phẩm trường Đại học Nha Trang. Chitin được sự dụng để sản xuất Chitosan làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất oligochitosan. Từ chitin em sản suất chitosan theo quy trình sau
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất chitosan.
chitin Xử lý HCl 3% Rửa trung tính
Phơi khô
Phơi khô
Deacetyl trong NaOH đặc
Rửa trung tính
Cách tiến hành:
•Chitin: chitin mua về được rửa sạch bằng nước máy, ngâm nước 1h. sau đó
để ráo nước.
•Xử lý HCl 3%: chitin sau khi rửa sạch để ráo nước, thì tiến hành khử khoáng
bằng HCl 3%, trong 6h. Với tỷ lệ chitin/acid là 1/10. Tiến hành khuấy đều, nữa tiếng khuấy 1 lần, không cho chitin nổi lên bề mặt.
•Rửa trung tính và phơi khô: Sau khi khử khoáng xong tiến hành rửa chitin
đến trung tính bằng nước máy, sau đó đem phơi khô.
•Deacetyl trong NaOH đậm đặc: với tỷ lệ 1/14 (w/v) tỷ lệ giữa chitin với dung
dịch kiềm. Nồng độ NaOH 55% ở nhiệt độ thường, trong thời gian 5 ngàỵ Sau đó đem rửa trung tính và phơi khô ta thu được chitosan.
2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Các phương pháp phân tích 2.2.1. Các phương pháp phân tích
•Phương pháp xác định độ ẩm: Sấy đến khối lượng không đổi • Phương pháp đánh giá cảm quan:
Cảm quan về màu sắc, mùi, vị, trạng thái (theo phụ lục 1) áp dụng theo TCVN 3215 – 79.
•Phương pháp hóa học:
Xác định hàm lượng NH3: bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước theo 58TCN9 – 74.
•Phương pháp vi sinh:
2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
2.2.2.1. Quy trình dự kiến sản suất oligochitosan
Qua tham khảo tài liệu, em lựa chọn quy trình sản suất oligochitosan theo phương pháp cắt mạch bằng H2O2.[4]
Hình 2.2. sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất oligochitosan.
Nâng nhiệt 47.1oC
Cắt mạch bằng H2O2
Điều chỉnh pH=7
Lọc
Bổ sung cồn
Tách kết tủa, sấy chân không 40-45oC Giữ lạnh 12h ở 2-5oC
oligochitosan Chitosan
2.2.2.2. Xác định các thông số tối ưu cho quy trình sản xuất oligochitosan + Xác định nồng độ cồn tối ưu để kết tủa oligochitosan
Hình 2.3 : Sơ đồ xác định nồng độ cồn tối ưu để kết tủa oligochitosan.
Cách tiến hành:
Cân 2g chitosan tinh sạch cho vào 200ml acid acetic 1%, tiến hành khuấy trộn và lắc liên tục ở nhiệt độ thường trong 24h đến tan hoàn toàn. Dung dịch được nâng dần nhiệt độ đến nhiệt độ thủy phân 47,1oC trong bể ổn nhiệt, tiếp tục nhỏ từ từ H2O2 30% với nồng độ 5,4% vào bình phản ứng kết hợp với máy khuấy từ. Tiếp tục tiến hành lắc hỗn hợp trên máy lắc tốc độ 120 rpm ở nhiệt độ 47,1oC trong thời gian 3,15h.
Kết thúc thời gian thủy phân, điều chỉnh pH đến 7 bằng dung kiềm. Tiến hành lọc bỏ phần kết tủa chitosan chưa được cắt mạch bằng giấy lọc, tiến hành bổ sung
chitosan
Cắt mạch bằng H2O2
Bổ sung tỷ lệ cồn với nồng độ khác nhau
55% 60% 65% 70% 75%
Giữ lạnh 12h ở 2-5oC
Tách kết tủa, sấy chân không 40-45oC
Chọn nồng độ cồn tối ưu Xác định hiệu suất thu hồi
lượng cồn với nồng độ 55%, 60%, 65%, 70%, 75% (nồng độ cồn thực tế trong dung dịch) và giữ ở nhiệt độ 2-5 oC ở tủ lạnh trong 12h. Tách kết tủa, lọc và sấy ở 40-50oC trong thiết bị sấy chân không đến khối lượng không đổi thu được sản phẩm chitosan hòa tan trong nước. Xác định hiệu xuất thu hồi để lựa chọn tỷ lệ cồn tối ưụ
+ Xác định thời gian thủy phân oligochitosan
Hình 2.4 : Sơ đồ xác định thời gian thủy phân oligochitosan.
Cách tiến hành:
Tiến hành 5 thí nghiệm mỗi thí nghiệm cân 2 g chitosan thủy phân bằng H2O2 trong các thời gian khác nhau 3h, 4h, 5h, 6h. sau đó điều chỉnh pH=7 rồi lọc phần
Chitosan
Cắt mạch chitosan H2O2
Giữ ở 2-50C trong 12h Lọc lấy kết tủa, sấy Xác định hiệu suất thu hồi Chọn thời gian thủy phân
3h 4h 5h 6h
Điều chỉnh pH=7
Bổ sung cồn Lọc
Xác định phần chitosan chưa được
chitosan chua được cắt mạch bằng giấy lọc đem đi sấy đến khối lượng không đổi để xác định phần chitosan chưa được cắt mạch. Còn phần dịch thì tiến hành bổ sung cồn với nồng độ 70% . Sau khi bổ sung cồn giữ lạnh 12h sau đó đem thu kết tủa để đánh giá hiệu suất thu hồi của oligochitosan tạo thành
2.2.2.4. Xác định nồng độ COS thích hợp cho bảo quản tôm thẻ chân trắng
Hình 2.5 : Sơ đồ xác định nồng độ COS thích hợp cho bảo quản tôm thẻ chân trắng Tôm Rửa sạch Để ráo Không sử dụng Sử dụng COS ở các nồng độ khác 1,5% Mẫu đối chứng 0.5% 1% 2%
Bảo quản bằng nước đá 0-4oC
1 ngày 2 ngày 3 ngày 4 ngày 5 ngày
Phân tích vi sinh Phân tích hóa học
Cách tiến hành: Tôm sau khi được mua ở chợ Vĩnh Hải thì được rửa sạch, để ráo và tiến hành thử nghiệm với tỉ lệ COS đã bố trí ở trên. Sau đó đem đi bảo quản bằng nước đá và đảm bảo ở nhiệt độ 0-4oC, cứ sau mỗi ngày đem đi phân tích cảm quan, hóa học, vi sinh để biết độ tươi của tôm như thế nào sau từng ngày bảo quản
2.3. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT SỬ DỤNG
•Thiết bị và dụng cụ: tủ host, bể ổn nhiệt, thiết bị chưng cất đạm NH3, máy lắc ổn nhiệt, máy li tâm lạnh, máy điều chỉnh pH, Máy sấy chân không, cân phân tích, cốc thủy tinh các loại, quả bóp cao su, bình định mức, bình tam giác, puret, pipet, ống đong….
•Hoá chất: các loại hóa chất hay sử dụng như: H2SO4 0,1N chuẩn, NaOH đậm đặc, NaOH 0.1N chuẩn, phenolphthalein 1%, metyl đỏ 2%, quỳ tím, Mg(OH)2, cồn 96%, HCl 3%...đều là hóa chất tinh khiết do Trung Quốc sản xuất.
2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
Các thí nghiệm đều được tiến hành 3 lần, kết quả là trung bình chung của các thí nghiệm. Sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2007 để tính toán và vẽ đồ thị.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN
3.1.1. Xác định nồng độ cồn tối ưu để kết tủa oligochitosan
Tiến hành 5 thí nghiệm mỗi thí nghiệm thủy phân 2g chitosan bằng H2O2 với nồng độ H2O2 sử dụng là 5.4% (so với dung dịch chitosan), thủy phân trong 3.15 giờ, ở nhiệt độ 47.10C; sau khi dừng quá trình thủy phân, sử dụng cồn với nồng độ khác nhau: 55%, 60%, 65%, 70%, 75% để kết tủa thu nhận oligochitosan. Quá trình để lắng kết tủa ở trong điều kiện lạnh 40C trong 12h sau đó ly tâm thu kết tủa với tốc độ ly tâm 3400 vòng/phút trong thời gian 20 phút và đánh giá hiệu suất thu hồi của oligochitosan. Kết quả thể hiện ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Hiệu suất thu hồi oligochitosan ở các nồng độ cồn khác nhau
Nồng độ cồn 55% 60% 65% 70% 75%
Hiệu suất thu hồi 10.25 33.21 75.73 86.87 87.02
Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ cồn đến hiệu suất thu hồi oligochitosan Nhận xét
Từ kết quả tính toán hiệu suất thu nhận oligochitosan ở hình 3.1 cho thấy nồng độ cồn sử dụng có ảnh hưởng lớn đến khả năng kết tủa oligochitosan. Khi nồng độ cồn sử dụng càng tăng thì hiệu suất thu hồi oligochitosan cũng tăng theọ Cụ thể ở
các nồng độ cồn gây kết tủa là 55%, 60%, 65%, 70%, 75% thì hiệu suất thu hồi oligochitosan (%) tương ứng lần lượt là 10,25%, 33,21%, 75,73%, 86,87%, 87,02%. Kết qủa này được lý giải là do cồn có tính chất háo nước nên khi cho cồn vào dịch oligochitosan thì cồn có cạnh tranh và lấy mất nước của oligochitosan làm cho oligochitosan bị mất nước nên bị kết tủạ Khi tăng nồng độ cồn lên thì oligochitosan bị mất nước càng nhiều nên sẽ bị kết tủa càng lớn, khi kết tủa các oligochitosan sẽ kết tụ lại với nhau làm dễ dàng thu kết tủa hơn. Ở nồng độ cồn 55% thì lượng cồn cho vào thấp nên khả năng lấy nước của oligochitosan kém dẫn đến kết tủa oligochitosan nhỏ và khó thu được triệt để oligochitosan trong dịch. Nồng độ cồn càng tăng thì hiệu suất thu hồi càng cao, ở nồng độ cồn 70% thì hiệu suất thu hồi là 86,87% nhưng khi tiếp tục tăng nồng độ cồn lên tới 75% thì hiệu suất thu hồi đạt 87,02% tăng 0,15% như vậy mức tăng không nhiều nên về mặt kinh tế để tiết kiệm chi phí thì nên kết tủa ở nồng độ cồn 70%.
Do vậy, để tiết kiệm chi phí cho việc sản xuất oligochitosan nên chúng tôi
chọn nồng độ cồn để kết tủa oligochitosan là 70%.
3.1.2. Xác định thời gian thủy phân oligochitosan
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm mỗi mẫu sử dụng 2g chitosan thủy phân bằng H2O2 với nồng độ H2O2 sử dụng là 5.4% (so với dung dịch chitosan), trong các thời gian khác nhau 3h, 4h, 5h, 6h. Sau khi thủy phân điều chỉnh pH=7 và lọc phần chitosan chưa bị thủy phân bằng giấy lọc, đem đi sấy đến khối lượng không đổi để xác định phần chitosan chưa được cắt mạch. Phần dịch thu được, tiến hành bổ sung cồn đạt nồng độ 70% để kết tủa oligochitosan. Sau khi bổ sung cồn giữ lạnh 12h và ly tâm thu kết tủa để đánh giá hiệu suất thu hồi của oligochitosan tạo thành. Kết quả đánh giá hàm lượng chitosan chưa cắt mạch và hiệu suất thu hồi ở thể hiện ở các bảng 3.2; 3..3 và các hình 3.2; 3.3.
Bảng 3.2: Số liệu phần chitosan chưa được cắt mạch theo thời gian thủy phân
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thủy phân chitosan Bảng 3.3. Hiệu suất thu hồi oligochitosan theo thời gian thủy phân
Thời gian thủy phân (h) Khối lượng chitosan sử dụng (g) Khối lượng oligochitosan thu được (g)
Hiệu suất thu hồi oligochitosan theo
thời gian thủy phân (%) 3 2 1,336 66,80 4 2 1,4156 70,78 5 2 1,6672 83,36 6 2 1,5046 75,23 Thời gian thủy phân (h) Lượng chitosan ban đầu (g)
Lượng chitosan chưa được cắt mạch (g)
Tỷ lệ chitosan chưa được cắt mạch (% so với ban đầu)
3h 2 0,016 0,8
4h 2 0,013 0,65
5h 2 0,0078 0,39
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân tới hiệu suất thu hồi oligochitosan
Nhận xét
Từ các kết quả phân tích ở các bảng 3.2; 3.3 và các hình 3.2; 3.3 cho thấy:
+ Về hiệu suất thủy phân chitosan:
Kết qủa phân tích ở hình 3.2 cho thấy trong cùng điều kiện thủy thì thời gian là yếu ảnh hưởng có tính chất quyết định đến hiệu suất thủy phân chitosan. Khi tăng thời gian thủy phân, tốc độ cắt mạch chitosan tăng thể hiện qua tỷ lệ chitosan chưa bị thủy phân còn lại ít và lượng chitosan đã bị thủy phân caọ Như vậy thời gian thủy phân càng dài thì lượng chitosan bị cắt mạch càng lớn, tương ứng với các khoảng thời gian cắt mạch 3h, 4h, 5h, 6h thì tỷ lệ phần trăm chitosan chưa được cắt mạch là 0,8%, 0,65%, 0,39%, 0,18%. Lượng chitosan bị thủy phân là 1,984g, 1,987g, 1,9922g, 1,9964g.
+ Về hiệu suất thu hồi oligochitosan:
Kết quả phân tích ở hình 3.3 cho thấy theo thời gian thủy phân lúc đầu hiệu