2.1.1.1. Nguyên liệu chính
Thành phần phế liệu tôm
Bảng 2.1. Thành phần trọng lượng của tôm (%) [13]
Loại tôm Tôm vỏ bỏđầu Tôm thịt Đầu tôm Vỏ tôm
He 61,19 52,05 29,80 10,00 Thẻ 62,95 53,62 28,00 9,00 Sú 61,96 52,84 31,40 8,90 Rằn 58,23 48,60 33,90 10,40 Gân 59,30 41,45 33,14 11,27 Chì 57,71 47,43 31,85 11.07 Bộp 60,32 49,02 31,55 12,15 Rảo 58,68 46,49 33,20 12,20 Vàng 60,25 48,04 31,75 13,07 Sắt 50,47 39,15 42,38 11,62 Càng 40,22 31,61 51,95 8,56 Hùm 28,07 22,20 63,40 5,50 Mũ ni 41,52 30,74 52,02 12,57
Tôm là đối tượng quan trọng trong ngành nuôi trồng và chế biến thủy sản Việt
cung cấp nhiều nguyên liệu cho các nhà máy chế biến thủy sản trong nước và xuất
khẩu nhiều mặt hàng như:
- Tôm tươi còn vỏ, đầu (nguyên con) cấp đông IQF hoặc Block.
- Tôm vỏ bỏ đầu cấp đông IQF hoặc Block.
- Tôm bóc vỏ, bỏ chỉ lưng cấp đông IQF.
- Tôm bóc vỏ, còn đốt đuôi cấp đông IQF.
- Tôm dạng sản phẩm định hình, làm chín. - Tôm bóc vỏ, đóng hộp.
Phần lớn tôm được đưa vào chế biến dưới dạng đã được bóc vỏ, bỏ đầu. Phần đầu thường chiếm 34÷45%, phần vỏ, đuôi và chân chiếm 10÷15% trọng lượng của tôm
nguyên liệu. Tuy nhiên, tỉ lệ này phụ thuộc vào giống loài, giai đoạn sinh trưởng của
chúng. Thành phần trọng lượng của các loại tôm được trình bày ở Bảng 2.1.
Cấu tạo vỏ tôm:
Vỏ tôm chia làm 4 lớp chính:
- Lớp biểu bì (epicucle). - Lớp màu.
- Lớp canxi hóa.
- Lớp không bị canxi hóa.
Lớp biểu bì, lớp màu, lớp canxi hóa cứng do sự lắng đọng của canxi. Lớp màu, lớp canxi hóa, lớp không bị canxi hóa chứ nhiều chitin nhưng lớp biểu bì thì không. Ta gọi các lớp có chứa chitin là endocuicle.
Lớp biểu bì: Những nghiên cứu cho thấy lớp màng nhanh chóng bị biến đỏ bởi Fucxin, có điểm pH = 5,1; không chứa chitin. Nó khác với các lớp còn lại, bắt màu với
anilin xanh. Lớp epicuticle có lipit vì thế nó cản trở tác động của axit ở nhiệt độ thường trong công đoạn khử khoáng bằng axit hơn là các lớp bên trong. Màu của lớp này
Lớp epicuticle liên kết với một số màng mỏng bên ngoài cản trở hòa tan ngay cả trong môi trường axit đậm đặc do nó có chứa các mắt xích paratin mạch thẳng.
Lớp màu: Tính chất của lớp này do sự có mặt của những thể hình hạt của những
vật chất mang màu giống dạng melanin tạo nên. Chúng gồm những túi khứ hoặc những
dạng không bào. Một vài vùng xuất hiện những hệ thống rãnh thẳng đứng có phân nhánh, là con đường cho canxi thẩm thấu vào.
Lớp canxi hóa: Lớp này chiếm phần lớn vỏ, thường có màu xanh trải đều khắp,
chitin ở trạng thái tạo phức với canxi.
Lớp không bị canxi hóa: Vùng trong cùng của lớp vỏ được tạo thành bởi một
phần tương đối nhỏ so với tổng chiều dày bao gồm các phức chitin - protein bền vững
không có canxi và quinine.
Thành phần hóa học của vỏ tôm:
Thành phần chiếm tỉ lệ đáng kể trong phế liệu vỏ, đầu tôm là protein, chitin, canxi, sắc tố, enzym.
- Protein: Thành phần protein trong phế liệu tôm thường tồn tại ở 2 dạng: dạng
tự do và dạng liên kết.
+ Dạng tự do: Dạng này tồn tại ở phần thịt tôm từ một số tôm bị biến đổi và vứt đi lẫn vào phế liệu hoặc phần thịt còn sót lại trong đầu và nội tạng của tôm. Nếu công
nhân vặt đầu không đúng kỹ thuật thì phần protein bị tổn thất vào phế liệu nhiều làm
tăng tiêu hao nguyên vật liệu, mặt khác phế liệu này khó xử lý hơn.
+ Dạng liên kết: Ở dạng này, protein không hòa tan và thường liên kết với
chitin, canxi carbonat, với lipit tạo thành lipoprotein, với sắc tố tạo proteincarotenoit,… như một phần thống nhất quyết định tính bền vững của vỏ tôm.
- Chitin: Tồn tại dưới dạng liên kết bởi những liên kết đồng hóa trị với các protein dưới dạng phức chitin - protein, liên kết với các hợp chất khoáng và các hợp
- Canxi: Trong vỏ, đầu tôm có chứa một lượng lớn muối vô cơ, chủ yếu là muối
CaCO3, hàm lượng Ca3(PO4)2 mặc dù không nhiều nhưng trong quá trình khử khoáng
dễ hình thành hợp chất CaHPO4 không tan trong HCl gây khó khăn cho quá trình khử
khoáng.
- Sắc tố: Trong vỏ tôm thường có nhiều loại sắc tố nhưng chủ yếu là astaxanthin.
- Enzym: Theo Tạp chí Thủy sản số 5/1993, hoạt độ protease của đầu tôm
khoảng 6,5 đơn vị hoạt độ/gam tươi. Các enzymer chủ yếu là enzymer trong nội tạng
của đầu tôm và của vi sinh vật thường trú trên tôm nguyên liệu.
Ngoài thành phần chủ yếu kể trên, trong phế liệu vỏ, đầu tôm còn có các thành phần khác như: nước, carbonat, lipit, phospho.
Tỉ lệ giữa các thành phần này là không ổn định, chúng thay đổi theo giống, loài,
đặc điểm sinh thái, sinh lý, mùa vụ,…
Bảng 2.2. Thành phần hóa học của phế liệu tôm (%) [13]
Phế liệu Protein Chitin Lipit Tro Canxi Photpho
Đầu tôm 53,10 11,10 8,90 22,60 7,20 1,68
Vỏ tôm 22,80 27,20 0,40 31,70 11,10 3,16
Bảng 2.3. Thành phần hóa học của vỏ tôm sú [13]
STT Thành phần Hàm lượng % trong vỏ tôm tươi
Hàm lượng % trong vỏ tôm khô
1 Muối canxi-photpho 12,25 45,16
2 Protein 8,05 23,25
3 Chitin 4,50 27,05
Như vậy, trong phế liệu tôm hàm lượng chitin chiếm khá cao (11,10÷27,20%)
và đây là nguồn nguyên liệu lý tưởng để sản xuất chitin - chitosan.
2.1.1.2. Hóa chất
Các hóa chất được sử dụng trong quy trình sản xuất chitosan là NaOH khan và dung dịch HCl 32% dùng trong công nghiệp.
Bảng 2.4. Tính chất lý hóa của HCl, NaOH [2], [3]
Đặc điểm lý hóa Dung dịch HCl 32% NaOH khan
Trạng thái vật lý Dạng lỏng Dạng rắn
Màu sắc Không màu Màu trắng
Mùi đặc trưng Mùi hăng Không mùi
Độ hòa tan trong nước Hoàn toàn Dễ tan trong nước lạnh
Độ pH < 1 (dung dịch 1%) 13.5
Khối lượng riêng (kg/l) 1.16 2.13
Điểm nóng chảy (oC) Không phù hợp 323
Điểm sôi (oC) 83 1 388