Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm gelatin từ da cá ngừ Số trang: 52 LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan về cá ngừ 1.1.1 Đặc điểm của cá ngừ 1.1.1.1 Phân loại và nguồn lợi 1.1.1.2 Thành phần hoá học của cá ngừ và thành phần khối lượng 1.1.2 Công nghệ chế biến cá ngừ 1.1.3 Đánh giá về phế liệu cá ngừ 1.2. Tổng quan về gelatin và công nghệ sản xuất gelatin 1.2.1 Tính chất và ứng dụng của gelatin 1.2.1.1 Tính chất của gelatin 1.2.1.2 Ứng dụng của gelatin. 1.2.2 Nguyên liệu sản xuất gelatin 1.2.3 Công nghệ sản xuất gelatin 1.2.3.1 Nguyên lý chung 1.2.3.2 Một số quy trình tham khảo 1.2.4 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về gelatin PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Nguyên liệu: 2.1.2 Hóa chất và thiết bị sử dụng 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm: 2.4 Bố trí thí nghiệm 2.4.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 2.4.1 Nghiên cứu tối ưu hoá chế độ xử lý NaOH 2.4.2 Nghiên cứu tối ưu hoá chế độ trích ly CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Thành phần hoá học 3.2. Xác định các thông số tối ưu cho quy trình sản xuất keo gelatin từ da cá ngừ 3.2.1 Công đoạn xử lý NaOH 3.2.2 Công đoạn trích ly 3.2.3 Đề xuất quy trình sản xuất gelatin từ da cá ngừ đại dương vây vàng 3.2.4 Sản xuất thử sản phẩm và đánh giá chất lượng sản phẩm 3.2.4.1 Đánh giá chất lượng sản phẩm 3.2.4.2 Sơ bộ hạch toán giá thành sản phẩm KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm gelatin từ da cá ngừ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
chất và màu sắc của gelatin nhiều hơn yếu tố thời gian, do đó nấu ở nhiệt độ thấp thời gian nấu dài tốt hơn. Có thể nấu trong điều kiện sau đây: Nhiệt độ nấu t0 = 70 ÷ 800C, và thời gian nấu 8h Nhiệt độ nấu t0 = 80 ÷ 900C, và thời gian nấu 5h Nhiệt độ nấu t0 = 90 ÷ 1000C, và thời gian nấu 3h Đo độ dính, sức đông và màu sắc của gelatin, ta thấy nấu trong điều kiện thứ nhất là tốt hơn, và nấu ở điều kiện thứ 3 cho chất lượng thấp nhất. Nhiệt độ ảnh hưởng đến phẩm chất, màu sắc của keo nhiều hơn thời gian. Do đó nhiệt độ nấu thích hợp nhất là 55 ÷ 700C nhưng tuỳ theo nguyên liệu, tuỳ theo số lần nấu mà có thể chọn chế độ nấu khác nhau. Ví dụ nấu lần 3 có thể chọn nâng nhiệt độ nấu lên 70 ÷ 900C. Lắng đọng và lọc keo nước Keo nước sau khi nấu có thể dùng vải để lọc, nhưng khó lọc. Nếu yêu cầu chất lượng cao thì có thể dùng phương pháp lắng đọng. Dưới đây giới thiệu đơn giản các phương pháp đó. Phương pháp lắng đọng tự nhiên: Phương pháp này rất đơn giản, keo nước nấu lần thứ nhất, hoặc lần thứ hai đem lọc, rồi cho vào thùng giữ nhiệt độ ở 500C để lắng đọng, sau đó phân ra, dung dịch keo trong được đưa vào phương pháp xử lý tiếp theo. Phương pháp này thích hợp với dung dịch keo loãng. Phương pháp lọc hấp thu: Phương pháp này là dùng một số chất lọc có tính chất hấp thụ tạp chất để tiến hành phân ly, nhưng khuyết điểm của phương pháp này là mặt lọc rộng và dễ bị tắc ảnh hưởng đến sản xuất. Chất lọc thường dùng là than xương, - 17 - trong điều kiện nhiệt độ ở 800C dung dịch keo dễ dàng lọt qua lớp than xương. Dùng phương pháp này để đồng thời tẩy màu, và tẩy mùi được. Than sau khi đã sử dụng có thể đem đốt rồi xử lý và dùng lại. Phương pháp hình thành kết tủa: Nếu trong dung dịch có chất keo, ở điều kiện nhiệt độ từ 70 ÷ 800C, cho vào một ít acid phosphoric để tạo kết tủa Ca3[PO4]2. Khi Ca3[PO4]2 lắng xuống có thể kéo theo những tạp chất có trong keo cùng lắng xuống. Tạp chất Ca2+ còn trong dịch keo là do rửa chưa hết, chưa sạch, những hạt keo mang điện âm giữ lại. Ngoài ra H2SO3, H2SO4 cùng có những tác dụng tương tự ở nhiệt độ 70 ÷ 800C, thường bổ xung SO2 [chất khử mạnh] vào cho đến lúc có kết tủa rồi dùng nước vôi trung hoà, sau đó để yên cho nó lắng xuống. Dùng H2SO4 có thể đồng thời có thể tẩy màu làm trắng sản phẩm và còn có tác dụng chống thối nữa, nhưng nhược điểm của nó là cuối quá trình khó phân ly. Đối với lắng đọng và lọc keo nước thì phương pháp này có hiệu quả nhất định nhưng chỉ dùng để sản xuất những mặt hàng đặc biệt. Nếu yêu cầu chất lượng của gelatin không cao lắm, có thể dùng phương pháp dùng vải lọc là được mà không cần tiến hành những phương pháp trên. Cô đặc dung dịch keo Keo nấu lần thứ nhất và lần thứ hai đều rất đặc, làm lạnh là có thể đông lạnh rất tốt vì thế không cần phải cô đặc nếu có thiết bị làm khô tốt, khí hậu lạnh. Trên thực tế dung dịch keo có phẩm chất tốt, nồng độ đạt 5% lúc làm lạnh là có thể đông lại. Vì dung dịch keo qua bước cô đặc làm giảm độ dính và sức đông của nó nên thường bỏ qua bước này, vừa đơn giản thao tác vừa đảm bảo chất lượng. Keo nấu lần thứ ba trở đi, do hàm lượng keo thấp, khó đông nên cần thiết phải tiến hành cô đặc, mặt khác keo chỉ đông trong điều kiện nhiệt độ thấp, nếu nhiệt độ trên 200C sẽ bị chảy, do đó lúc bắt đầu làm khô nên giữ nhiệt độ dưới 200C, nhưng như thế thời gian làm khô tương đối dài. Nếu nhiệt độ và phương pháp - 18 - không thích hợp thì keo dễ phát sinh hiện tượng biến chất, do đó bước cô đặc vẫn cần thiết đối với keo loãng. Dung dịch keo xử lý trong nhiệt độ cao, thời gian dài dễ bị phân giải làm giảm phẩm chất, vì thế không thể dùng phương pháp cô đặc ở áp suất thường, các xưởng sản xuất keo hiện đại đều dùng phương pháp cô đặc chân không. Trong điều kiện nhiệt độ ngoài môi trường dưới 100C thì dung dịch keo sau khi lọc có thể đông đặc tự nhiên, ta cắt miếng rồi tiến hành làm khô mà không cần thiết phải qua công đoạn cô đặc. Nhưng những lần nấu sau nồng độ của gelatin giảm xuống thấp và trong điều kiện nhiệt độ cao [như ở Việt Nam] thì công đoạn cô đặc là rất cần thiết. Nếu có điều kiện thì cô đặc chân không là tốt nhất, chất lượng và màu sắc của keo tương đối tốt. Cũng có thể cô đặc trong điều kiện thường ở nhiệt độ trên dưới 600C, nhưng thời gian cô đặc tương đối dài ảnh hưởng đến độ dính và kéo dài thời gian sản xuất keo. Vì thế có thể tiến hành trong điều kiện áp suất thường có quạt thông gió để làm tăng tốc độ bốc hơi. Kết quả thí nghiệm cho thấy cô đặc trong điều kiện thông gió có thể rút ngắn được ½ thời gian cô đặc không có điều kiện thông gió. Tóm lại dù cô đặc theo phương pháp nào, trong điều kiện nào, ít nhiều cũng ảnh hưởng đến chất lượng của keo. Vì thế nếu sản xuất keo cao cấp dùng trong công nghiệp điện ảnh thì nên sản xuất vào mùa đông, hay trong điều kiện có thiết bị lạnh giữ nhiệt độ trên dưới 100C thì có thể bỏ qua bước cô đặc. Trong các phương pháp cô đặc thì cô đặc chân không là tốt nhất rồi đến cô đặc ở áp suất thường trong điều kiện thông gió và đến cô đặc ở áp suất thường không thông gió. Làm đông và cắt miếng Dung dịch sau khi đã xử lý ở trên cho vào các khay kim loại [khay inox hoặc khay nhôm] kích thước không nhất định, thường chiều sâu là 1.0 ÷ 1.5cm, chiều rộng 25 ÷ 30cm là thích hợp, chiều dài thường bằng chiều dài của lưới làm khô ở bước sau. Về mùa đông nhiệt độ tương đối thấp, có thể để cho keo lạnh đông tự nhiên, nhưng mùa hè nhiệt độ cao, có thể để ở những nơi nước chảy [ẩm] hoặc cho vào phòng lạnh tiến hành làm lạnh đông nhân tạo. Nói chung nhiệt độ dưới 150C, thời - 19 - gian 12 ÷ 18h thì gelatin có thể đông được hoàn toàn. Sau khi keo đông tiến hành cắt miếng để làm khô. Kích thước miếng không yêu cầu nhất định, đối với keo khô có phẩm chất tốt thì yêu cầu mỏng hơn [thường khoảng 1.0cm]. Nhưng độ dày mỏng của keo sau khi làm khô không những chỉ liên quan đến lúc cắt keo mà còn liên quan đến nồng độ dung dịch của keo. Nói chung cắt mỏng thì chóng khô, nhưng độ mỏng hợp lý sao cho keo đông không dễ vỡ, nát vụn. Làm khô keo Sau khi cắt niếng cho vào khung lưới tiến hành làm khô, có quạt thông gió. Lưới có thể làm bằng thép không rỉ hoặc bằng sợi nilon. Keo đông có hàm lượng nước 60 ÷ 70 nếu nhiệt độ làm khô > 200C thì keo sẽ bị chảy ra, vì thế nhiệt độ làm khô ban đầu phải dưới 200C về sau có thể nâng dần lên 25 ÷ 300C để tăng tốc độ làm keo. Làm khô vừa phải để tránh hiện tượng keo bị rạn nứt, keo có độ khô thích hợp nhất là lượng nước còn lại trong keo khoảng 15 ÷ 16%. Trong thời gian làm khô tuỳ theo điều kiện làm khô mà quyết định, nhưng thời gian càng ngắn càng tốt, thường trong khoảng 24h.[6] 1.2.3.2 Một số quy trình tham khảo Quy trình sản xuất gelatin từ vẩy cá [6] Nguyên liệu: Các loại cá khác nhau thì độ lớn thành phần hoá học của vẩy cá cũng khác nhau do đó lúc sử dụng phải phân loại to nhỏ và tiến hành xử lý riêng, như thế mới nâng cao được chất lượng của gelatin. Sau khi chọn nguyên liệu, tiến hành nhặt bỏ tạp chất, tiến hành rửa và ngâm nước. Đối với vẩy cá tươi chỉ cần rửa để loại bỏ tạp chất và chất dính, đối với vẩy cá khô phải ngâm nước để khôi phục trạng thái mềm mại ban đầu của nó, đối với vẩy cá muối thì qua bước này cũng loại bỏ được lượng muối đi. Ở nhiệt độ 200C thì thời gian ngâm khoảng 1 ÷ 2 ngày nhưng phải thường xuyên thay nước để tránh bị thối. Ngâm vôi: Nguyên liệu sau khi được ngâm rửa sạch ta tiến hành ngâm vôi, nồng độ nước vôi thường dùng trong 3 lần ngâm là 0.2 ÷ 0.4%. Sau khi ngâm vẩy nở ra và khử đi các chất hữu cơ có thể hoà tan trong kiềm. Ngâm vôi lần 1: nồng độ vôi là 0.4% lượng nước vôi dùng khoảng 2.5 ÷ 3 lần lượng vẩy. Thời gian ngâm 1 ÷ 2 ngày trong điều kiện nhiệt độ tương đối cao thì thời gian tốt nhất không quá một ngày để tránh thối. Trong quá trình ngâm nên khuấy đều để tránh - 20 - hiện tượng tác dụng của vôi không đều lên nguyên liệu. Ngâm vôi lần 2: sau khi ngâm đủ thời gian thì xả nước vôi rồi vớt ra, dùng nước trong rửa sạch tạp chất và vôi bám trên nguyên liệu và cho vào bể ngâm lần thứ 2 với nồng độ nước vôi là 0.3% lượng dùng như trên, thời gian ngâm 2 ÷ 3 ngày, trong thời gian ngâm phải thường xuyên khuấy và kiểm tra nước, nếu vẩy biến chất thì phải rút ngắn thời gian ngâm. Kết thúc thời gian ngâm thì vớt ra, rửa sạch và đưa vào bể ngâm lần thứ 3. Nồng độ nuớc vôi là là 0.2%, lượng dùng như trên, thời gian ngâm 4 ÷ 5 ngày, ngâm xong rửa sạch. Ngâm acid: Trong sản xuất thường dùng acid HCl công nghiệp. Ngâm acid thường từ 3 ÷ 4 lần mỗi lần nồng độ acid và thời gian đều khác nhau. Ngâm acid lần I: [ acid] = 12%, thời gian ngâm từ 10 ÷ 15phút, lượng acid thường dùng từ 2.5 ÷ 3 lần so với nguyên liệu, sau khi ngâm đủ thời gian thì tiến hành xả acid, vớt vẩy cá ra dùng nước trong rửa sạch. Ngâm acid lần II: Nồng độ acid 8%, lượng dung dịch acid dùng từ 2 ÷ 2,5 lần so với nguyên liệu, thời gian ngâm khoảng 1/2h. Ngâm acid lần III: [acid] = 3 ÷ 4% lượng acid dùng là 1.5 ÷ 2 lần so với nguyên liệu, thời gian ngâm khoảng 2h. sau đó vớt ra rửa sạch rồi tiến hành đem ngâm lần 4. Ngâm acid lần IV: [acid] >1%, lượng dùng khoảng 3 ÷ 5 lần so với nguyên liệu, thời gian ngâm khoảng 24h. Nấu : Vì nguyên liệu khác nhau nên điều kiện xử lý, nấu khác nhau, do đó phải căn cứ vào kinh nghiệm cụ thể để xác định. Lắng, lọc: Dung dich sau lúc nấu có thể dùng vải để lọc [hoặc] có thể dùng các phương pháp sau: Lắng đọng tự nhiên. Lọc hấp thụ. Hình thành kết tủa. Cô đặc: Dung dịch gelatin đặc không cần cô đặc nữa, thường thì chỉ cô đặc dung dịch gelatin nấu ở các lần thứ 3 trở về sau. Nhiệt độ cô đặc càng thấp càng tốt. - 21 - Làm đông, cắt miếng: Dung dịch gelatin sau khi cô đặc cho vào các khay và tiến hành làm đông gelatin. Do chất lượng gelatin tương đối tốt, nồng độ cao nên ở nhiệt độ bình thường gelatin vẫn có thể tự đông được. Sau khi gelatin đông tiến hành cắt miếng, độ dày chừng 1cm nếu quá dày thì làm khô sẽ khó khăn hơn và cố gắng cắt đều đặn. Nguyên liệu Ngâm vôi Ngâm acid Nấu chiết Lắng, lọc Cô đặc Làm đông, cắt miếng Làm khô Bao gói Bảo quản Hình 1.8 Sơ đồ quy trình sản xuất gelatin từ vẩy cá. - 22 - Quy trình sản xuất gelatin từ da cá Basa [9] Nguyên liệu: Da cá được xả đông rồi tiến hành rửa bằng nước sạch nhằm loại bỏ các phần thịt còn bám dính trên da trước khi chuyển sang công đoạn xử lý tiếp theo. Ngâm Nacl: Sau khi rửa xong thì đem da cá ngâm 3 lần trong dung dịch nước muối. Ngâm NaOH: Kết thúc thời gian ngâm NaCl, nguyên liệu được rửa bằng nước sạch rồi đem ngâm 3 lần trong NaOH nhằm khử Lipid, protid và sắc tố hoà tan trong môi trường kiềm. Ngâm acid citric: Ngâm NaOH xong, nguyên liệu được rửa bằng nước sạch, đem ngâm lần 3 lần trong dung dịch acid citric nhằm khử các chất khoáng, protid và các sắc tố tan trong môi trường acid… Trích ly, lọc: Quá trình xử lý ở trên nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc trích ly, tiến hành lọc bằng vải màu để loại bỏ bã và thu hồi gelatin. Cô đặc, lạnh đông, làm khô, bao gói bảo quản: Gelatin thu hồi được sẽ đem đi cô đặc, làm lạnh đông và mang đi làm khô, bao gói, bảo quản ở nơi khô ráo thoáng mát. - 23 - Nguyên liệu Rửa Ngâm dung dịch NaCl Rửa Ngâm dung dịch NaOH Rửa Ngâm dung dịch acid citric Trích ly Lọc Cô đặc Lạnh đông Làm khô Bao gói Bảo quản Bã Hinh 1.9 Sơ đồ quy trình sản xuất gelatin từ da cá Basa. - 24 - 1.2.4 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về gelatin. Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất gelatin là: vẩy, xương, bong bóng và da cá. Da cá dùng để chế biến gelatin ít hơn các nguyên liệu khác. Vì động vật thuỷ sản chỉ có những loại cá to, da dày mới bóc được da [như cá nhám, cá voi] nhưng các loài cá này da của chúng hiện nay chủ yếu dùng cho ngành thuộc da. Xương cá tuy có thể chế gelatin nhưng đứng về mặt kinh tế mà nói thì số lượng quá ít vẩy cá chiếm tỷ lệ trọng lượng trong cá thuộc vào bộ phận không ăn được. Bong bóng cá tuy chỉ một ít có thể làm gelatin nhưng lượng collagen rất cao, do đó nó là nguyên liệu tốt dùng để sản xuất gelatin có chất lượng cao. Hiện nay trong sản xuất gelatin từ cá, nguyên liệu chủ yếu là vẩy cá. Trong nguyên liệu dùng để chế biến gelatin từ cá như da, vẩy, xương … thành phần chủ yếu là colagen, ngoài ra còn có albumin, globulin, chất béo và chất khoáng… Năm 1860 gelatin từ cá đã xuất hiện trên thị trường, nhưng sự hiểu biết về nó còn rất hạn chế. Đến năm 1956 Gustarson đã tiến hành nghiên cứu các khả năng phản ứng của colagen. Năm 1960 Piez và Gress đã nghiên cứu thành phần acid amin của gelatin từ một số loài cá và cho kết quả như bảng 1.6 [9] Bảng 1.6 Thành phần acid amin của gelatin từ một số loại cá Số lượng acid amin /1000 acid amin Amin acid Gelatin da cá chép Gelatin da cá tuyến Gelatin da cá chó Glycine Alanine Valine 317 120 19 345 107 19 328 114 18 Isolencine Lencine Proline 12 25 124 11 23 102 9,2 20 129 Hydroxyproline Phenylalanine Tylosine 73 14 3.2 53 13 3,5 70 14 1,8 Seline Threonine 43 27 69 25 41 25 - 25 - Methionine 12 13 12 Cystine Hydroxyline Lysine