Thiết kế chế tạo mô hình nghiên cứu hệ thống thiết bị thu hồi Protein trong nước thải máu cá của dây chuyền chế biến cá Tra - Basa

- Thiết kế, chế tạo thử nghiệm mô hình thiết bị thu hồi Protein từ dịch thải máu cá Tra để giải quyết hai vần đề sau: + Tận dụng tối đa hàm lượng Protein trong máu cá, sản phẩm thu được

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Tên đề tài: “Thiết kế – chế tạo mô hình nghiên cứu hệ thống thiết bị thu hồi

Protein trong n ước thải máu cá của dây chuyền chế biến cá tra – basa”

Hiện vật: Mô hình nghiên cứu hệ thống thiết bị thu hồi Protein từ dịch thải máu cá

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha trang, ngày…tháng…năm 2010

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

PGS.TS Phạm Hùng Thắng

ĐIỂM

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Tên đề tài: “Thiết kế – chế tạo mô hình nghiên cứu hệ thống thiết bị thu hồi

Protein trong n ước thải máu cá của dây chuyền chế biến cá tra – basa”

Hiện vật: Mô hình nghiên cứu hệ thống thiết bị thu hồi Protein từ dịch thải máu cá

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Kết luận:

Nha trang, ngày…tháng…năm 2010

CÁN BỘ PHẢN BIỆN (Ký và ghi rõ họ tên)

Nha trang, ngày…tháng…năm 2010

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rõ họ tên)

ĐIỂM

ĐIỂM CHUNG

MỤC LỤC

Trang MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THU HỒI PROTEIN TRONG

NƯỚC THẢI MÁU CÁ CỦA DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN CÁ TRA - BASA 1

1.1 Tổng quan về cá tra – basa 1

1.1.1 Phân loại 1

1.1.2 Phân bố 3

1.1.3 Hình thái, sinh lý 3

1.1.4 Đặ điểm dinh dưỡng 4

1.2 Qui trình sản xuất cá fillet đông IQF 7

1.2.1 Qui trình công nghệ sản xuất cá tra fillet đông IQF tại nhà máy thuộc CTCP NAM VIỆT 7

1.2.2 Thuyết minh qui trình 8

1.3 Tình hình xuất khẩu cá tra – basa 12

1.4 Thực trạng về xử lý nước thải chế biến thủy sản và các biện pháp giải quyết 14

1.4.1 Thực trạng về xử lý nước thải 14

1.4.2 Thành phần nước thải và thực trạng xử lý nước thải của nhà máy chế biến cá tra – basa hiện nay 15

1.4.3 Biện pháp xử lý nước thải của các nhà máy chế biến thủy sản

hiện nay 17

1.5 Tổng quan về máu cá 18

1.5.1 Vai trò của máu 18

1.5.2 Thành phần hóa học của máu 19

1.5.3 Thành phần hữu hình của máu cá 22

1.6 Một số phương pháp thu hồi Protein từ dịch thải máu cá 25

1.6.1 Giới thiệu chung về Protein 25

1.6.2 Vai trò của Protein 25

1.6.3 Các phương pháp kết tủa Protein 26

1.6.3.1 Tủa Protein bằng muối 26

1.6.3.2 Tủa Protein bằng các dung môi hữu cơ 27

1.6.3.3 Tủa Protein bằng phương pháp điểm đẳng điện 28

1.6.3.4 Tủa Protein bằng các Non – ionic Polymer 28

1.6.3.5 Tủa Protein bằng ion kim loại 30

1.6.3.6 Tủa Protein bằng phương pháp nhiệt 30

1.7 Tổng quan về Chitosan 31

1.7.1 Cấu trúc và tính chất của Protein 31

1.7.1.1 Cấu trúc của Chitosan 31

1.7.1.2 Tính chất của Chitosan 31

1.7.2 Ứng dụng của Chitosan 33

1.8 Tổng quan về keo tụ và tạo bông 36

1.8.1 Tính bền vững của các chất keo trong dung dịch 36

1.8.2 Tốc độ keo tụ - tạo bông 37

1.9 Các nghiên cứu thu hồi Protein từ dịch thải máu cá tra – basa 39

1.9.1 Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam 39

1.9.2 Kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm 40

1.9.3 Kết quả nghiên cứu trên thế giới 47

Chương 2: THIẾT KẾ - CHẾ TẠO MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THIẾT BỊ THU HỒI PROTEIN TỪ DỊCH THẢI MÁU CÁ CỦA DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN CÁ TRA – BASA 48

2.1 Xây dựng mô hình thiết kế 48

2.2 Thuyết minh qui trình 50

2.3 Tính toán hệ thống gia nhiệt 50

2.3.1 Định hướng tính toán 51

2.3.2 Tính toán thiết bị 52

2.3.3.1 Tính toán hệ số tỏa nhiệt của nước 52

2.3.3.2 Tính toán hệ số tỏa nhiệt của máu 53

2.3.3.3 Tính toán số ống của thiết bị gia nhiệt 54

2.4 Tính toán vận tốc dòng chảy trong dung dịch 55

2.4.1 Vận tốc máu cá trong ống dẫn từ thùng chứa 1 vào thùng nâng

nhiệt 7 55

2.4.1.1 Phương pháp thu Protein bằng cách dùng nhiệt 55

2.4.1.2 Phương pháp thu Protein bằng cách pH 56

2.4.2 Vận tốc máu cá trong ống dẫn từ thùng nâng nhiệt 7 vào thùng

trộn 11 56

2.4.2.1 Phương pháp thu Protein bằng cách dùng nhiệt 57

2.4.2.2 Phương pháp thu Protein bằng cách pH 57

2.4.3 Vận tốc máu cá trong ống dẫn từ thùng trộn 11 vào thùng tách

lắng 13 58

2.4.3.1 Phương pháp thu Protein bằng cách dùng nhiệt 58

2.4.3.2 Phương pháp thu Protein bằng cách pH 58

2.4.4 Vận tốc dòng chảy của dung dịch trong thiết bị định lượng 59

2.4.3.1 Vận tốc dòng chảy của dung dịch HCl trong thiết bị định lượng 3 59

2.4.3.2 Vận tốc dòng chảy của dung dịch NaOH trong thiết bị định

lượng 10 59

Chương 3: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 3.1 Kết quả thử nghiệm của quá trình thu hồi Protein từ dịch thải máu cá tra – basa bằng phương pháp nhiệt 61

3.1.1 Quá trình tiến hành thử nghiệm 61

3.1.2 Kết quả thử nghiệm khi dùng phương pháp nhiệt 62

3.2 Kết quả thử nghiệm của quá trình thu hồi Protein từ dịch thải máu cá tra – basa bằng phương pháp dùng pH 62

3.2.1 Quá trình tiến hành thử nghiệm 62

3.2.2 Kết quả thử nghiệm khi dùng phương pháp dùng pH 64

3.2.2.1 Protein 64

3.2.2.2 Dịch thải 65

3.3 Kết quả thử nghiệm ban đầu khi kết hợp thêm PAC và phương pháp thu hồi Protein bằng cách dùng pH 67

3.3.1 Quá trình tiến hành thử nghiệm 67

3.3.2 Kết quả thu được ban đầu 68

3.3.2.1 Thời gian kết tủa 68

3.3.2.2 Dịch thải khi thêm PAC 68

Chương 4: HOẠCH TOÁN GIÁ THÀNH 70

4.1 Chi phí mua vật tư (GVật tư) 70

4.2 Chi phí tiền lương nhân công (GNhân công) 72

4.3 Chi phí khấu hao máy móc, thiết bị (GKhấu hao) 72

4.4 Chi phí khác (GKhác) 72

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 73

5.1 Kết luận 73

5.2 Đề xuất 73

5.2.1 Lượng hóa chất cần sử dụng cho lượng máu xử lý 5m3/h 73

5.2.1.1 Lượng dung dịch HCl cần thiết 73

5.2.1.2 Lượng dung dịch NaOH cần thiết 74

5.2.2 Mô hình đề xuất 74

5.2.2.1 Khi không dùng chất trợ lắng PAC 74

5.2.2.2 Khi dùng chất trợ lắng PAC 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

bị áp dụng từ một công nghệ cụ thể sẽ không chỉ góp phần nâng cao năng suất mà

còn góp phần giúp chúng ta kiểm tra, đánh giá lại các kết quả nghiên cứu đó một cách xác thực hơn

Xuất phát từ những thực tế đó cho thấy việc áp dụng khoa học công nghệ vào việc chế tạo ra thiết bị phục vụ cho nhu cầu trên là rất cần thiết và cấp bách Để giải quyết vấn đề đó tôi đã tìm hiểu thực tế và sử dụng kiến thức đã học cùng với sự

hướng dẫn nhiệt tình của thầy PGS.TS Phạm Hùng Thắng và thầy TS Trang Sĩ

Trung , thầy ThS Nguyễn Công Minh để thực hiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình nghiên c ứu hệ thống thiết bị thu hồi Protein trong nước thải máu cá của

dây chuy ền chế biến cá tra – basa”

Mục đích của đề tài là:

- Vận dụng những kiến thức đã học áp dụng vào thực tế để giải quyết vấn đề đặt ra

- Làm quen với công tác nghiên cứu khoa học

- Thiết kế, chế tạo thử nghiệm mô hình thiết bị thu hồi Protein từ dịch thải máu

cá Tra để giải quyết hai vần đề sau:

+ Tận dụng tối đa hàm lượng Protein trong máu cá, sản phẩm thu được có thể bổ sung vào các loại thức ăn cho gia súc, gia cầm đem về nguồn lợi nhuận mới cho công ty

+ Giải quyết cho vấn đề ô nhiễm môi trường

Nội dung của đề tài gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ thu hồi Protein trong nước thải máu cá của dây chuyền chế biến cá tra – basa

Chương 2: Thiết kế, chế tạo mô hình nghiên cứu hệ thống thiết bị thu hồi Protein từ dịch thải máu cá của dây chuyền sản xuất cá tra – basa

Chương 3: Kết quả thử nghiệm

Chương 4: Hoạch toán giá thành

Chương 5: Kết luận và đề xuất

Do kiến thức và thời gian thực hiện đề tài có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy và các bạn để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn và có thể đưa vào áp dụng trong thực tế một cách tốt nhất

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng của bản thân tôi

đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ nhà trường, thầy cô và bạn bè Tôi xin chân

thành cảm ơn thầy PGS.TS Phạm Hùng Thắng và TS Trang Sĩ Trung đã tận

tình hướng dẫn giúp đỡ tôi hoàn thành nôi dung đề tài

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn thầy ThS Nguyễn Công Minh đã tận tình

giúp đỡ tôi trong quá trình thử nghiệm mô hình thiết bị

Và lời cảm ơn chân thành xin được gửi tới các thầy trong Khoa Cơ Khí, trong Bộ môn Chế Tạo Máy đã tạo điều kiện cho tôi sử dụng các máy để phục vụ cho quá trình chế tạo mô hình thiết bị

Sau cùng, xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên giúp đỡ về vật chất lẫn tinh thần để tôi có điều kiện tốt nhất hoàn thành đề tài

Nha trang, tháng 1 năm 2010

SVTH : Hà Hoàng Lâm Lớp : 47CT

MSSV: 47132134

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

TMAO

ĐBSCL

BOD 5 COD TSS

CBTS XKTS VSV TCVN

Trimethylamine oxide

Đồng bằng sông Cửu Long

Biochemical Oxygen Demand- Nhu cầu oxy sinh hóa

Chemical Oxygen Demand- Nhu cầu oxy hóa học

Total Suspendid Solid- Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng

Chế biến thủy sản

Xuất khẩu thủy sản

Vi sinh vật Tiêu chuẩn Việt Nam

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THU HỒI PROTEIN TRONG NƯỚC THẢI MÁU CÁ CỦA DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN CÁ TRA - BASA

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁ TRA – BASA [7]

1.1.1 Phân loại

Cá tra – basa là một trong những đối tượng nuôi trồng thủy sản đang đựợc

phát triển với tốc độ nhanh chóng tại các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long (tập trung chủ yếu ở hai tỉnh An Giang và Đồng Tháp) là một trong những loại cá có giá trị xuất khẩu cao Cá tra Việt Nam được khá nhiều thị trường ưa chuộng vì màu sắc thịt trắng, thịt cá thơm ngon hơn so với các loại cá khác Nghề nuôi cá tra được khởi đầu từ những năm 60 Năm 1998 Việt Nam đã thành công trong sinh sản nhân tạo

và đáp ứng nhu cầu về nguồn giống cho nghề nuôi thương phẩm

Cá tra – basa là một trong số các loại thuộc họ cá tra (Pangasiidae) đã được xác định ở song Cưu Long Họ Pangasiidae theo ITIS và Wikipedia tiếng Pháp có 3 chi: chi Sinopangasius (1 loài), chi Helicophagus (3 loài) và chi Pangasius (27 loài) Tài liệu phân loại gần đây nhất của tác giả W.Rainboth xếp cá tra nằm trong giống

cá tra dầu Cá tra dầu rất ít gặp ở nước ta và còn sống sót rất ít ở Thái Lan và Campuchia Loài cá tra dầu (Pangasius gigas) đã có tên trong sách đỏ Việt Nam từ năm 2002 Ngoài ra có một só loài trở thành cá nuôi, vài loài được nuôi vớ tầm vóc quy mô lớn Đặc biệt cá tra Việt Nam cung khác hoàn toàn so với loài cá nheo Mỹ (Ictalurus punctatus) thuộc họ Ictaluridae

Hình 1.1: Cá tra nguyên liệu [8]

Tên tiếng Anh: Shutchi catfish

Bộ cá nheo Siluriformes

Họ cá tra Pangasiidae

Giống cá tra dầu Pangasianodon

Loài cá tra Pangasianodo hypophthalmus (Sauvage 1878)

Tên thương hiệu quốc gia cho sản phẩm cá tra là Pangasius

Bảng 1.1: Bảng phân loại các loài cá thuộc họ cá tra – cá basa (Pangasiidae)

Hình 1.2: Cá basa nguyên liệu [9]

và tìm nơi sinh sản tự nhiên Khảo sát chu kì di cư của cá tra ở địa phận Campuchia cho thấy cá ngược dòng từ tháng 10 đến tháng 5 và di cư từ hạ lưu từ tháng 5 đến tháng 9 hàng năm

và da nên chịu đựng được môi trường nước thiếu oxy hòa tan Tiêu hao oxy và ngưỡng oxy của cá Tra thấp hơn 3 lần so với cá Mè trắng

Cá basa (còn gọi là cá bụng) cũng là cá da trơn, có thân dài, chiều dài chuẩn bằng 2,5 lần chiều cao thân Ðầu cá basa ngắn, hơi tròn, dẹp bằng, trán rộng Miệng hẹp, chiều rộng của miệng ít hơn 10% chiều dài chuẩn, miệng nằm hơi lệch dưới mõm Dải răng hàm trên to và rộng và có thể nhìn thấy khi miệng khép Có 2 đôi râu, râu hàm trên bằng chiều dài đầu, râu mép dài tới hoặc quá gốc vây ngực Mắt

to, bụng to, lá mỡ rất lớn, phần sau thân dẹp bên, lưng và đầu màu xám xanh, bụng trắng bạc Chiều cao của cuống đuôi hơn 7% chiều dài chuẩn

Cá basa không có cơ quan hô hấp phụ, ngưỡng oxy cao hơn cá tra, nên chịu đựng kém ở môi trường nước có hàm lượng oxy hòa tan thấp Theo Nguyễn Tuần (2000), cá basa sống chủ yếu ở nước ngọt, chiụ được nước lợ nhẹ, nồng độ muối 12, chịu đựng được ở nơi nước phèn có pH > 5,5 Ngưỡng nhiệt độ từ 18 - 400C, ngưỡng oxy tối thiểu là 1,1mg/lít Nhìn chung sự chịu đựng của cá basa với môi trường khắc nghiệt không bằng cá tra, do đó cá được nuôi thương phẩm chủ yếu trong bè trên sông nước chảy

1.1.4 Đặc điểm dinh dưỡng

Cá tra khi hết noãn hoàng thì thích ăn mồi tươi sống, vì vậy chúng thích ăn thịt lẫn nhau ngay trong bể ấp và chúng vẫn tiếp tục ăn nhau nếu cá ương không được cho ăn đầy đủ, thậm chí cá vớt trên sông vẫn thấy chúng ăn nhau Ngoài ra khi khảo sát cá bột vớt trên sông, còn thấy trong dạ dày của chúng có rất nhiều phần cơ thể và mắt cá con các loài cá khác Dạ dày của cá phình to hình chữ U và co giãn được, ruột cá tra ngắn, không gấp khúc lên nhau mà dính vào màng treo ruột ngay dưới bóng khí và tuyến sinh dục Dạ dày to và ruột ngắn là đặc điểm của cá thiên về

ăn thịt Ngay khi vừa hết noãn hoàng cá thể hiện rõ tính ăn thịt và ăn lẫn nhau, do

đó để tránh hao hụt do ăn lẫn nhau trong bể ấp, cần nhanh chóng chuyển cá ra ao ương Trong quá trình ương nuôi thành cá giống trong ao, chúng ăn các loại động vật phù du có kích thước vừa cỡ miệng của chúng và các thức ăn nhân tạo Khi cá lớn thể hiện tính ăn đáy và ăn tạp thiên về động vật nhưng dễ chuyển đổi thức ăn Trong điều kiện thiếu thức ăn, cá có thể sử dụng các loại thức ăn bắt buộc khác như mùn bã hữu cơ, thức ăn có nguồn gốc động vật Trong ao nuôi cá Tra có khả năng thích nghi với nhiều loại thức ăn khác nhau như cám, rau, động vật đáy

Cá basa có tính ăn tạp thiên về động vật Hệ tiêu hóa của cá thực sự hòan chỉnh 3 ngày sau khi bắt đầu ăn thức ăn bên ngoài Cá cũng háu ăn nhưng ít tranh mồi hơn so với cá tra Sau khi hết noãn hoàng, cá ăn phù du động vật là chính

Trong điều kiện nuôi nhân tạo thức ăn thích hợp giai đọan đầu là ấu trùng Artemia,

Moina, đạt được tỷ lệ sống tới 91 – 93 %, trong khi dùng thức ăn nhân tạo thì tỷ lệ sống chỉ đạt 67% và tốc độ tăng trưởng cũng kém hơn Từ ngày tuổi thứ 7 có thể

chuyển sang ăn thức ăn nhân tạo Nhu cầu protein của cá basa khỏang 30 - 40% khẩu phần, hệ số tiêu hóa protein khỏang 80 - 87% và hệ số tiêu hóa chất béo khá cao 90 - 98% (Nguyễn Tuần, 2000) Giai đoạn lớn cá cũng có khả năng thích ứng nhanh với các loại thức ăn có nguồn gốc động vật, thực vật và dễ kiếm như hỗn hợp tấm, cám, rau, cá vụn và phụ phẩm nông nghiệp, do đó thuận lợi cho người nuôi khi cung cấp thức ăn cho cá trong bè.

Khi phân tích thức ăn trong ruột cá đánh bắt ngoài tự nhiên, cho thấy thành phần thức ăn khá đa dạng, trong đó cá tra ăn tạp thiên về động vật, cá Basa thiên về động vật và mùn bã hữu cơ

Bảng 1.2: Thành phần thức ăn trong ruột cá tra [7]

Bảng 1.3: Thành phần hóa học của cá tra – cá basa Fillet [2]

Nhiều nhà khoa học đã tiến hành phân tích thành phần Acid amin không thay thế trong cá tra và đưa ra bảng so sánh sau:

Bảng 1.4: So sánh thành phần Acid amin không thay thế trong Protein cá tra

với một số nguồn Protein khác [2]

Nguồn Protein Acid amin

4,6

6

4

6 8,4 3,9 8,8

1

4,2

5 2,9 5,2 8,2 4,5 9,3 1,1

4,4 7,6 4,3 7,2 10,2 5,3 8,1 1,6

5,5 8,1 3,3 7,1 8,4 5,4 6,8 1,9 Bảng số liệu trên chứng tỏ cá tra là loài cá có giá trị dinh dưỡng cao nên là loại thực phẩm tốt cho sức khỏe con người Trong thịt cá tra có chứa nhiều Acid amin không thay thế, điều đó giải thích vì sao sản phẩm cá Tra của Việt Nam lại được yêu thích trên toàn thế giới

1.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÁ TRA FILLET ĐÔNG IQF [2]

1.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm cá tra fillet đông IQF tại công ty

cổ phần NAM VIỆT (NAVICO), An Giang

Hình 1.2: Quy trình công nghệ sản xuất cá tra fillet đông IQF tại nhà máy

thuộc công ty CTCP NAM VIỆT, An Giang

Tiếp nhận nguyên liệu

Rửa 3 Dịch thải máu cá tra

Bảo quản

1.2.2 Thuyết minh quy trình

1.2.2.1 Tiếp nhận nguyên liệu

Nguyên liệu được đưa đến cảng của công ty từ vùng nuôi bằng thuyền thông thủy, cá được vớt lên thùng tiếp nhận nguyên liệu rồi đưa đến nơi tiếp nhận nguyên liệu của phân xưởng

Mục đích khâu tiếp nhận nguyên liệu là loại bỏ những nguyên liệu không đạt yêu cầu, nhằm xác định chất lượng của cá đầu vào khâu sản xuất xác định chất lượng nguyên liệu cá trong một ca

Các thông số kĩ thuạt cần đảm bảo khi tiếp nhận nguyên liệu:

1.2.2.2 Công đoạn cắt tiết

Mục đích: Nhằm loại sạch máu trong cá tránh máu ứ đọng trong cơ thịt cá làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm sau này

Yêu cầu kỹ thuật: Cá phải sạch máu hoàn toàn, hầu phải đựợc cắt đứt tránh làm rách miếng cá, gây tổn thương đến cơ thịt Sau khi cắt hầu xong cá được đưa vào bồn ngâm nhằm tạo điều kiện cho máu trong cá ra hoàn toàn Yêu cầu nước ngâm là nước sạch ở nhiệt độ bình thường

1.2.2.3 Công đoạn Fillet

Mục đích: Loại bỏ xương để lấy phần thịt hai bên của miếng cá theo yêu cầu của khách hàng đã đặt từng ngày

Các thông số kỹ thuật cần đạt trong quá trình Fillet: miếng cá phải nhẵn phẳng không bị đứt đuôi và bị rách thịt, miếng cá không còn sót xương

Yêu cầu fillet thao tác nhanh gọn, chính xác, rửa lại miếng cá sau khi fillet Dao, bàn, rổ, dụng cụ phục vụ sản xuất phải sạch sẽ

Hình 1.3: Cá tra – cá basa fillet [10]

1.2.2.4 Công đoạn rửa 1

Cá sau khi fillet đựợc rửa qua hai bồn nước ở nhiệt độ bình thường

Mục đích: Loại bỏ máu còn bám ở cơ thịt, loại bớt vi sinh vật, nhiệt độ của nước rửa tо = 27÷28оC, nồng độ chlorine có trong nước rửa 30 ÷50 ppm Nước rửa chỉ sử dụng một lần, rửa đến khi nào sạch máu là được và thời gian thường là 2 ÷ 3 phút + Bồn 1: Dùng tay có đeo găng tay, đảo liên tục cho ra hết máu sau đó chuyển qua bồn thứ 2

+ Bồn 2: Rửa sơ lại trước khi chuyển sang công đoạn lạng da

1.2.2.6 Công đoạn tạo hình

Dùng dao chuyên dùng gọt bỏ phần mỡ xương còn xót lại sau fillet lạng da Miếng cá sau tạo hình phải nhẵn, nhằm tạo thẩm mỹ cho miếng cá

Yêu cầu kỹ thuật:

+ Không còn sót mỡ, xương

+ Nhiệt độ nước rửa phải đảm bảo 0оC ÷ 6оC

+ Nồng độ chlorine có trong nước rửa 20 – 30 ppm

+ Dụng cụ phục vụ cho công đoạn tạo hình: Dao, rổ, thớt cần phải được vệ sinh sạch sẽ

+ Đối với công nhân thực hiện trong công đoạn này phải chấp hành đúng yêu cầu vệ sinh

1.2.2.7 Công đoạn kiểm tra ký sinh trùng

Mục đích: Loại những miếng cá không đạt tiêu chuẩn như cá bị bệnh, cá còn sót xương, sót máu…

Yêu cầu kỹ thuật: Phải kiểm tra chính xác không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau này, thao tác nhanh, tránh miếng cá rơi xuống sàn, cá phải luôn giữ ở nhệt

độ 0оC ÷ 5оC, bàn kiểm tra phải luôn sạch sẽ, xác định bằng mắt thường và không cho phép có ký sinh trùng trên miếng cá

1.2.2.8 Công đoạn phân cỡ phân loại

a/ Quay mu ối:

Mục đích: Làm tăng tính thẩm mỹ cho miếng cá

Yêu cầu kỹ thuật: Nhiệt độ khi quay phải đảm bảo 0оC ÷ 5оC, cá phải quay đủ độ không nên quay quá mức cho phép, lượng muối cho vào tùy thuộc vào bản chất miếng cá

b/ Phân c ỡ, phân loại:

Mục đích: Đảm bảo cho miếng cá đúng theo màu sắc loại của cá nhằm đảm bảo giá trị kinh tế của mỗi loại cá đáp ứng yêu cầu của khách hàng phục vụ tốt cho quá trình cấp đông đảm bảo độ đồng đều của sản phẩm

Yêu cầu kỹ thuật: Cá luôn được phủ đá với nhiệt độ 0оC ÷ 5оC, phân cỡ phân loại chính xác, bàn phải làm vệ sinh sạch sẽ thường xuyên, cân phải chính xác, hiệu chỉnh cân theo thời gian dụng cụ vệ sinh thao tác nhẹ nhàng, cho phép sai số ≤ 2%

1.2.2.9 Công đoạn cân 1

Mục đích: Nhằm đảm bảo trọng lượng tịnh của cá sau khi rã đông

Yêu cầu kỹ thuật:

+ Cân đúng trọng lượng từng cỡ, loại theo yêu cầu của khách hàng

+ Cân phải được vệ sinh sạch sẽ

1.2.2.10 Công đoạn rửa 2

Từng rổ cá bán thành phẩm được rửa thứ tự qua từng bồn nước (3 bồn) đá theo từng loại

Mục đích: Nhằm loại vi sinh vật, tạp chất, mỡ, thuốc còn bám vào cơ thịt của miếng cá Yêu cầu kỹ thuật: Nhiệt độ nước rửa < 6оC Nồng độ hóa chất rửa 0,02%

1.2.2.11 Công đoạn cấp đông IQF

Cá sau khi cân xong được đưa đến băng chuyền tủ đông tại đây công nhân xếp cá lên băng chuyền

Mục đích: Hạ thấp nhiệt độ của sản phẩm để phục vụ cho quá trình bảo quản, và theo yêu cầu của khách hàng

Yêu cầu kỹ thuật:

+ Nhiệt độ trung tâm sản phẩm ≤ -18оC

+ Thời gian cấp đông < 1 giờ

1.2.2.12 Công đoạn mạ băng

Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà quy trình có thể mạ băng hoặc không mạ băng Mục đích:

+ Nhằm làm cho miếng cá bóng đẹp, làm tăng khối lượng cho miếng cá

+ Tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

Yêu cầu kỹ thuật:

+ Nhiệt độ nước mạ băng ≤ 4оC

+ Tần suất thay nước mạ băng theo sự chỉ dẫn của KCS, nồng độ hóa chất sử dụng trong nước mạ băng là 0,05% không sử dụng quá liều lượng

+ Nước mạ băng phải ưu tiên sử dụng đá lấy từ thiết bị cung cấp đá vảy của nhà máy + Công nhân phải vệ sinh sạch sẽ và dụng cụ cũng phải đảm bảo vệ sinh

1.2.2.13 Công đoạn cân 2

Mục đích: Nhằm đảm bảo đúng trọng lượng của cá khi đóng gói

Yêu cầu kỹ thuật:

+ Phải chính xác trong các thao tác, thường xuyên hiệu chỉnh cân để đảm bảo độ chính xác

+ Công nhân phải làm vệ sinh trước và sau thời gian làm việc.theo quy định của công ty

1.2.2.14 Công đoạn bao gói

Cá sau khi mạ băng, cân đủ trọng lượng thì cho vào túi PE tùy theo yêu cầu của khách hàng mà mỗi túi có lượng cá khác nhau và lượng túi cho vào thùng là khác nhau

Yêu cầu kỹ thuật: Phải đóng đủ trọng lượng, bao bì ghi đầy đủ các thông tin, phải đảm bảo vệ sinh và khả năng bảo vệ sản phẩm tốt Sản phẩm bao gói phải đạt tiêu chuẩn

1.2.2.15 Công đoạn bảo quản

Bán thành phẩm được hoàn chỉnh nhanh chóng đưa vào bảo quản theo đúng quy định, thao tác nhanh nhện đúng thứ tự theo nguyên tắc của kho Nhiệt độ trong kho phải đảm bảo, luôn luôn duy trì ở khoảng nhiệt độ ≤ - 20oC Thời gian lưu sản phẩm trong kho không quá 6 tháng

Sản phẩm xếp vào kho phải cách tường 10 cm và cách trần 80 cm, không được để sản phẩm dưới nền kho mà phải cách nền cho sản phẩm bằng cách xếp lên tấm pallet

1.3 TÌNH HÌNH XUẤT KHẨU CÁ TRA – BASA [11, 12]

Xuất khẩu cá tra đã, đang và sẽ trở thành ngành chủ lực của nước nhà Tại

10 tỉnh, thành ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long có trên 600 ha mặt nước nuôi

cá tra, basa và cho sản lượng lên tới trên 1,128 triệu tấn Năm 2008, sản phẩm cá tra – basa của Việt Nam được đánh giá là nhóm sản phẩm thủy sản có tốc độ tăng nhanh nhất thế giới, xuất khẩu đến 127 quốc gia và vùng lãnh thổ với tổng sản lượng trên 640.000 tấn sản phẩm, đạt giá trị hơn 1,4 tỷ USD, tăng khoảng 45% so với năm 2007, góp phần đưa toàn ngành lần đầu tiên vượt qua ngưỡng 4 tỉ USD Nhưng hiện nay vấn đề tiêu thụ và sản xuất cá tra đang gặp rất nhiều khó khăn và bất cập nhất là trong công tác quy hoạch, quản lý, thông tin và thống kê đến nuôi trồng con giống, giá thức ăn, tổ chức sản xuất và yếu tố môi trường Chính điều này

đã khiến cho những người dân xứ biển nuôi cá đã phải thu hẹp diện tích nuôi thả cụ thể: Diện tích nuôi thả giảm 50%, diện tích nuôi cá tra trong năm 2008 cũng góp

phần làm cho nghề nuôi trồng, chế biến và xuất khẩu cá tra - basa ở ĐBSCL cũng như trong nước gặp nhiều khó khăn Năm 2008, diện tích nuôi cá tra ở ĐBSCL lên đến 6.160 ha, tổng sản lượng cá đạt hơn 1,1 triệu tấn đã vượt quá nhu cầu chế biến

và tiêu thụ Ở ĐBSCL hiện còn khoảng 35% ao hầm đang bị bỏ không vì người nuôi cá không còn khả năng tái đầu tư

Hình 1.4: Tình hình xuất khẩu cá tra năm 2008 [12]

Dự báo kim ngạch xuất khẩu mặt hàng này năm 2009 sẽ đạt khoảng 1,2 tỷ USD, chiếm xấp xỉ 29% tổng kim ngạch xuất khẩu hàng thủy sản, bất chấp những khó khăn do khủng hoảng kinh tế toàn cầu và tình trạng cung cầu nguyên liệu không ổn định trong nước từ đầu năm Hiện nay cả nước có khoảng 100 nhà máy chế biến cá có công suất là 1,5 triệu tấn /năm nhưng khả năng năm nay chỉ đạt khoảng 30% công suất Dự kiến đến năm 2010 xuất khẩu cá tra đạt 1,5 tỷ USD Bên cạnh mặt khó khăn nhưng vẫn còn nhiều hướng mở ra cho ngành xuất khẩu thủy sản Tuy trong 5 tháng đầu năm 2009, kim ngạch xuất khẩu cá tra sụt giảm nhưng hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản VIệt Nam (Vasep) lại dự báo tình hình sẽ lạc quan hơn từ nay đến cuối năm Trong 5 tháng đầu năm nay XKTS (xuất khẩu thủy sản) đạt gần 400.000 tấn với kim ngạch 1,369 tỷ USD giảm 5,6% về sản lượng

và 9,4% về kim ngạch XKTS đã đi gần nửa chặng đường nhưng kim ngạch thì chưa bằng ½ so với năm 2008 (Xuất khẩu năm 2008 đạt 4,5 tỷ USD)

Hiện nay, Nhật Bản là thị trường đứng đầu về nhập khẩu thủy sản với trên 25% thị phần, tiếp đó là EU với 21,6%, Hoa Kỳ tụt xuống vị trí thứ 3 với gần 20% Ngoài ra thị trừờng Hàn Quốc chiếm 6,2% xếp sau là ASEAN, TRUNG QUỐC, Nga… Riêng Nga nhập gần 54,9 triệu USD cá tra, basa của Việt Nam bằng 2,751%

so với năm 2005, Ba Lan đạt 45 triệu USD bằng 8,58% so với năm 2005

1.4 THỰC TRẠNG VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT [2]

1.4.1 Thực trạng về xử lý nước thải

Theo thống kê chưa đầy đủ hiện nay cả nước ta có khoảng 300 cơ sở chế biến thủy sản và khoảng 220 nhà máy chuyên sản xuất các sản đông lạnh phục vụ xuất khẩu Các nhà máy này tuy thiết bị và công nghệ chế biến được đánh giá là có

sự đổi mới nhanh so với các ngành công nghiệp khác nhưng so với các nước phát triển thì vẫn còn nhiều hạn chế, đây là nguyên nhân chính làm ảnh hưởng xấu đến môi trường hiện nay Có rất nhiều nhà máy chế biến thủy sản được mọc lên và phát triển không theo quy hoạch, hoặc được xây dựng chủ yếu chú trọng đến công nghệ chế biến nhưng không chú trọng đến yếu tố môi trường Đây là hiện tượng rất phổ biến trong ngành thủy sản hiện nay, nó là những nguyên nhân làm ảnh hưởng đến

sự phát triển bền vững lâu dài của ngành thủy sản nước nhà Có tới khoảng 50% nhà máy khi xây dựng không có khu vực xử lý nước thải hoặc xây dựng không đúng vị trí, chẳng hạn như các nhà máy chế biến cá tra ở An Giang, Cần Thơ điển hình là công ty chế biến cá tra Đại Tây Dương sau khi hoạt động được 3 tháng thì bị cơ quan chức năng tạm đình chỉ hoạt động vì đã không có hệ thống xử lý nước thải mà

xả thải trực tiếp ra ngoài môi trường Để khắc phục tình trạng này thì bắt buộc các nhà máy phải có hệ thống xử lý nước thải phù hợp để không làm ảnh hưởng đến môi trường chung

Hiện nay, các hoạt động xây dựng và phát triển kế hoạch của ngành đa phần đều quan tâm đến vấn kinh tế, xã hội mà lại lãng quên đến yếu tố môi trường cho nên công tác bảo vệ môi trường chỉ mang tính đối phó

1.4.2 Thành phần nước thải và thực trạng xử lý nước thải của các nhà máy chế biến cá tra hiện nay

1.4.2.1 Thực trạng máu cá tra hiện nay ở các nhà máy chế biến thủy sản

Qua thống kê hàm lượng máu cá tra trung bình khoảng 1% khối lượng cá Theo kết quả khảo sát tại một số đơn vị chế biến của 2 nhà máy chế biến thủy sản AGFISH và AFIEX, với công suất trung bình từ 130 tấn đến 150 tấn cá nguyên liệu, chủ yếu là cá Tra, lượng nước rửa trung bình 1,1-1,3m3 nước cho 1 tấn cá, tức khoảng 143 – 195m3 nước/ngày dùng rửa máu cá xong rồi thải bỏ, chi phí tiêu tốn lượng nước rất nhiều Nếu chỉ tính riêng cho nhà máy AGFISH lượng cá chế biến mỗi ngày gần 130 tấn thì lượng máu thải ra là 1,3 tấn

Thực tế hiện nay, các nhà máy chế biến cá Tra đều dùng nước để rửa bỏ lượng máu ở khâu cắt tiết và hầu như đều không được xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường Xét về mặt môi trường, chỉ số BOD của máu khoảng 200g/l, chỉ số COD khoảng 400g/l, thậm chí máu đông có chỉ số COD gần 900g/l Điều này cho thấy nguồn nước bị ô nhiễm nặng nếu không có phương pháp xử lý phù hợp Mặt khác hàm luợng Protein trong máu cá rất nhiều nếu các nhà máy không có phương pháp thu hồi thì đã là phí một luợng Protein không nhỏ Bên cạnh đó, nước thải ra chứa hàm lượng chất khô khá lớn và giàu dinh duỡng sẽ là môi trường thuận lợi để phát triển mầm bệnh và là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường

Bảng 1.5: Hiện trạng thải bỏ máu cá ở một số nhà máy chế biến thủy sản [2]

Nhà máy

Sản lượng chế biến (tấn/ngày)

Nước thải (m3/ngày)

Nồng độ chất khô (%)

Lượng Protein máu cá thải (kg)

Từ bảng số liệu cho ta thấy lượng máu cá thải bỏ vào môi trường đã gây ô nhiễm không nhỏ đến môi trường, vì vậy việc thu hồi và xử lý lượng máu này là rất cấp thiết Theo tính toán sơ bộ mỗi ngày 3 nhà máy này đã thải ra lượng Protein trong máu cá ước tính gần 1,2 tấn và nếu tính chung cho cả khu vực ĐBSCL thì lượng Protein còn cao hơn nhiều

1.4.2.2 Thành phần nước thải của các nhà máy chế biến cá Tra

Khác với các nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh khác, nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy chế biến cá tra là nguyên liệu còn tươi sống Cá đựợc thu hoạch và vận chuyển đến nhà máy bằng phương tiện như tàu, xe, và được đưa vào nhà máy để chế biến thành nhiều mặt hàng khác nhau để phục vụ cho xuất khẩu cũng như tiêu thụ nội địa, do đó nguồn nguyên liệu không có hoặc rất ít đựợc bảo quản bằng các hóa chất như các loại thủy sản khác

Thành phần nước thải trong nhà máy chế biến cá tra chủ yếu chứa Protein, thịt vụn, Lipid, và các loại hóa chất khác, trong đó hàm lượng Protein chiếm một hàm lượng rất cao tiếp đó là Lipid Các thành phần này đã góp phần gây nên sự ô nhiễm môi trường

Trong thành phần chất thải của các nhà máy chế biến thủy sản chất thải lỏng đựợc xem là quan trọng hơn so với các chất thải rắn và khí Các nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh thường có lượng nước thải lớn hơn so với các nhà máy chế biến thực phẩm khác Đặc biệt nước thải của các nhà máy CBTS có các chỉ số ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B dùng trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản (TCVN 5945 -2005) Như chỉ số BOD cao hơn từ 10-30 lần, COD cao hơn từ 9 -19 lần Theo nghiên cứu của Pedersen và cộng sự (1990),

đã xác định khoảng 30 - 40% Protein bị thất thoát trong công đoạn rửa bao gồm các Protein huyết tương, Protein sợi cơ, các hệ protease, sắc tố và các hoạt chất có hoạt tính sinh học Lee (1984), tính toán thấy có khoảng 3,4g Protein khô trong 1lít nuớc thải, 80% Protein trong đó thuộc dạng hòa tan trong nước Tổng lượng Protein thất thoát chiếm khoảng 30% khối lượng thịt cá đã lọc xương (Watanabe,1982) Do đó, việc tận thu Protein trong nước rửa có ý nghĩa lớn trong sản xuất và cho môi truờng

Về mặt vi sinh cũng bị ô nhiễm khá cao, bởi vì trong thành phần nước thải có hàm lượng Protein, Lipid… khá cao đây là điều kiện tốt cho sự phát triển của vi sinh vật

Bảng 1.6: Thông số của dịch thải máu cá tra sau công đoạn cắt tiết – rửa 1[2]

1.4.3 BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÁC NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN HIỆN NAY [2]

Biện pháp giải quyết việc quản lý và xử lý nước thải trong chế biến thủy sản đăng được áp dụng theo hai hướng cơ bản

M ột là: Một mặt chủ động giảm lượng nước thải ngay trong quá trình sản xuất bằng cách

áp dụng các công nghệ chế biến hiệu quả, sử dụng nước trong chế biến hợp lý hơn + Ưu điểm: của phương pháp này là vừa làm tăng tính hiệu quả của quy trình vừa giảm thiểu mức độ ô nhiễm của nước thải, từ đó làm giảm đáng kể chi phí xử lý

Hai là: Áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến có chi phí tiết kiệm nhất, nghiên cứu thu hồi lượng chất hữu cơ hòa tan trong nước thải và cho phép tận dụng những chất này vào nhiều mục đích khác nhau

Nhiều nhà máy ở An Giang, Cần Thơ đã áp dụng biện pháp thu hồi lượng Protein trong dung dịch máu cá sau khi cắt tiết, bằng phương pháp sử dụng nhiệt để

cô đặc các chất hòa tan trong dung dịch máu cá sau khi cắt tiết, kết quả cho thấy hàm lượng Protein chiếm tới 65% trong thành phần sau khi cô đặc Sản phẩm này đã được tận dụng để bổ sung vào thành phần nguyên liệu chế biến thức ăn cho gia súc nhưng

vẫn chưa đáp ứng được ở quy mô lớn Trên thực tế hiện nay các nhà máy đều có các công nghệ xử lý rất đầy đủ nhưng đó chỉ là hình thức vì kinh phí để bỏ ra cho mỗi ngày xử lý nước thải là quá cao sẽ làm ảnh hưởng đến lợi nhuận của nhà máy

Ngoài ra, trong quá trình chế biến cá tra công đoạn rửa đã thải ra một lượng lớn Protein, Lipid đây là nguồn Protein có giá trị dinh duỡng cao nếu được thu hỗi

sẽ giúp cho các nhà máy thu được lợi nhuận khá cao và giảm đựợc một lượng chi phí do xả thải Cho nên vấn đề trong việc tận thu nguồn Protein trong máu cá tra là rất cần thiết cho các nhà máy chế biến thủy sản hiện nay

1.5 TỔNG QUAN VỀ MÁU CÁ [2]

1.5.1 Vai trò của máu

Máu có vai trò chuyển tải các chất dinh dưỡng cũng như các sản phẩm của sự Trao đổi chất, vì thế mà máu có vai trò đặc biệt quan trọng

+ Cung cấp Oxygen cho cơ

+ Cung cấp các chất dinh dưỡng cho cơ thể như Glucose, Amino Acids và các Acid béo

+ Các chất này có thể hòa tan trong máu hay liên kết với Protein huyết tương + Vận chuyển để đào thải các chất độc như CO2, Urea và Acid Lactic

+ Chức năng miễn dịch học, bao gồm vận chuyển bạch cầu, phát hiện và loại bỏ các tác nhân lạ xâm nhập cơ thể bằng các kháng thể

+ Chức năng đông tụ của máu được coi như một phần của cơ chế tự sửa chữa trong cơ thể

+ Chức năng truyền thông tin Máu vận chuyển các hormone và cảnh báo các tổn thương của cơ thể

+ Chức năng điều hòa pH của cơ thể

+ Chức năng điều hòa nhiệt độ của cơ thể

+ Chức năng vận chuyển nước trong cơ thể

- Xét về mặt cấu tạo máu cá gồm hai thành phần chính sau đây:

+ Thành phần hóa học của máu cá

+ Thành phần hữu hình của máu cá

1.5.2 Thành phần hóa học của máu cá

Khi đem máu ly tâm hoặc để lắng tự nhiên trong môi trường lạnh sẽ diễn ra quá trình phân chia thành dịch lỏng gọi là huyết tương (có màu vàng nhạt hoặc không màu) và phần lắng đọng bên dưới (có màu đỏ) được hình thành từ những thành phần hữu hình của máu (hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu) Huyết thanh là huyết tương đã bị loại fibrinogen Huyết tương trong máu cá chiếm từ 55 - 60%, thành phần của huyết tương bao gồm các thành phần sau:

1.5.2.1 Nước

Nước là thành phần có tỷ lệ lớn nhất trong máu, chiếm tới 80% Trong huyết tương, nước chiếm tới 90 - 92%, hàm lượng nước trong hồng cầu ít hơn 65 - 68% Khi bị mất nước nhiều máu sẽ đặc quánh lại, quá trình Trao đổi chất sẽ ngưng trệ

1.5.2.2 Protein

Protein là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sống Protein là nền tảng về cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh vật Vì thế nó có vai trò rất quan trọng trong việc:

+ Duy trì áp suất thẩm thấu cho máu

+ Tham gia vào hệ đệm của máu (Hb)

+ Đóng vai trò quan trọng trong quá trình đông máu (fibrinogen), là nơi tạo ra những kháng thể bảo vệ cơ thể Ví dụ: globulin là kháng thể chống lại sự xâm nhập của vi trùng, virus

Protein huyết tương trong cơ thể luôn luôn bị phân giải và không ngừng được tổng hợp và trực tiếp tham gia vào quá trình Trao đổi chất của cơ thể

Protein là thành phần chủ yếu trong chất khô của huyết tương Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng Protein trong máu cá biến động rất lớn Sự biến động này không chỉ diễn ra trong các loài khác nhau mà ngay cả trong cùng một loài và thậm chí trong cùng một cá thể

Trong thành phần Protein của máu có 3 nhóm chính: albumin, globulin, và fibrinogen

+ Fibrinogen: Sinh ra ở gan, tiền chất của fibrin (sợi huyết), có vai trò đông máu + Albumin: Sinh ra ở gan, liên kết với Lipids, hormones Áp suất thẩm thấu huyết tương phần lớn là do albumin

+ Globulin: Là chất vận chuyển lipis và steroid, sắt và đồng Kháng thể là một phần của globulin

Số lượng Protein trong huyết thanh của cá thay đổi từ 2,5 – 7 mg% trong khi

ở máu người thành phần Protein thay đổi từ 7,5 - 8,5 mg% cho thấy lượng Protein trong máu cá thấp hơn ở người Một vài nghiên cứu cho thấy lượng Protein trong huyết thanh thay đổi phụ thuộc vào điều kiện dinh dưỡng của cá Ví dụ: Cá chép được nuôi trong ao có thức ăn tự nhiên phong phú thì lượng Protein trong máu là cao hơn cá chép được nuôi một phần bằng thức ăn tự nhiên và nhân tạo Hàm lượng Protein trong máu cá còn thay đổi theo mùa vụ: Cá chép 1 tuổi sống ở vùng ôn đới qua mùa đông Protein huyết thanh giảm từ 3,8% xuống còn 2,7%, albumin hầu như mất hết Qua một thời gian bắt mồi bình thường hàm lượng Protein huyết thanh dần dần được khôi phục

1.5.2.3 Nitơ phi Protein

Đó là những sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng của quá trình Trao đổi chất Protein Khi tách các Protein trong huyết tương của cá thì còn lại một số hợp chất chứa gốc nitrogen Các nghiên cứu cho thấy rằng số lượng các chất chứa nitrogen trong máu khá cao Ví dụ: Cá chình Nhật Bản vào mùa hè trong máu chứa 125,6mg% hợp chất chứa nitrogen Số lượng các chất chứa nitrogen gia tăng khi các hoạt động biến dưỡng của cá gia tăng Người ta còn phát hiện ra rằng ở cá xương số lượng hợp chất này thấp hơn nhiều lần so với cá sụn

Các Nitơ phi Protein chủ yếu có trong máu cá gồm các loại sau:

Urea (CO(NH 2 ) 2 )

Là một chất ít độc, nó được tạo thành từ NH3 và hòa tan trong nước nhiều hơn NH3 Cá sụn được gọi là Ureotetic (động vật bài tiết urea) Một số cá xương cũng bài tiết lượng lớn Urea, các loài cá biển có nồng độ Urea trong máu từ 2 - 2,5%, cao hơn các loài cá nước ngọt 1% Sở dĩ các loài cá sụn biển có nồng độ Urea máu cao là để duy trì áp suất thẩm thấu của máu cao hơn môi trường của chúng

1.5.2.4 TMAO (trimethylamine oxide)

Là 1 chất không độc hòa tan trong máu TMAO ở cá biển cao hơn cá nước ngọt Cá hồi (Salmon) và cá Chình (Eel) khi ở biển có hàm lượng TMAO cao hơn khi ở nước ngọt Cá Spiny Dogfish có nồng độ TMAO máu tương đối cao và trên 90% TMAO được lọc bởi thận được tái hấp thu để giữ nước có hiệu quả

Theo Tokunaga (1970), hàm lượng TMAO ở cá nổi như cá trích, cá thu, cá ngừ tập trung cao nhất trong cơ thịt sẫm (vùng tối), trong khi đó các loài cá đáy thịt trắng có hàm lượng TMAO cao hơn nhiều trong cơ thịt màu sáng TMAO có vai trò điều hòa áp suất thẩm thấu của cá, vì vậy giúp cá chống lại áp suất thẩm thấu gây ra

do sự chênh lệch nồng độ muối trong nước biển

1.5.2.5 Glucid

Là thành phần hữu cơ chủ yếu trong huyết tương Đường trong huyết tương chủ yếu ở dạng glucose Trong máu cá hàm lượng đường biến đổi khá lớn, hàm lượng đường trong máu cá sụn thấp hơn hàm lượng đường trong máu cá Cá hoạt động chậm chạp có lượng đường huyết thấp, cá hoạt động mạnh thì có lượng đường huyết cao Khi lượng đường huyết của cá hoạt động mạnh giảm xuống thì nó hoạt động chậm lại, còn ở loài cá có tập tính hoạt động chậm chạp thì ảnh hưởng không

rõ rệt Ở các loài cá nước ngọt, mối quan hệ giữa lượng đường máu và tập tính hoạt động không rõ ràng nhưng có sự khác nhau giữa các giống loài cụ thể: Cá chép có lượng đường máu là 58 – 145mg%, còn cá vền (Abramis brama) là 122 – 230mg% Hàm lượng đường trong máu cá thay đổi tùy theo trạng thái sinh lý của cá : Như cá vận động mạnh thì lượng đường trong máu tăng lên, điều kiện môi trường ngoài không thuận lợi như thiếu oxygen, chấn thương do hoạt động cơ học, dồn ép cá

trong khối nước chật hẹp,… Cũng làm tăng lượng đường trong máu, ngoài ra hàm lượng đường trong máu cá còn phụ thuộc vào giới tính (cá đực cao hơn cá cái) và sự thành thục bộ phận sinh dục của cá

1.5.2.6 Lipid

Trong huyết tương Lipid không ở dạng tự do mà kết hợp với Protein thành một hợp chất hòa tan Một trong các chất Lipid được nghiên cứu là Cholesterol Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong máu cá Chình hàm lượng Cholesterol đạt trên 700 mg%, hàm lượng ở cá Nhám là 21 mg% Khi lưu giữ cá trong điều kiện nhân tạo ở các bể xi măng và khi quan sát thấy tuyến sinh dục của cá đang trong giai đoạn thoái hóa thì đồng thời lựợng Cholesterol trong máu cá gia tăng đáng kể Trong quá trình chín của tuyến sinh dục hàm lựơng Cholesterol giảm rất nhiều Điều này nói lên khi hàm lượng Cholesterol trong máu ở các cá thể trưởng thành gia tăng đó chính là dấu hiệu của sự thoái hóa tuyến sinh dục

1.5.2.7 Các chất vô cơ

Trong máu cá gồm một số cation chủ yếu như: Na+, K+, Ca2+, Mg2+… và thường kết hợp với một số anion như: Cl-, CO32-, PO43- trong đó muối NaCl chiếm 86 - 95% Thành phần và tỉ lệ các muối vô cơ trong máu cá cũng tương tự như máu động vật hữu nhũ, đồng thời cũng tương tự như thành phần và tỉ lệ của muối trong nước biển Muối trong máu cá là thành phần tạo nên nồng độ thẩm thấu của máu Các ion

K+, Na+ cần cho sự hưng phấn của hệ thần kinh, co bóp cơ đặc biệt là cơ tim

Ca2+ cần cho việc tạo xương cũng như quá trình đông máu Số lượng các muối

vô cơ tổng cộng thay đổi từ 1,3 - 1,8% Hàm lượng và tỉ lệ muối trong máu của các loài cá khác nhau thì khác nhau, giữa cá đực và cá cái của cùng một loài cũng không giống nhau và thay đổi theo chu kì đời sống và trạng thái sinh lý cơ thể

Bên cạnh thành phần hóa học của máu cá thì thành phần hữu hình cũng khá quan trọng gồm các yếu tố sau đây:

1.5.3 Thành phần hữu hình của máu cá [2]

Gồm có các phần như sau: Hồng cầu (eurythrocyte), Bạch cầu (leucocyte),

Tiểu cầu (thrombocyte)

1.5.3.1 Hồng cầu

Hồng cầu là loại huyết cầu có số luợng nhiều nhất trong các tế bào máu Hồng cầu ở cá trưởng thành phần lớn là hình bầu dục, hồng cầu ở cá có nhân có 2 mặt lồi ra (tương tự hồng cầu của chim, bò sát và lưỡng cư nhưng khác hồng cầu của động vật có vú hình tròn dẹt, không nhân và có 2 mặt lõm vào) Do có nhân nên hồng cầu của cá có mức độ Trao đổi chất cao, tiêu hao luợng oxygen lớn

+ Tùy từng giống loài khác nhau mà kích thước hồng cầu khác nhau

+ Kích thước hồng cầu cũng thay đổi tùy theo tuổi cá

+ Động vật tiến hóa càng cao thì kích thước hồng cầu càng nhỏ

- Bạch cầu có hạt: Đặc trưng của tế bào này là nguyên sinh chất có nhiều hạt bắt màu, nhân chia thành nhiều thùy Có thể chia thành các nhóm như sau :

+ Bạch cầu có hạt ưa Acid (Acidophyle, Eosinophyle)

+ Bạch cầu trung tính (Netrophyle)

+ Bạch cầu có hạt ưa Base (Basophyle)

Ở cá cũng gặp 2 loại bạch cầu trên, nhưng Bạch cầu có hạt thường rất hiếm trong đó Bạch cầu ưa Acid thường gặp nhiều nhất, còn Bạch cầu ưa Base và trung tính thường rất ít

Số lượng bạch cầu: Bạch cầu trong máu cá có số lượng ít hơn hồng cầu

khoảng từ 10 - 100 lần Nếu so sánh về thể tích thì Hồng cầu chiếm 4%, Bạch cầu chiếm 2 - 5%, số lượng Bạch cầu thay đổi từ loài này sang loài khác

Ví dụ: ở Thỏ số lựợng Bạch cầu là 800 TB/ml, ở Gà là 30.000 TB/ml, ở cá

mè trắng 51.000 TB/ml, ở người 6000 – 8000 TB/ml

Ch ức năng của Bạch cầu

+ Chức năng bảo vệ cơ thể

Nhiệm vụ chính của BC là chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn vào cơ thể Bạch cầu trung tính có khă năng thực bào các vật có kích thước nhỏ như vi khuẩn

và có khả năng xuyên qua các mao mạch có chuyển động định hướng đến những nơi bị viêm nhiễm

Bạch cầu ưa Acid có khả năng làm mất độc tố của vi khuẩn và các Protein lạ, khả năng thực bào yếu Bạch cầu ưa Base hiện diện với một tỉ lệ thấp trong máu, không

có khả năng vận động và thực bào Bạch cầu không hạt monocyte có khả năng thực bào Các lymphocyte là những tế bào có khả năng miễn dịch, các bạch cầu không hạt sản xuất ra các kháng thể globulin đây là một kháng thể chống vi trùng rất mạnh + Chức năng miễn dịch

Nhóm cá Hồi Salmonid có Interferon đây là tác nhân kháng virus chung trong máu của chúng

1.5.3.3 Tiểu cầu (thrombocyte)

Là những tế bào nhỏ, nhân chiếm chủ yếu thể tích tế bào, đến nay người ta

chỉ có thể phân biệt được tiểu cầu thrombocyte và bạch cầu lympho (lymphocyte) dưới kính hiển vi điện tử hoặc thông qua các phản ứng miễn dịch

Chức năng chính của tiểu cầu là giải phóng chất Thromboplastin (Thrombokinase) để gây đông máu Tiểu cầu còn có đặc tính kết dính nhờ vậy mà góp phần đóng miệng các vết thương lại

- Đối với máu cá

+ Tỷ lệ albumin (Protein tan trong nước) và Globulin (Proteintan trong dung dịch muối) trong máu cá (A/G) nhỏ hơn so với động vật trên cạn

+ A/G của cá chép là 0,16 – 0,3

+ A/G của cá Chình là 0,3

+ A/G của cá hồi 0,6 – 0,9

Qua đây ta có thể thấy rằng giá trị dinh dưỡng của máu động vật nói chung

và máu nói cá nói riêng là khá cao không kém gì so với các loại cá tuơi Đây là một trong những hướng nghiên cứu còn khá mới nhưng rất thiết thực với các nhà máy chế biến thủy sản đem lại giá trị kinh tế khá cao

Vì thế cần có những phương pháp để thu hồi lượng Protein trong máu cá để tránh lãng phí nguồn phế liệu đem lại giá trị kinh tế cao

1.6 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THU HỒI PROTEIN TỪ DỊCH THẢI MÁU CÁ 1.6.1 Giới thiệu chung về Protein [2, 13]

Protein là chất có phân tử khối cao, cấu tạo bởi các nguyên tố chính là C, H,

O, N Ngoài ra, còn có S, P, Fe… Thành phần cấu tạo gồm có (%):

R-CH-COOH Hoặc R-CH-COO-

NH2 NH2

(Dạng không ion hóa) (Dạng ion lưỡng cực)

Trong đó:

R: gọi là mạch bên hay nhóm bên, các Acid amin chỉ khác nhau ở mạch R

1.6.2 Vai trò của Protein

Protein là hợp chất cao phân tử do các đơn phân Acid amin kết hợp với nhau tạo nên Protein là hợp chất có phổ biến trong các nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm Protein là thành phần không thể thiếu đựợc của tất cả cơ thể sống Protein là vật chất xây dựng nên các tổ chức cơ thể sống, hormon, enzyme, là các chất dinh dưỡng cần thiết để duy trì sự sống của sinh vật Đại bộ phận các tế bào, chất đạm chiếm khoảng 90% vật chất khô, đồng thời nó còn có tác dụng rất lớn đối với việc

tạo thành men Protein cùng với mỡ và carbohydrat tạo ra năng lượng cho cơ thể Ngoài ra trong cơ thể Protein còn là nguồn năng lượng dự trữ, Protein có thể chuyển hóa thành Lipid, đường…(Võ Thị Cúc Hoa, 1996)

Protein là thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất và được xem là tiêu chuẩn đánh giá chất lựợng thức ăn Protein là thành phần chiếm chi phí lớn nhất trong bất

kỳ tổ hợp thức ăn nào (Trần Minh Anh, 1989) Vì thế nó được tập trung nghiên cứu nhiều hơn so với các thành phần dinh dưỡng khác

Nói tóm lại Protein đóng vai trò rất cần thiết cho sự sống từ đó đã có rất nhiều phương pháp để thu hồi lại lượng Protein sẵn có trong máu cá cũng như trong các nguồn nguyên liệu khác

1.6.3 Các phương pháp kết tủa Protein [2, 14, 15]

1.6.3.1 Tủa bằng muối

Đây là cách phổ biến để tủa Protein Khả năng hòa tan của Protein tùy thuộc vào nhiều yếu tố: đặc tính lý hóa tự nhiên của Protein, pH, nhiệt độ, nồng độ của muối…

Ở nồng độ muối thấp, tính tan của Protein tăng nhẹ (Salting in) Tuy nhiên, ở nồng độ muối cao, tính tan của Protein giảm mạnh (Salting out)

Đầu tiên, giả thuyết Salting in ở nồng độ muối thấp được giải thích bởi Debye – Huckel như sau: trong dung dịch, Protein được bao bọc xung quanh bởi các ion muối mang điện tích trái dấu Chính đặc tính này gia tăng hoạt tính của các dung môi, làm giảm các phân tử Protein không mang điện tích, do đó làm tăng tính tan của Protein trong dung môi Giả thuyết của Debye – Huckel cho rằng: tính tan của Protein được biểu diễn bằng một hàm logarit, giá trị của hàm tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ ion trong dung dịch

Thuật ngữ Salting out trong môi trường có nồng độ muối cao được giải thích bởi Kirkwood Sự gia tăng lượng ion muối trong dung dịch làm giảm quá trình Solvate hóa, giảm tính hòa tan của Protein dẫn đến sự tủa

Ở nồng độ muối cao, độ hòa tan tuân theo công thức sau của Cohn:

log S = B - KI

Trong đó:

+ S: độ hòa tan của Protein

+ B: hằng số (tùy thuộc vào chức năng của Protein, pH và nhiệt độ)

+ K: hằng số Salting out (tuỳ thuộc vào pH, hỗn hợp và lượng muối có trong dung dịch)

+ I: cường độ ion của muối

Hiệu quả tủa Protein của các anion muối khác nhau thì khác nhau, có thể xếp

theo thứ tự giảm dần như sau: ciTrate > phosphate > sulphate > acetate/chloride >

niTrate > thiocyanate

1.6.3.2 Tủa Protein bằng các dung môi hữu cơ

Khi thêm dung môi hữu cơ vào trong dung dịch sẽ làm cho hằng số điện môi

của dung dịch giảm xuống Mối quan hệ giữa độ hòa tan và hằng số điện môi được

thể hiện qua công thức sau:

+ S: độ hòa tan của Protein trong dung môi hữu cơ

+ Sw: độ hòa tan của Protein trong nước

+ D: hằng số điện môi của môi trường sau khi đã bổ sung dung môi hữu cơ + Dw: hằng số điện môi của nước

+ R: hằng số khí

+ T: nhiệt độ tuyệt đối

+ A: hằng số khí

Công thức trên cho thấy: Khi thêm dung môi hữu cơ vào môi trường, hằng số

điện môi tăng lên, khả năng hòa tan của Protein giảm, vì thế tạo sự kết tủa Tuy

nhiên, các dung môi hữu cơ lại có ái lực với các bề mặt kị nước của phân tử Protein

Kết quả là chúng làm biến tính Protein trong suốt quá trình tủa Do đó, khi tiến hành

kết tủa nên sử dụng các dung môi hữu cơ ở nồng độ thấp

Chỉ có một số dung môi như: 2 – Methyl – 2,4 – Pentanediol (MPD),

Dimethyl Sulfoxide (DMSO) và Ethanol có thể được sử dụng ở nồng độ cao

1.6.3.3 Tủa Protein bằng phương pháp điểm đẳng điện

Đa số các Protein có điểm đẳng điện nằm trong miền Acid hoặc kiềm yếu do hằng số phân ly của các nhóm –COOH lớn hơn hằng số phân ly của các nhóm –NH2

và các phân tử Protein thường chứa các nhóm Acide và Base với số lượng khác nhau Điều này quyết định pH của nó nằm trong miền Acide hay Base yếu Ở điểm đẳng điện, tổng điện tích của phân tử Protein bằng không và dung dịch Protein kém bền vững nhất Protein trong dịch thải thường tồn tại ở trạng thái hòa tan Lợi dụng

ưu điểm này để đông tụ Protein, tức là để phá vỡ trạng thái hòa tan của Protein có trong dịch cần đưa pH dịch thải về điểm đẳng điện của đa số Protein có trong dịch thải Dùng dung dịch Acide để điều chỉnh pH về điểm đông tụ của đa số Protein Khi thay đổi pH của môi trường, mức độ tủa của Protein cũng thay đổi Ở pH thấp, Protein tích điện dương vì nhóm amine bị proton hóa (thu nhận proton) Ở giá trị pH cao, Protein tích điện âm vì các nhóm carboxyl trong phân tử Protein bị mất

đi proton (mất H+) Tại giá trị pI (Isoelectrics point - điểm đẳng điện) Protein không tích điện, tức tương tác giữa Protein – Protein là cực đại và sự hydrat hóa, trương nở

là cực tiểu

Bảng 1.7: Giá trị pH i của một số loại Protein [2]

1.6.3.4 Tủa Protein bằng các Non – ionic Polymer

Phương pháp này được thực hiện bằng cách cho thêm Non – ionic Polymer vào trong dung dịch Protein Khi thêm vào, số lượng các phân tử nước có thể tương tác được với Protein giảm xuống Các Non – ionic Polymer thường sử dụng dexTrans và polyethylen glycols

µi = µi0 + RT (ln mi + fii mi + fij + mj) Trong đó:

+ µi0: điện thế hóa học chuẩn của phần tử i

+ µi: điện thế hóa học của phần tử i

+ Nhiệt độ thấp làm tăng hiệu quả tủa và giảm sự biến tính Protein

+ Nồng độ ion thích hợp là 0,05 – 0,2 M Nồng độ cao quá sẽ gây dư thừa dung môi và khó khăn cho việc tách chiết

+ Trọng lượng phân tử của Protein hòa tan càng cao thì lượng dung môi cần cho quá trình tủa càng ít

Theo Scopes (1982), khi tủa bằng Acetone thì tuân theo công thức sau:

[(v/v)%] = 1,8 – 0,12 ln [MW]

Trong đó:

+ (v/v)%: thể tích dung môi cần cho quá trình tủa (tính theo %)

+ MW: khối lượng phân tử của chất tan

- Nếu có mặt đồng thời hai loại Protein trong dung dịch thì tính tan của một Protein sẽ giảm vì sự có mặt của Protein kia

- Kết tủa thu được thường khó tan trở lại vì đã bị biến tính Tuy nhiên, thuận lợi của phương pháp tủa bằng Non – inoic Polymer là sản phẩm của Protein thu được bền và có thể sử dụng được ở nhiệt độ phòng

1.6.3.5 Tủa bằng ion kim loại

Trong phương pháp tủa này, ion kim loại sẽ gắn với một phần của phân tử Protein Thuận lợi của phương pháp này là có thể tủa được Protein trong một dung dịch rất loãng Các ion kim loại có thể chia làm ba nhóm Các ion như Mn2+, Fe2+, Co2+,

Ni2+, Zn2+ và Cd2+ sẽ gắn chặt vào các Acid carboxylic và các hợp chất có chứa nitrogen Các ion như Ca2+, Ba2+, Mg2+ và Pb2+ sẽ gắn với nhóm chức Acid carboxylic Các ion như Ag2+, Hg2+, và Pb2+ sẽ gắn chặt với các nhóm có chứa lưu huỳnh

Tuy nhiên, khó khăn của phương pháp kết tủa Protein bằng các ion kim loại

là phải tìm cách tách các kim loại ra khỏi chế phẩm Protein thu được, đặc biệt là các kim loại nặng có nhiều độc tính như Ag+, Hg2+ và Pb2+…

1.6.3.6 Tủa Protein bằng cách nâng nhiệt

Nâng nhiệt là phương pháp đơn giản nhất để thu hồi Protein hòa tan trong dung dịch Đặc điểm của phương pháp này là đơn giản và dễ thực hiện Tuy nhiên nếu xử lý với khối lượng dịch thải máu cá lớn thì phương pháp này rất tốn kém về kinh tế

Đun nóng nhằm mục đích phá vỡ vỏ điện tích và khả năng hydrat hóa của Protein Khi nhiệt độ tăng làm chuyển động nội tại của các phân tử Protein tăng sẽ phá vỡ các liên kết hydrogen tự nhiên của Protein làm giảm khả năng hydrat hóa, làm tăng liên kết giữa các Protein với nhau tạo thành từng cụm tụ lại lớn dần, trọng lượng từng cụm Protein keo tụ lớn dần và lắng xuống

Không những thế quá trình đun nóng còn có tác dụng làm bay hơi các chất mang mùi tanh của dịch thải từ đó sẽ làm cho sản phẩm có mùi tốt hơn Đun nóng còn có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật có hại, ức chế và làm nhưng hoạt động của các enzym Chính điều này đã góp phần làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm Protein trước khi sử dụng