Nghiên cứu đề xuất quy trình công nghệ thu hồi protein từ nước thải surimi của Công ty TNHH Hải Thanh với quy mô 50 lít nước thải mẻ

nhiễm nghiêm trọng nguồn nước Nước thải ngành này chứa phần lớn các chất thải h u cơ có nguồn gốc t động vật và có thành phần chủ yếu là protein và các chất béo Trong nước thải ngành chế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

\

NGUYỄN THỊ THÙY TRINH

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THU HỒI PROTEIN TỪ NƯỚC THẢI SURIMI CỦA CÔNG TY TNHH HẢI THANH VỚI QUY MÔ 50 LÍT NƯỚC THẢI/MẺ

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Mã số: 60 44 01 14

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÓA HỌC

Đà Nẵng, năm 2018

Người hướng dẫn khoa học:

TS ĐẶNG QUANG VINH

Phản biện 1: PGS.TS Trần Thị Xô Phản biện 2: TS Giang Thị Kim Liên

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Hóa học họp tại trường Đại học Sư phạm -

Đại học Đà Nẵng vào ngày 31 tháng 3 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

 Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nguồn gốc mọi sự biến đổi về môi trường sống đang xảy ra hiện nay trên thế giới cũng như ở nước ta là các hoạt động kinh tế, phát triển của xã hội loài người Các hoạt động này, một mặt làm cải thiện chất lượng cuộc sống của con người, mặt khác lại tạo ra hàng loạt khan hiếm, cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái môi trường khắp mọi nơi trên thế giới Vì vậy, bảo vệ môi trường trở thành vấn đề toàn cầu, là quốc sách của hầu hết các nước trên thế giới

Là một quốc gia ven biển với diện tích vùng biển rộng gấp ba diện tích đất liền, chứa đựng nhiều tài nguyên và nguồn lợi phong phú Việt Nam dựa vào tiềm năng như vậy để phát triển kinh tế biển; kéo theo đó là sự phát triển của ngành chế biến thủy sản

Do đặc điểm công nghệ của ngành, ngành chế biến thuỷ sản đã thải ra môi trường một lượng lớn nước thải cùng với các chất thải rắn

và khí thải, gây ô nhiễm đến các nguồn nước và gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng xung quanh Vì vậy, vấn đề ô nhiễm của các công ty chế thủy sản đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý môi trường

Hiện nay, ngành chế biến thủy sản tại Đà Nẵng đang phát triển thành một ngành kinh tế mũi nhọn, ngành sản xuất hàng hóa lớn, đi đầu trong hội nhập kinh tế quốc tế mang lại nguồn ngoại tệ lớn cho địa phương Tuy nhiên sự phát triển của ngành chế biến thủy sản cũng làm cho vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng lớn, đặc biệt là ô

nhiễm nghiêm trọng nguồn nước Nước thải ngành này chứa phần lớn các chất thải h u cơ có nguồn gốc t động vật và có thành phần chủ yếu là protein và các chất béo

Trong nước thải ngành chế biến thuỷ sản chứa các chất như cacbonhydrat, protein, chất béo… khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy các chất h u cơ Nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp Như đã nói trên, nước thải ngành này còn chứa hàm lượng protein động vật cao, nếu không thu hồi được lượng protein này thì không nh ng v a làm mất đi một lượng chất dinh dưỡng nhất định đồng thời còn gây ô nhiễm môi trường Vì vậy việc thu hồi protein không nh ng có ý nghĩa về mặt môi trường mà còn có lợi về mặt kinh tế

Với nh ng lý do đã nêu trên, tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu với nội dung: “Nghiên cứu đề xuất quy trình công nghệ thu hồi protein t nước thải surimi của Công ty TNHH Hải Thanh với quy

mô 50 lít nước thải/mẻ” được thực hiện tại công đoạn làm chả cá của Công ty TNHH Hải Thanh

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Lựa chọn phương pháp và các điều kiện thích hợp để thu hồi protein trong nước thải thủy sản nhằm xử lý một phần nước thải thủy sản và kiểm tra đặc tính của protein thu hồi được

- Xác định khối lượng và các thông số đối với chất khô thu được

- Xác định chỉ số môi trường trong nước thải sau khi thu hồi protein

- Xây dựng mô hình thu hồi protein và tính toán đề xuất quy trình công nghệ thu hồi protein t nước thải surimi của Công ty TNHH Hải Thanh với quy mô 50 lít nước thải/mẻ

3 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nước thải thủy sản của Công ty TNHH Hải Thanh lấy tại công đoạn sản xuất chả cá (surimi)

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nước thải công đoạn sản xuất chả cá

- Phương pháp thu hồi protein cá trong nước thải thủy sản

- Xác định các thông số của chất khô và chỉ tiêu của nước thải

sau khi thu hồi protein

4 Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

4.1 Nguyên liệu

Nước thải thủy sản của Công ty TNHH Hải Thanh lấy tại

công đoạn sản xuất chả cá

4.4 Thiết bị, máy móc

Tủ sấy, bếp cách thủy, bếp điện, bộ lọc hút chân không, máy quang phổ UV – VIS

4.5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu

- Xác định độ pH của nước thải bằng máy pH meter

- Xác định COD của nước thải theo TCVN 6491 : 1999 (ISO 6060:1989)

- Xác định khối lượng chất khô trong nước bằng phương pháp sấy khô

- Thu hồi protein bằng phương pháp đông tụ

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu hồi protein

- Phương pháp xử lý số liệu: So sánh với QCVN 11:2008/BTNMT quy chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp chế biến thủy sản đối với kết quả các số liệu sau khi phân tích; Sử dụng chương trình Excel tổng hợp số liệu và đưa ra đồ thị, biểu đồ

5 Nội dung nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý thuyết

- Thu thập, tổng hợp các tài liệu, tư liệu, sách báo trong và

ngoài nước

- Trao đổi kinh nghiệm với các chuyên gia, thầy cô giáo và đồng nghiệp

- Nghiên cứu nguồn gốc, đặc điểm của nước thải

5.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Xử lý nước thải

- Xác định độ pH của nước thải

- Xác định COD của nước thải

- Xác định khối lượng chất khô thu được

- Thu hồi protein bằng phương pháp đông tụ thu được chất khô

và mẫu nước cần xác định

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn

- Xác định được một số thông số trong chất khô và mẫu nước thu được

- Xác định các yếu tố trong quá trình thu hồi protein để thu được sản phẩm tốt nhất

- Đề xuất mô hình thu hồi protein trong nước thải chế biến chá

cá phục vụ cho quá trình khai thác và ứng dụng sau này

7 Bố cục luận văn

Phần 1 Mở đầu

Phần 2 Nội dung nghiên cứu

Phần 3 Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN TẠI VIỆT NAM VÀ THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Việt Nam có đường biển dài và hệ thống sông ngòi dày đặc nên rất thuận lợi phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tục với mức tăng bình quân là 9,07%/năm Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước Tổng sản lượng tổng sản lượng thủy sản sản xuất năm 2016 đạt hơn 6,7 triệu tấn, tăng 2,5% so với năm 2015

Biển Đà Nẵng có tr lượng nguồn lợi thủy sản khoảng 1.140.000 tấn, chiếm 43% tổng tr lượng của cả nước; có trên 670 loài động thực vật sinh sống có giá trị kinh tế cao Theo Quy hoạch Tổng thể phát triển ngành thủy sản Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn 2030 tại Quyết định số 1445/QĐ-TTg ngày 16 tháng 8 năm

2013 của Thủ tướng Chính phủ thì Đà Nẵng được xác định phát triển trở thành 1 trong 6 trung tâm nghề cá lớn của cả nước và là một trong hai trung tâm lớn của khu vực (gắn với ngư trường biển Đông và Hoàng Sa, Trường Sa

1.2 GIỚI THIỆU VỀ KHU CÔNG NGHIỆP DỊCH VỤ THỦY SẢN ĐÀ NẴNG VÀ CÔNG TY TNHH HẢI THANH

1.2.1 Giới thiệu chung về Khu công nghiệp Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng

a Cơ sở pháp lý

Thành lập theo Quyết định số 5210/QĐ-UB ngày 04 tháng 9 năm 2001 do Sở Thủy sản - Nông lâm thành phố Đà Nẵng làm chủ

đầu tư Đến tháng 12 năm 2002 được chuyển giao cho Công ty Phát triển và Khai thác hạ tầng KCN Đà Nẵng làm chủ đầu tư

b Diện tích, vị trí địa lý

Diện tích quy hoạch giai đoạn 1 là 43,34 ha, Khu Công nghiệp Dịch vụ thuỷ sản Đà Nẵng nằm tại quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng

- Phía Bắc: giáp với Khu tái định cư phía Đông đường Yết Kiêu

- Phía Nam: giáp với Khu tái định cư Mân Thái

- Phía Đông: giáp với Khu tái định cư Thọ Quang 2, Thọ Quang 3, Mân Thái

- Phía Tây: giáp với Khu dịch vụ Âu Thuyền

c Doanh nghiệp đầu tư

Theo thống kê t Ban quản lý khu công nghiệp các khu công nghiệp và chế xuất Đà Nẵng thì khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng hiện nay có 46 doanh nghiệp đăng kí đầu tư và sản xuất

1.2.2 Hiện trạng thu gom và Xử lý nước thải tại Khu công nghiệp Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng

a Hiện trạng thu gom

Hệ thống thu gom nước thải tại KCN DVTS Đà Nẵng bao gồm

02 tuyến chính nằm trên đường Phạm Văn Xảo và đường Vân Đồn Theo các số liệu ghi nhận tại trạm xử lý nước thải tập trung KCN chế biến thủy sản Đà Nẵng thì lưu lượng tiếp nhận tiếp nhận của trạm xử

lý đạt trung bình 5.000m3/ngàyđêm, có ngày đạt 6500 m3/ngày đêm

b Hiện trạng trạm Xử lý nước thải Thọ Quang

Hiện nay trạm XLNT Thọ Quang do công ty Thoát nước và XLNT thành phố Đà Nẵng quản lý và vận hành, qua thời gian sử dụng vận hành đã xuống cấp trầm trọng thêm vào đó là các bất cập trong hiện trạng của hệ thống không đáp ứng được nhu cầu xử lý hiện

tại Do còn nhiều hạn chế trong việc thiết kế, thi công lắp đặt hệ thống thiết bị chưa đồng bộ và thực trạng công trình đã xuống cấp, nên chất lượng nước sau XL không được ổn định và mặt khác NT đầu vào hệ thống biến đổi rất lớn cả về nồng độ các chất và lưu lượng, nên đã ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả vận hành

Vì vậy, để giải quyết cơ bản điểm nóng ô nhiễm môi trường tại khu vực âu thuyền Thọ Quang thì việc đầu tư cải tạo hệ thống thu gom và xây dựng trạm xử lý nước thải với công nghệ hiện đại, công suất đảm bảo tại vị trí phù hợp là vấn đề cần thiết và cấp bách Tháng

3 năm 2015, Ban quản lý các dự án Đầu tư cơ sở hạ tầng ưu tiên thành phố Đà Nẵng ký hợp đồng với nhà thầu Ấn Độ về cải tạo, nâng cấp Trạm XLNT Sơn Trà Đến tháng 4 năm 2017 Trạm XLNT Sơn Trà mới đi vào hoạt động, đồng nghĩa với việc Trạm XLNT Thọ Quang ng ng hoạt động

1.2.3 Tổng quan về Công ty TNHH Hải Thanh

a Giới thiệu chung về công ty

Công ty TNHH Hải Thanh được Ban quản lý Các Khu công nghiệp và Chế xuất Đà Nẵng cấp Giấy chứng nhận Đầu tư số

32221000211 ngày 27 tháng 9 năm 2011 tại lô C1-3 (C27-28), Khu công nghiệp Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng, quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng với diện tích khu đất là 7.001,2 m2 Sản phẩm của Công ty gồm

cá chế biến nguyên con, cá bò khô và chả cá surimi với công suất là 4.500 tấn/năm

b Tóm tắt hiện trạng Công ty TNHH Hải Thanh

c Công nghệ sản xuất của nhà máy

d Hiện trạng môi trường tại công ty

* Hiện trạng môi trường nước thải sản xuất

Theo số liệu đo đạc, phân tích thực tế các nguồn phát sinh

nước thải của công ty thì thành phần, tính chất nước thải như sau:

Bảng 1.1 Thành phần, tính chất của nước thải sản xuất của công ty

Nồng độ ô nhiễm

NT Chế biến cá NT surimi NT chung

(Nguồn Trung tâm kỹ thuật môi trường thành phố Đà Nẵng)

1.3 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM 1.3.1 Protein

Protein cũng là một đại phân tử sinh học được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, mà các đơn phân của protein là các axit amin Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide) Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều

cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein 1.3.2 Các phương pháp thu hồi protein

1.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

VÀ THẾ GIỚI

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

1.4.3 Nhận xét chung

Trên thế giới cũng như ở Việt Nam việc nghiên cứu các phương pháp thu hồi protein t nước thải surmii hoặc t máu cá đã được chú trọng t lâu, tính đến nay đã có nhiều công trình nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT

2.1.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu là nước thải được lấy t quy trình sản xuất surimi tại công ty TNHH Hải Thanh được bảo quản ở nhiệt độ 4º C trong suốt thời gian nghiên cứu

2.2 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu thí nghiệm]

2.4.1 Khảo sát tính chất nước thải surimi

Nước thải surimi được lọc sạch tạp chất (cặn, mỡ…) sau đó tiến hành phân tích

- Xác đinh: pH

- Xác định hàm lượng protein có trong nước thải

- Xác định nồng độ ban đầu của các chất ô nhiễm trong nước thải COD, chất rắn lơ l ng (SS), BOD5, nitơ tổng, photpho tổng

2.4.2 Phương pháp thu hồi protein

Chọn phương pháp thu hồi protein là phương pháp kết tủa Khảo sát dựa trên các yếu tố ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, ethanol

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 KHẢO SÁT THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CHẢ CÁ CỦA CÔNG TY TNHH HẢI THANH

Kết quả phân tích của mẫu nước thải surimi được thể hiện ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Nồng độ ban đầu của các chất ô nhiễm trong nước thải

Bảng 3.2 Khối lượng chất khô (g) thu được theo nhiệt độ và thời

Hình 3.1 Hiệu suất thu hồi protein tại các nhiệt độ và thời gian (%)

Tác dụng của nhiệt độ thì phân tử protein bị giãn mạch, vận tốc biến tính phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ Tiến hành xác định COD của dụng dịch đã được lọc kết tủa Kết quả ảnh hưởng của nhiệt

độ, thời gian kết tủa protein đến COD và hiệu suất xử lý COD của mẫu nước thải được trình bày ở hình 3.2

Hình 3.2 Hiệu suất xử lý COD tại các nhiệt độ và thời gian (%)

Nhận xét chung:

Hiệu suất thu hồi protein trong nước thải cao nhất là ở 75ºC Tuy nhiên t thời gian 50 phút trở đi thì hiệu suất thu hồi protein của nhiệt độ 70ºC và 75ºC là tương đương nhau Vì vậy, chọn nhiệt độ 70ºC và thời gian là 50 phút là giá trị chọn lọc để thu hồi protein bằng nhiệt độ

3.2.2 Ảnh hưởng của pH

Kết quả khối lượng chất khô thu được, COD, hàm lượng protein trong nước sau quá trình lắng và Hiệu suất thu hồi protein và hiệu suất xử lý COD tại pH khác nhau ở 70ºC, 50 phút (g) được trình bày ở bảng 3.3 và bảng 3.4

Bảng 3.3 Khối lượng chất khô thu được, COD và hàm lượng protein trong nước sau quá trình lắng pH khác nhau ở 70ºC, 50 phút (g)

Chất khô thu hồi (g) 0,679 0,683 0,686 0,695 0,671 Protein trong nước (% ) 17,017 17,005 16,919 16,324 18,473 COD (mg/l ) 1126 1072 1058 1034 1219

Bảng 3.4 Hiệu suất thu hồi protein và hiệu suất xử lý COD tại các

Bảng 3.5 Khối lượng chất khô thu được theo V và C% ethanol (g)

Bảng 3.6 Hàm lượng protein có trong nước thải sau khi thu hồi chất

Tiến hành xác định COD của dung dịch đã được lọc kết tủa Kết quả ảnh hưởng của thể tích và nồng độ ethanol đến COD của mẫu nước thải và hiệu suất xử lý COD (tại 70ºC, 50 phút) được trình bày ở Hình 3.3

Hình 3.3 Hiệu suất xử lý COD theo V (ml) và C% ethanol tại 70ºC,

50 phút (%) và pH = 5,5

Nhận xét chung:

Việc tăng thể tích và nồng độ ethanol làm tăng khối lượng chất khô thu được cũng như làm tăng hiệu suất thu hồi protein và hiệu suất xử lý COD của nước thải Trong đó với nồng độ ethanol 80% với thể tích 70ml cho hiệu suất thu hồi protein và hiệu suất xử lý COD là tốt nhất với 88,09 % và 78,93%

Tuy nhiên, ở ethanol nồng độ 70% với thể tích 50ml thì hiệu suất thu hồi protein và xử lý COD là 88,05% 78,48%, kết quả ổn định và không chênh lệch quá nhiều so với ethanol 80% Do đó, xét theo giá trị kinh tế và môi trường cùng giá trị hiệu quả, nồng độ và thể tích ethanol thích hợp cho quá trình kết tủa protein trong nước thải surimi là 70% và 50ml

Kết luận: Sau quá trình tiến hành phân tích ở phòng thí

nghiệm, nước thải surimi kết tủa hiệu quả nhất khi được đáp ứng các điều kiện thích hợpnhư sau: Nhiệt độ 70ºC trong thời gian 50 phút