Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số hình học của dụng cụ và chế độ cắt đến chất lượng và năng suất phi lê cá tra, ba sa

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nghiên cứu tổng quan về cá Tra, Ba Sa - Xây dựng cơ sở đánh giá và phân loại chất lượng phi lê sau quá trình lạng cá Tra/ Ba Sa - Nghiên cứu và tối ưu hóa vật liệ

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN CẢNH QUANG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ VÀ CHẾ ĐỘ CẮT

ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÀ NĂNG SUẤT

PHI LÊ CÁ TRA, BA SA

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày… tháng… năm…

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1

2

3

4

5 Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành

sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành

Trang 3

- -oOo -

Tp HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: Nguyễn Cảnh Quang Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 01/12/1984 .Nơi sinh: Thanh Chương – Nghệ An

Chuyên ngành: Công nghệ Chế Tạo Máy

MSHV: 00408246

1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số hình học của dụng cụ và chế độ cắt đến chất lượng và năng suất phi lê cá Tra, Ba Sa

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nghiên cứu tổng quan về cá Tra, Ba Sa - Xây dựng cơ sở đánh giá và phân loại chất lượng phi lê sau quá trình lạng cá Tra/ Ba Sa - Nghiên cứu và tối ưu hóa vật liệu, thông số hình học của dao sử dụng cho máy lạng phi lê theo các chỉ tiêu năng suất và chất lượng của phi lê - Xây dựng phương trình hồi quy mô tả ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng và năng suất, từ đó tối ưu hóa chế độ cắt theo các chỉ tiêu về năng suất và chất lượng phi lê - Khảo nghiệm các kết quả nghiên cứu về dụng cụ cắt cũng như chế độ cắt - Đề xuất hướng nghiên cứu và cải tiến để hoàn thiện máy lạng phi lê cá Tra/ Ba Sa 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: tháng 01/2010

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/12/2010

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ):

PGS TS Trần Doãn Sơn

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

Trang 4

Sau một thời gian dài tìm hiểu và nghiên cứu, được sự hướng dẫn tận tụy và nhiệt

tình của thầy Trần Doãn Sơn cùng các quý thầy cô khác, đến nay công trình Luận Văn

Thạc Sĩ của em đã được hoàn thành

Trong quá trình thực hiện luận văn này không sao tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong sẽ nhận được sự thông cảm và chỉ bảo thêm của quý thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn:

Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Trần Doãn Sơn

Th.S Nguyễn Tuấn Hùng - Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM

Bộ môn Chế Tạo Máy - Khoa Cơ Khí - Trường Đại học Bách Khoa TP HCM

Phòng đào tạo Sau Đại Học - Ban Giám Hiệu trường Đại Học Bách Khoa TP HCM

Học viên thực hiện:

Nguyễn Cảnh Quang

Trang 5

Chất lượng và năng suất phi lê trong nguyên công lạng cá cá Tra/ Ba Sa là những yếu tố hết sức quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến giá trị kinh tế của sản phẩm phi lê cũng như mức độ lợi nhuận của doanh nghiệp chế biến thủy sản Bằng việc nghiên cứu bằng lý thuyết kết hợp với thực nghiệm luận văn này đã đánh giá được những ảnh hưởng của thông số hình học dụng cụ và chế độ cắt đến chất lượng và năng suất phi lê cá Tra/ Ba Sa Trong đó chỉ tiêu chất lượng bị ảnh hưởng trong nguyên công lạng cá là độ nứt thịt và mức độ đổi màu vết cắt khi lạng Độ sắc của dụng cụ cắt bị chi phối bởi các thông số hình học và đóng vai trò chính quyết định chất lượng vết cắt cũng như lực cắt cần thiết trong quá trình cắt Luận văn này cũng nghiên cứu rất chi tiết về dao cắt cũng như vật liệu chế tạo sao cho phù hợp nhất với ứng dụng lạng phi lê cá Tra/ Ba Sa Việc tiến hành thực nghiệm cũng như ứng dụng phương pháp Quy Hoạch Thực Nghiệm đã giúp ích rất nhiều cho quá trình nghiên cứu, không những đã tối ưu hóa được các thông số hình học của dụng cụ và chế độ cắt theo các chỉ tiêu về chất lượng và năng suất mà còn kiểm nghiệm được kết quả thực tế của các chỉ tiêu này, do vậy kết quả nghiên cứu đã đạt được

là rất đáng tin cậy

Trang 6

CBHD: PGS TS TRẦN DOÃN SƠN HVTH: NGUYỄN CẢNH QUANG

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Tóm tắt luận văn thạc sĩ

Mở đầu 4

Chương 1: Tổng quan về cá Tra, Ba Sa 5

1.1 Tình hình sản xuất và chế biến cá Tra, Ba Sa tại Việt Nam 5

1.2 Quy trình công nghệ chế biến cá Tra, Ba Sa trong nước 6

1.3 Máy móc và thiết ứng dụng trong ngành chế biến cá trên thế giới 13

1.3.1 Quy trình chế biến và thiết bị của Trio FTC Sweden 13

1.3.2 Quy trình chế biến và thiết bị của Baader 16

1.4 Tình hình nghiên cứu và chế tạo máy trong ngành chế biến cá ở Việt Nam 18

Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm và những đặc trưng cơ bản của cá nguyên liệu 19

2.1 Thí nghiệm khảo sát mối qua hệ giữa khối lượng và các kích thước cơ lý của cá nguyên liệu 19

2.1.1 Mục đích khảo sát 19

2.1.2 Nguyên liệu và phương pháp tiến hành thí nghiệm 19

2.1.3 Kết quả 20

2.2 Thí nghiệm xác định module đàn hồi da -thịt cá và xây dựng mối quan hệ giữa lực nén và độ biến dạng theo thời gian 21

2.2.1 Mục đích thí nghiệm 21

2.2.2 Nguyên liệu & phương pháp tiến hành thí nghiệm 21

2.2.3 Kết quả và nhận xét 22

2.3 Thí nghiệm xác định lực cắt quá trình lạng phi lê cá 24

2.3.3 Kết quả 28

2.4 Xác định hệ số ma sát giữa da cá sau khi chết và kim loại 29

Trang 7

2.4.3 Kết quả 33

Chương 3: Các vấn đề về chất lượng và năng suất khi lạng phi lê cá Tra/ Ba Sa 34

3.1 Giới thiệu về các tiêu chuẩn sử dụng để đánh giá chất lượng phi lê cá trong và ngoài nước 34

3.1.1 Các tiêu chuẩn trong nước 34

3.1.2 Tiêu chuẩn quốc tế 38

3.1.3 Cơ sở đánh giá phân loại chất lượng phi lê cá Tra/ Ba Sa 40

3.2 Phân tích các lỗi làm ảnh hưởng đến chất lượng gây ra trong quá trình lạng phi lê cá 41

3.3 Xây dựng phương pháp đánh giá lỗi gây ra trong quá trình lạng làm ảnh hưởng đến chất lượng phi lê cá 41

3.4 Năng suất khi lạng phi lê cá Tra/ Ba Sa trên máy 43

Chương 4: Nghiên cứu về máy, thiết bị và chế độ cắt khi lạng phi lê cá Tra/Ba Sa 44 4.1 Máy lạng phi lê cá Tra/ Ba Sa bán tự động do trường do trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh chế tạo 44

4.1.1 Giới thiệu 44

4.1.2 Phương án gá đặt và cấp cá vào vùng cắt 45

4.1.3 Phương án lạng 45

4.2 Phân tích lực trong quá trình cắt và tính toán lực kẹp chặt cá nguyên liệu 46

4.2.1 Xác định lực kẹp lớn nhất 46

4.2.2 Xác định lực kẹp nhỏ nhất 46

4.3 Phân tích chế độ cắt trong quá trình lạng phi lê cá Tra/ Ba Sa 50

4.3.1 Bước tiến dao 50

4.3.2 Vận tốc cắt 52

4.4 Nghiên cứu về dao lạng phi lê cá 53

4.4.1 Vật liệu chế tạo dao cắt 53

4.4.2 Thông số của dao cắt đĩa sử dụng trên máy lạng phi lê 60

4.4.3 Nghiên cứu thông số hình học của lưỡi cắt 72

Trang 8

4.5 Phân tích mối quan hệ giữa các thông số hình học của dao cắt và chế độ cắt

đến chất lượng và năng suất phi lê cá Tra/ Ba Sa – Xây dựng hàm mục tiêu

cần tiến hành nghiên cứu 79

4.5.1 Mô tả mối quan hệ giữa các đại lượng vào và đại lượng ra trong quá trình lạng phi lê cá Tra/ Ba Sa 79

4.5.2 Xác định các nhân tố cố định 79

4.5.3 Xây dựng hàm mục tiêu cần tiến hành nghiên cứu 81

Chương 5: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng phi lê bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 82

5.1 Cơ sở lý luận xây dựng phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm 82

5.2 Xây dựng mô hình và thiết bị thí nghiệm 82

5.3 Trình tự thực hiện quy hoạch thực nghiệm 85

5.3.1 Xác định các đại lượng đầu vào và đầu ra cho thực nghiệm 85

5.3.2 Chọn mô hình phương trình hồi quy 85

5.3.3 Xác định miền thay đổi giá trị các nhân tố 86

5.3.4 Tiến hành thực nghiệm chính, tính toán và phân tích kết quả thực nghiệm 87

5.4 Tối ưu hóa các hàm mục tiêu theo các chỉ tiêu chất lượng và năng suất phi lê cá Tra/ Ba Sa 94

Chương 6: Kết luận và những kiến nghị nghiên cứu tiếp theo 95

6.1 Những kết quả nghiên cứu đã đạt được 95

6.2 Những kiến nghị nghiên cứu tiếp theo 96

Tài liệu tham khảo 97

Trang 9

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cá Tra và cá Ba Sa là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực

của thủy sản Việt Nam Cá Tra và cá Ba Sa được xuất khẩu dưới nhiều hình thức

khác nhau như cá Tra/ Ba Sa nguyên con, cắt khoanh, hay phi lê… Trong đó sản

phẩm phi lê là mặt hàng xuất khẩu có khối lượng và giá trị lớn nhất

Vấn đề đảm bảo chất lượng và tăng năng suất trong quá trình lạng phi lê mang

tầm quan trọng trong quy trình chế biến cá Tra/ Ba Sa hiện nay, do vậy việc nghiên

cứu chế tạo máy lạng cá phi lê đảm bảo chất lượng và năng suất là điều Chất

lượng và năng suất phi lê trong quá trình lạng cá phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong

nguyên công lạng cá trên máy thì thông số hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt là

những nhân tố có ảnh hưởng nhiều nhất và do vậy cần phải được tiến hành nghiên

cứu

Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của thông số hình học và chế độ cắt đến

chất lượng và năng suất phi lê cá Tra/Ba Sa nhằm nhằm mục đích không ngừng

nâng cao chất lượng và năng suất phi lê cá Tra/ Ba Sa Qua đó giúp làm tăng khả

năng cạnh tranh của các doanh nghiệp chế biến thủy sản nước nhà

Sản phẩm phi lê cá Tra/ Ba Sa

Trang 10

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁ TRA, BA SA 1.1 Tình hình sản xuất và chế biến cá Tra, Ba Sa tại Việt Nam [1]

Ở Việt Nam đa số cá Tra được nuôi trong ao, đăng quầng, bãi bồi và lồng bè; cá Ba

Sa chủ yếu được nuôi trong các lồng bè ở các con sông lớn thuộc các tỉnh An

Giang, Đồng Tháp, v.v Mùa sinh sản của cá Ba Sa từ tháng 1 ÷ 7, cá Tra từ tháng 2

÷ 10 và có thể thu hoạch quanh năm Đến nay cá Tra và cá Ba Sa đã được nuôi ở

hầu hết các tỉnh, thành trong khu vực, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nội địa và cung cấp

nguyên liệu cho chế biến xuất khẩu, thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp

chế biến cá Tra và cá Ba Sa Đặc biệt, từ khi Việt Nam mở rộng xuất khẩu và sản

phẩm từ cá Tra, cá Ba Sa tìm được thị trường thì ngành chế biến cá Tra và Ba Sa

như bước sang một trang mới

Hình 1.1: Cá Tra Hình 1.2: Cá Ba Sa

Năm 2005, toàn vùng ĐBSCL chỉ có 103 nhà máy chế biến đông lạnh với tổng

công suất thiết kế đạt trên 638 ngàn tấn, trong đó có 36 nhà máy có chế biến cá Tra

và cá Ba Sa, tổng công suất thiết kế đạt gần 273 ngàn tấn/năm Đến nay, số lượng

nhà máy chế biến cá Tra, cá Ba Sa đã tăng lên thành 84 nhà máy với tổng công suất

đạt gần 1 triệu tấn/năm, tập trung chủ yếu tại các địa phương như An Giang, Đồng

Tháp, Cần Thơ, Vĩnh Long, Tiền Giang

Hiện nay, có nhiều quy trình chế biến cá Tra, Ba Sa tại Việt Nam Tại An Giang,

vùng nguyên liệu/ sản xuất quan trọng nhất, có đến 27 nhà máy đang hoạt động với

hơn 5000 nhân lực tham gia vào quá trình chế biến

Những năm gần đây ngành công nghiệp chế biến cá Tra, Ba Sa phát triển mạnh với

tốc độ tăng trưởng nhanh và đang có tiềm năng lớn Hầu hết các nhà máy chế biến

cá Tra, Ba Sa trong vùng đều được quan tâm đầu tư và nâng cấp với công nghệ,

Trang 11

thiết bị khá hiện đại, tạo ra các sản phẩm đảm bảo tiêu chuẩn quốc tế (như ISO,

HACCP, code EU, Halal, …)

Cá Tra và Ba Sa được chế biến với nhiều sản phẩm đa dạng, phong phú và được

xuất sang nhiều nước và vùng lãnh thổ trên thế giới Thị trường tiêu thụ sản phẩm

cá Tra, Ba Sa trong vùng đã có mặt trên 73 nước và vùng lãnh thổ khắp các châu

lục, nổi bật là một số thị trường như: EU, Mỹ, Nga, Ca na đa, Úc, Trung Đông, v.v

Cá Ba Sa Việt Nam được nhiều thị trường ưa chuộng vì mầu sắc cơ thịt trắng, thịt

cá thơm ngon hơn so với các loài cá catfish khác Năm 1998, Việt Nam đã thành

công trong sinh sản nhân tạo và đáp ứng được nhu cầu về giống cho nghề nuôi

thương phẩm

Để ngành này phát triển trong thời gian tới cần khuyến khích không ngừng nâng

cao công suất, đổi mới thiết bị công nghệ các nhà máy hiện có; Phát triển mới nhà

máy chế biến với công nghệ tiên tiến hiện đại, nhằm đáp ứng ngày càng cao nhu cầu

của khách hàng Chuyển dần xuất khẩu sản phẩm thô, sơ chế sang sản phẩm tinh

chế bằng công nghệ tiên tiến (sản phẩm giá trị gia tăng), đa dạng hoá các sản phẩm

từ thuỷ sản

1.2 Quy trình công nghệ chế biến cá Tra, Ba Sa trong nước [1]

1) Nhập thùng

- Cá sau khi thu hoạch từ sông, quầng, ao, hồ…được cho vô thùng và mang đến nhà

máy trong tình trạng vẫn còn sống để chuẩn bị cắt tiết bằng tay (cắt mang và trích

máu)

Hình 1.3: Thu hoạch các Ba Sa & đóng thùng để vận chuyển đến nhà máy

Trang 12

Hình 1.4: Nhập cá nguyên liệu vào sọt tại nhà máy

2) Cắt tiết và rửa sạch

Cá được cắt mang để lấy máu, sau đó cá được cho vào bể nước để rửa sạch máu

Hình 1.5: Cắt mang lấy máu và rửa sạch cá

3) Lạng phi lê cá và rửa sạch

- Mục đích là tách 2 miếng cá ở hai bên thân cá khỏi đầu và nội tạng khi fillet cần

tránh làm vở phần nội tạng Vì đây là nguồn vi sinh vật lớn, dễ gây ảnh hưởng

đến chất lượng cá

- Cá được đặt trên bàn, sau đó người công nhân dùng dao cắt từ mang cá xuống ổ

bụng, lạng qua phần xương gù lên ở lưng sau đó kéo thẳng xuống đuôi Sau đó

lật ngược con cá trở lại và làm tương tự ta được miếng phi lê thứ hai (hình 1.6)

- Một số yêu cầu kĩ thuật:

Vết cắt phải phẳng, sát cạnh, miếng cá fillet phải đẹp

Không sói thịt, không sot dè, không vỡ nội tạng, không rách dè

Phế phẩm để riêng vận chuyển ra ngoài

- Tiếp tục ta đem rửa sạch miếng phi lê

Trang 13

Hình 1.6: Tiến trình lạng phi lê cá và dụng cụ lạng (dao đầu nhọn, lưỡi mỏng)

4) Lạng da

- Phi lê sau khi được lạng từ cá sẽ được lột sạch lớp da trơn bên ngoài

Hình 1.7: Công đoạn lạng da trơn

- Các sản phẩm của công đoạn lạng phi lê và da cá gồm:

+ Thành phẩm: bao gồm hai miếng phi lê cá, đây là phần nhiều thịt nhất trong cá

nguyên con

+ Phụ phẩm:

* Da cá: xuất khẩu làm thực phẩm chiên giòn (thị trường Hồng Kông) hay làm

nguyên liệu cho mỹ phẩm, dược phẩm (thị trường châu Âu)

Trang 14

* Thịt vụn: xuất khẩu sang thị trường Nga để làm chả cá

* Xương, đồ lòng: xay nghiền, trích ly mỡ, chế biến thành bột cá bán cho các nhà

máy thức ăn gia súc trong nước

* Bao tử và bong bóng: là đặc sản đối với thị trường Trung Quốc

* Mỡ bụng: tinh luyện làm thực phẩm hay có thể dùng để chế biến dầu diesel sinh

học

Hình 1.8: Sản phẩm của quá trình lạng phi lê cá

5) Cải thiện hình dạng và chất lượng philê

- Miếng phi lê sau khi được lột sạch lớp da trơn sẽ được cắt sửa bỏ phần thừa như

đuôi, vây đồng thời cũng được lấy xương thừa và phần cơ thịt đỏ Sau quá trình này,

miếng phi lê có hình dáng hoàn chỉnh và màu sắc đặc trưng (màu trắng của thịt cá)

Hình 1.9: Chỉnh sửa lại miếng phi lê

- Miếng phi lê sau khi được chỉnh sửa hình dạng, lấy xương thừa và phần cơ thịt đỏ

sẽ được cắt lại theo hình dạng như yêu cầu và sau đó được đem đi rửa lần nữa

Trang 15

Hình 1.10: Làm đẹp miếng phi lê và rửa sạch

6) Ngâm quay

Phi lê sau khi được tạo hình rồi đưa vào thùng ngâm quay trong dung dịch muối

polyphosphate với mục đích tăng độ săn chắc của cơ thịt, tăng giá trị cảm quan cho

sản phẩm và giữ nước trong miếng phi lê, hạn chế tối đa quá trình giảm khối lượng

sản phẩm do mất nước khi rã đông

Hình 1.11: Đưa phi lê vào thùng ngâm quay

7) Phân loại sản phẩm theo khối lượng và màu

- Miếng phi lê sau khi được đưa ra khỏi thùng quay sẽ được phân ra làm ba loại

theo khối lượng và màu

Trang 16

Hình 1.12: Phân loại phi lê theo khối lượng và màu

8) Đông lạnh

Phi lê sau khi phân loại được đông lạnh dưới hình thức theo miếng hay theo khay:

+ Đông lạnh theo miếng: miếng phi lê sau khi được phân loại ra sẽ được đưa vào

đông lạnh theo từng miếng Trước đó các miếng này đã được định lượng và vô bao

Hình 1.13: Đông lạnh phi lê theo miếng

+ Đông lạnh theo khay: các miếng phi lê sau khi được phân loại sẽ được xếp vào

khay có khối lượng từ 7kg đến 9kg Sau đó được cho vô thùng và được đem đi đông

lạnh

Trang 17

Hình 1.14: Đóng thùng sản phẩm phi lê sau khi đông lạnh

Tóm lại, quy trình chế biến cá Tra, Ba Sa ở Việt Nam như trong sơ đồ dưới đây:

Hình 1.15: Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến cá Tra, Ba Sa

Trang 18

1.3 Máy móc và thiết ứng dụng trong ngành chế biến cá trên thế giới [1]

1.3.1 Quy trình chế biến và thiết bị của Trio FTC Sweden (Thụy Điển)

- Thụy Điển là quốc gia có đường bờ biển dài, việc nuôi trồng, đánh bắt và chế

biến thủy hải sản được chú trọng, vì thế, vấn đề cơ giới hóa quy trình chế biến trong

các lĩnh vực này được thực hiện rất sớm

- Vào năm 1978, Trio FTC Sweden đã giới thiệu máy lạng philê cá hồi đầu tiên

trên thế giới, mở đường cho việc ứng dụng các giải pháp cơ khí hóa và tự động hóa

trong quá trình lạng phi lê và đang được phát triển mạnh mẽ đến nay

Hình 1.16: Quy trình chế biến phi lê cá da trơn của Trio FTC Sweden

Với quy trình này, việc chế biến sản phẩm phi lê cá hòan toàn được cơ khí hóa, các

loại máy được sử dụng trong quy trình này bao gồm:

- Máy phân loại

Hình 1.17: Máy phân loại dùng tia nước áp suất cao

Trang 19

Trang 20

Hình 1.20: Máy lạng phi lê

- Máy lấy xương

Hình 1.21: Máy lấy xương sau khi philê

- Máy lạng da

Hình 1.22: Máy lạng da và sản phẩm sau khi lạng da

Trang 21

1.3.2 Quy trình chế biến và thiết bị của Baader (Đức)

- Baader là tập đoàn sản xuất máy chế biến cá của Đức Được thành lập vào năm

1919, Baader chuyên cung cấp các giải pháp và thiết bị cho việc chế biến tất cảc các

loài cá ăn được

- Đối với cá da trơn, Baader có quy trình đặc thù và được cơ khí hóa từ khâu phân

lọai nguyên liệu ban đầu đến khâu định cỡ và đóng gói thành phẩm

Hình 1.23: Quy trình chế biến phi lê cá da trơn của Baader

Ở quy trình này, cá cũng được phân loại trước (hình 1.24), sau đó được đưa vào

máy cắt đầu và moi ruột (hình 1.25) Tiếp theo, cá được chuyển sang máy cắt đuôi

(hình 1.26) nhằm nâng cao năng suất và suất thu hồi của máy lạng phi lê (hình 1.27)

ở công đọan tiếp sau

Hình 1.24: Máy phân loại Hình 1.25: Máy cắt đầu và moi ruột

Trang 22

Sau lạng, phi lê được chuyển sang quá trình máy lột da (hình 1.28) Quá trình lạng

phi lê được nâng cao hiệu suất bằng việc thu hồi thịt còn sót lại trong xương và

trong các phần được cắt bằng máy thu hồi thịt (hình 1.29) Cuối cùng, phi lê được

sửa lại những lỗi còn sót ở những giai đọan trên rồi được định cỡ, đóng gói

Hình 1.26: Máy cắt đuôi Hình 1.27: Máy lạng phi lê

Hình 1.28: Máy lột da Hình 1.29: Máy thu hồi thịt

Trang 23

1.4 Tình hình nghiên cứu và chế tạo máy trong ngành chế biến cá ở Việt

Nam

Hiện nay ở nước ta đã có một số tổ chức cá nhân nghiên cứu chế tạo các loại máy

móc phục vụ cho ngành chế biến thủy sản, và quá trình chế biến đã được cải thiện

đáng kể về chất lượng cũng như năng suất Có thể liệt kê một số công trình như

dưới đây:

Liên quan đến sấy sản phẩm ẩm độ cao như thủy sản, Trường Đại học Nông Lâm

TP HCM đã thí nghiệm/ chế tạo:

- Mẫu máy sấy đầu tôm năng suất 1,5 tấn tươi/mẻ 6 giờ (2001)

- Sấy cá làm thực phẩm cho người ở mức thí nghiệm (2002)

- Máy sấy cơm nhãn 350 kg/ mẻ 10 giờ dạng khay, sử dụng lò đốt than đá gián

tiếp có hiệu suất cao khoảng 55% (2003)

Công ty TNHH An Xuyên cải tiến thành công máy lạng da cá xuất khẩu và bàn

sửa phi lê cá đem lại hiệu quả kinh tế rất cao cho các doanh nghiệp chế biến cá Tra

cá Ba Sa xuất khẩu khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói riêng và cả nước nói

chung Ban giám đốc Công ty đã nghiên cứu cải tiến bộ phận thiết bị lạng da cá, về

lĩnh vực cơ khí chế tạo một loại dây chuyền thiết bị bán tự động nhưng gọn nhẹ

hơn, khi lạng cá ít phạm vào thịt, tỷ lệ thu hồi sản phẩm cao hơn, tính chung cứ 1

tấn tỷ lệ thu hồi thành phẩm cao hơn máy nhập 30 kg thành phẩm, năng suất của

máy 1.000 kg phi lê cá /giờ

Tại Việt Nam hầu hết các nhà máy đều có hầu hết các trang thiết bị hiện đại

nhưng quy trình chế biến vẫn còn nhiều công đoạn sử dụng bằng tay (chiếm 80%

khối lượng của quy trình) Đây chính là nhược điểm lớn nhất của quy trình

Hiện nay trường Đại học Bách khoa TP HCM cũng đang nghiên cứu chế tạo và

hoàn thiện thiết bị phân loại, lạng phi lê cá Tra/ Ba Sa tự động Thiết bị này nhằm

cải thiện chất lượng và nâng cao năng suất cho các nhà máy chế biến cá Tra/ Ba Sa

xuất khẩu

Trang 24

Chương 2: NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CŨNG NHƯ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ

LÝ CỦA CÁ NGUYÊN LIỆU 2.1 Thí nghiệm khảo sát mối qua hệ giữa khối lượng và các kích thước cơ

bản của cá nguyên liệu

2.1.1 Mục đích khảo sát

Từ vùng khối lượng cho trước của cá đã được cắt đầu, ta xác định vùng các

thông số kích thước cần khảo sát làm cơ sở định hướng cho quá trình phân loại

nguyên liệu trước khi tiến hành lạng phi lê bằng máy

Hình 2.1: Các thông số hình học của cá đã cắt đầu

Với vùng các thông số kích thước đã được khảo sát này làm cơ sở xây dựng

đường biên dạng vùng lưng tại tiết diện mặt cắt ngang của vết cắt đầu của cá

nguyên liệu, giúp định hướng việc xây dựng biên dạng hình học đồ gá nguyên

liệu phục vụ nguyên công dẫn động cá vào vùng cắt tự động

Ngoài ra việc xác định kích thước cá nguyên liệu còn giúp cho việc thiết kế kích

thước các cơ cấu, dụng cụ cắt, cơ cấu kẹp chặt…

2.1.2 Nguyên liệu và phương pháp tiến hành thí nghiệm

a Nguyên liệu

Nguyên liệu được chọn làm mẫu là cá Tra tại tỉnh An Giang, thuộc loài Pangasius

Hypophthalmus

Trọng lượng khảo sát:

Trang 25

Loại 1: từ 0.8 đến 1kg

Loại 2: lớn hơn 1kg đến 1.2kg

b Phương pháp tiến hành thí nghiệm

+ Chuẩn bị mẫu

Số lượng cá trong mỗi mẫu thí nghiệm là 5 con

Số mẫu thí nghiệm được chuẩn bị 2 mẫu

Mẫu 1: cá có khối lượng từ 0.8 đến 1kg

Mẫu 2: cá có khối lượng lớn hơn 1kg đến 1.2kg

+ Phương pháp và môi trường giết cá:

Được thực hiện theo điều kiện giết mỗ của các nhà máy chế biến tại vùng nguyên

liệu Cá trong các mẫu thí nghiệm được cắt mang và trích máu trong nước 20 phút ở

nhiệt độ nước 30oC, sau đó được cắt đầu tại vị trí đốt xương cổ để tiến hành đo các

thông số kích thước như hình 3.1

+ Dụng cụ đo:

Thước cặp có vùng đo từ 0 đến 150mm, độ chính xác 0.02mm

+ Phương pháp tiến hành

Cá sau khi được cắt mang, trích máu và cắt đầu sẽ được tiến hành đo các thông số

kích thước, số liệu được ghi lại trong bảng 2.1

Trang 26

2.2 Thí nghiệm xác định module đàn hồi da - thịt cá và xây dựng mối quan

hệ giữa lực nén và độ biến dạng theo thời gian

2.2.1 Mục đích thí nghiệm

Thông qua thí nghiệm nén vật liệu bằng máy đo cấu trúc cơ thịt, ta tiến hành xác

định module đàn hồi của da - thịt cá và xây dựng mối quan hệ giữa lực nén và độ

biến dạng da -thịt cá theo thời gian làm cơ sở để xác định sai số gá đặt cũng như

thông số lực kẹp lớn nhất trong quá trình lạng phi lê cá

2.2.2 Nguyên liệu & phương pháp tiến hành thí nghiệm

Nguyên liệu được chọn làm mẫu là cá Tra tại tỉnh An Giang, thuộc loài Pangasius

Hypophthalmus, trọng lượng khảo sát từ 0.8 đến 1.2 kg

Chuẩn bị mẫu:

Số mẫu thí nghiệm được chuẩn bị 4 mẫu

Số lượng cá trong mẫu thí nghiệm là 1 con

Phương pháp và môi trường giết cá:

Được thực hiện theo điều kiện giết mỗ của các nhà máy chế biến tại vùng nguyên

liệu Cá trong các mẫu thí nghiệm được cắt mang và trích máu trong nước 20 phút ở

nhiệt độ nước 300C

Thiết bị đo và phương pháp thực hiện:

Trang 27

Phương pháp xác định module đàn hồi dựa trên lực phá hủy mẫu vật liệu Lực phá

hủy được đo bằng máy phân tích cấu trúc (texture analyser - Instron) với đầu dò

hình trụ tròn đường kính 6mm, vận tốc đo mẫu 2mm/s

Vị trí đo lực phá hủy dọc trên hàng vây số 3 gần về phía lưng

Số lần đo ở mỗi mẫu là 2 lần

Kết quả thu được sau mỗi lần đo từ máy phân tích gồm các giá trị: lực phá hủy cực

đại (maximum load – N), biến dạng nén cực đại tại giá trị lực nén cực đại

(Compressive extension at Maximum Comp load - mm), thời gian khi đạt được giá

trị nén cực đại (Time at Maximum Comp load - sec), ứng suất nén tại giá trị lực

nén tại giá trị lực nén cực đại (Compressive stress at Maximum Comp load - MPa),

sức căng tại lực nén cực đại (Compressive strain at Maximum Comp load - %)

Module đàn hồi (Elastic module – Mpa) được xác định bằng tỷ số giữa ứng suất với

sức căng của vật liệu tại giá trị lực phá hủy lớn nhất

2.2.3 Kết quả và nhận xét

a Kết quả xác định module đàn hồi

Bảng 2.2: Giá trị module đàn hồi vật liệu da – thịt cá

Trang 28

b Biểu đồ quan hệ giữa lực nén và độ biến dạng dưới tác dụng của lực nén

của da - thịt cá với thời gian

Từ kết quả phân tích lực nén trên các mẫu vật liệu, máy đo cho ta đồ thị biểu diễn

mối quan hệ giữa lực nén theo thời gian (Hình 2.2)

Hình 2.2: Mối quan hệ giữa lực nén theo thời gian của da-thịt cá

Hình 2.3: Mối quan hệ giữa độ biến dạng dưới tác dụng của lực nén theo thời gian

của da-thịt cá

Trang 29

c Nhận xét

Qua thí nghiệm nén da – thịt cá, ta nhận thấy rằng giai đọan trước khi vật liệu bị phá

hủy, nó có đặc tính như là lọai vật liệu dẻo (biến dạng tăng khi tăng lực nén), chỉ

khác biệt ở điểm là không có giai đọan chảy (biến dạng tăng khi không tăng lực

nén)

Từ đồ thị biểu diễn Mối quan hệ giữa lực nén theo thời gian và Mối quan hệ giữa

độ biến dạng dưới tác dụng của lực nén theo thời gian, chúng ta có thể xây dựng

được mối quan hệ giữa lực nén với độ biến dạng thông qua giá trị thời gian, nghĩa

là, nếu gọi:

- F là lực nén vật liệu

- x là độ biến dạng của vật liệu dưới tác dụng của lực nén

- t là thời gian khảo sát

- f = f(F,t) là hàm số biểu diễn mối quan hệ giữa lực nén theo thời gian

- g = g(x,t) là hàm số biểu diễn mối quan hệ giữa độ biến dạng dưới tác dụng của

lực nén theo thời gian

Thì ta xây dựng được hàm số h = h(F,x) số biểu diễn mối quan hệ giữa lực nén theo

độ biến dạng dưới tác dụng của lực nén hay nói một cách khác, nếu xét trong vùng

biến dạng đàn hồi thì:

F k x

Với k là hệ số đàn hồi của vật liệu từ hàm h = h(F,x) Hệ số này hoàn toàn xác định

2.3 Thí nghiệm xác định lực cắt quá trình lạng phi lê cá

2.3.1 Mục đích thí nghiệm

Lực cắt xương và thịt cá trong quá trình lạng đóng vai trò quan trọng trong việc

chọn động cơ dẫn động dao cắt cũng như việc tính toán lực kẹp của quá trình lạng

cá trên thiết bị lạng cá tự động

Mục đích thí nghiệm nhằm khảo sát lực cắt trong giai đoạn trước tê cứng (trong thời

gian 8 giờ sau khi chết) khi mẫu được kẹp chặt và dẫn động trong quá trình cắt

Trang 30

- Nguyên liệu được chọn làm mẫu là cá Tra tại tỉnh An Giang, thuộc loài

Pangasius Hypophthalmus, trọng lượng khảo sát từ 0,8 – 1.2 kg

- Cá đưa vào thí nghiệm được nuôi trong cùng bè và có độ tuổi xấp xỉ như nhau

- Kích thước và khối lượng cá được lựa chọn sao cho trong từng nhóm thí nghiệm

không sai khác quá 10%

- Cá Tra được mang về phòng thí nghiệm cá trong tình trạng tươi sống

Chuẩn bị mẫu:

- Số lượng cá trong mỗi mẫu thí nghiệm là 5 con

- Số mẫu thí nghiệm được chuẩn bị: 3 mẫu

- Phương pháp và môi trường giết cá: được thực hiện theo điều kiện giết mỗ của

các nhà máy chế biến tại vùng nguyên liệu Cá trong các mẫu thí nghiệm được cắt

mang và trích máu trong nước 20 phút ở nhiệt độ nước 30oC sau đó được cắt đầu

trước khi tiến hành lạng phi lê

Động lực học quá trình cắt:

Hình 2.4: Cá trong vùng cắt

- Khi cá được dẫn động vào vùng cắt (hình 2.4), cung AC gọi là cung tiếp xúc, là

cung diễn ra quá trình cắt Gọi A là điểm vào cung tiếp xúc, C là điểm ra cung tiếp

xúc, B là điểm giữa cung tiếp xúc, h là chiều cao cá được cắt bằng lưỡi dao tròn, R:

bán kính dao cắt

Trang 31

- Khi quá trình lạng cá diễn ra, hệ lực tác dụng lên thân cá như hình 2.5

Trang 32

Hình 2.6: Mô hình đo lực cắt trong quá trình lạng phi lê cá

Để xác định lực cắt tác dụng lên mẫu thí nghiệm, ta dùng thiết bị lạng phi lê bán tự

động (hình 2.6) Thiết bị này có cấu tạo cơ bản là một động cơ điện có vỏ được lắp

trên 2 ổ bi Vỏ động cơ có thể quay tự do quanh trục của nó nhờ 2 ổ bi này Cặp dao

dĩa được lắp chặt vào trục động cơ và có thể xoay tương đối với vỏ động cơ Thanh

truyền lực được nối cứng vào vỏ động cơ

Trang 33

Các thông số thí nghiệm:

- Số vòng quay của động cơ, n = 525 v/ph, điều chỉnh bởi biến tần

- Tốc độ đưa cá vào, S = 0.175m/s = 175 mm/s

- Dao cắt dĩa có bán kính R = 100mm, biên dạng trơn

- Chiều cao cá được cắt bằng lưỡi dao tròn, h = 50mm

Cơ sở xác định lực cắt trong quá trình lạng cá Tra/ Ba Sa

- Do dao cắt đựơc gắn chặt trên trục động cơ tạo thành hệ dao-trục Hệ này quay

tự do quanh vỏ động cơ

- Vỏ động cơ và thanh truyền lực gắn chặt với nhau tạo thành hệ vỏ - thanh

truyền Hệ này quay tự do quanh hệ dao - trục

- Khi cắt, lực Pc xuất hiện trên dao cắt sẽ sinh ra momen cản chuyển động quay

của hệ dao – t rục động cơ Mômen này ngược chiều chuyển động với trục động cơ

và tác động lên hệ vỏ - thanh truyền Thanh truyền lực một đầu được gắn vào lực kế

để đo giá trị lực P truyền ra tại đây (hình 2.6) Gọi L là khỏang cách từ tâm gối đỡ

vỏ động cơ đến vị trí gắn lực kế trên thanh truyền lực, nếu bỏ qua ma sát trên các ổ

bi đỡ, cân bằng hệ phương trình, ta được:

- Đặt mẫu cá lên thiết bị thí nghiệm, mẫu thí nghiệm được kẹp sao cho không

trượt trong quá trình thí nghiệm

- Khi quá trình lạng diễn ra, ghi lại giá trị lớn nhất của lực kế trong quá trình cắt

Trang 34

- Hệ số ma sát giữa lớp da cá và mặt phẳng kim loại đóng vai trò quan trọng trong

việc tính toán lực ma sát giữa lớp da cá và thiết bị kẹp trong quá trình dẫn động cá

cũng như quá trình lạng cá ở thiết bị lạng cá tự động

- Mục đích thí nghiệm nhằm khảo sát hệ số ma sát giữa lớp da cá và kim loại trong

giai đọan trước tê cứng (trong thời gian 8 giờ sau khi chết)

- Vận dụng phương pháp động lực học để nghiên cứu lực ma sát tác dụng vào mẫu

thí nghiệm chuyển động trên mặt phẳng nghiêng từ đó xác định hệ số ma sát tĩnh

- Nguyên liệu được chọn làm mẫu là cá Tra tại tỉnh An Giang, thuộc loài

Pangasius Hypophthalmus Trọng lượng từ 0,9 – 1 kg

- Cá đưa vào thí nghiệm được nuôi trong cùng bè và có độ tuổi xấp xỉ như nhau

- Kích thước và khối lượng cá được lựa chọn sao cho trong từng nhóm thí nghiệm

không sai khác quá 10%

- Cá Tra được mang về phòng thí nghiệm cá trong tình trạng tươi sống

+ Chuẩn bị mẫu

- Số lượng cá trong mỗi mẫu thí nghiệm là 5 con

- Số mẫu thí nghiệm được chuẩn bị: 3 mẫu

+ Phương pháp và môi trường giết cá

Trang 35

Được thực hiện theo điều kiện giết mỗ của các nhà máy chế biến tại vùng

nguyên liệu Cá trong các mẫu thí nghiệm được cắt mang và trích máu trong nước

20 phút ở nhiệt độ nước 300C

+ Mô hình thí nghiệm

Hình 2.7: Mô hình đo hệ số ma sát da cá

Để xác định hệ số ma sát giữa lớp da cá và kim loại, ta dùng thiết bị đo hệ số ma

sát Thiết bị này có cấu tạo là một mặt phẳng nghiêng Góc nghiêng của mặt phẳng

được thay đổi tùy theo yêu cầu thí nghiệm và được ghi lại bằng thước đo góc

+ Cơ sở xác định hệ số ma sát giữa lớp da cá và mặt phẳng kim loại

- Ma sát là một loại lực cản xuất hiện giữa các bề mặt vật chất, chống lại xu hướng

thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt

- Lực ma sát tỷ lệ giữa lực ép hai bề mặt lên nhau (áp lựcN

- Ma sát được phân làm 2 lọai: ma sát tĩnh và ma sát động

- Ma sát tĩnh: là lực xuất hiện giữa hai vật không chuyển động nhưng vật này lại có

xu hướng chuyển động so với vật kia Giá trị lớn nhất của lực ma sát tĩnh đạt được

khi vật bắt đầu chuyển động

Trang 36

- Ma sát động: là lực xuất hiện giữa hai vật tiếp xúc nhau có chuyển động tương

đối với nhau

- Cho mẫu thí nghiệm nằm trên mặt phẳng nghiêng một góc  so với mặt phẳng

ngang Gọi  là góc tới hạn của mặt phẳng nghiêng khi mẫu thí nghiệm bắt đầu 0

trượt Ta xét các trường hợp sau:

o Khi 0: mẫu thí nghiệm đứng yên Gọi F

Fms đạt giá trị cực đại khi vật bắt đầu chuyển động, tương ứng với k = kt và  0

o Khi  0: mẫu thí nghiệm bắt đầu trượt theo mặt phẳng nghiêng, ta tiến

hành ghi giá trị góc nghiêng này

+ Trình tự tiến hành thí nghiệm

Trang 37

- Chuẩn bị thiết bị đo hệ số ma sát (hình 2.9)

Hình 2.9: Thiết bị đo hệ số ma sát

- Đặt mẫu thí nghiệm lên mặt phẳng nghiêng (hình 2.10)

Hình 2.10: Đặt mẫu lên thiết bị đo ma sát

- Tăng dần góc  và chú ý đến mẫu

- Khi mẫu bắt đầu trượt, ghi lại giá trị  vào bảng kết quả

- Việc đo hệ số ma sát được thực hiện trên 2 bên thân cá và chỉ chú ý đến ma sát

tĩnh (vì trong quá trình kẹp chặt khi lạng, cá không chuyển động)

Trang 38

 (độ kt = tg α

 (độ kt = tg∝

 (độ kt = tgα

 (độ kt = tg α

Hệ số ma sát trung bình thân trái 0.246963

Hệ số ma sát trung bình thân phải 0.240829

Hệ số ma sát trung bình 0.243896

Trang 39

Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ VỀ CHẤT LƯỢNG VÀ NĂNG SUẤT KHI LẠNG

PHI LÊ CÁ TRA/ BA SA 3.1 Giới thiệu về các tiêu chuẩn sử dụng để đánh giá chất lượng phi lê cá

trong và ngoài nước

3.1.1 Các tiêu chuẩn trong nước

- Tiêu chuẩn của bộ thủy sản (28TCN117:1998) đối với phi lê cá Ba Sa đông lạnh

[3]

- Tiêu chuẩn do bộ khoa học công nghệ công bố năm 2010 (TCVN 8338:2010) đối

với phi lê cá Tra đông lạnh [5]

- Các tiêu chuẩn trong nước trên đánh giá chất lượng phi lê cá Tra/ Ba Sa đông

lạnh chủ yếu dựa trên các chỉ tiêu sau: chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa học, chỉ

tiêu vi sinh

a) Chỉ tiêu cảm quan:

- Theo 28TCN117:1998 [3], phi lê cá Ba Sa đông lạnh phải đảm bảo các yêu cầu

cảm quan dưới đây (bảng 3.1)

Bảng 3.1: Chỉ tiêu cảm quan theo 28TCN117:1998

Tên chỉ

1 Màu

sắc

Ðặc trưng của cá Ba Sa, không có màu lạ Sản phẩm có màu sắc trắng

hơn so với sản phẩm của cá Tra hoặc cá Bông Lau

2 Mùi Ðặc trưng của sản phẩm cá Ba Sa, không có mùi lạ

3 Vị Ðặc trưng của sản phẩm cá Ba Sa, không có vị lạ

4 Trạng

thái

Cơ thịt mịn và săn chắc, có tính đàn hồi, vết cắt nhẵn, không sót xương;

da, mỡ, phần thịt bụng được xử lý sạch, cho phép tối đa 2 điểm máu hoặc

đường gân máu trên thịt Băng được mạ đều trên bề mặt sản phẩm

Trang 40

lượng nhanh để ráo nước, cho phép sai khác 2,5%; song giá trị trung bình của

tổng số mẫu kiểm, phải đạt giá trị ghi trên bao bì

- Theo TCVN 8338:2010, phi lê cá Tra đông lạnh phải đảm bảo các yêu cầu cảm

quan dưới đây (bảng 3.2)

Bảng 3.2 Chỉ tiêu cảm quan theo TCVN 8338:2010

1 Màu sắc Có màu tự nhiên của cá tra và được phân thành năm màu: trắng,

Thớ thịt săn chắc, vết cắt nhẵn; không sót xương, da, mỡ, không

có điểm máu hoặc đường gân máu trên thịt; sau khi luộc thịt săn chắc, nước luộc trong

b) Chỉ tiêu hoá học:

- Phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, quy trình và công nghệ chế biến…

- Theo 28TCN117:1998 [3], phi lê cá Ba Sa đông lạnh phải đảm bảo các chỉ tiêu

hóa học dưới đây (bảng 3.3)

Bảng 3.3: Chỉ tiêu hóa học theo 28TCN117:1998

1 Hàm lượng tổng số Nitơ bazơ bay hơi, tính bằng số mg

2 Hàm lượng Borat, tính bằng số mg trong 1kg sản phẩm Không cho phép

3 Dư lượng kháng sinh, tính bằng số mg trong 1kg sản phẩm Không cho phép

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	24,93 MB