Luận văn Nghiên cứu công nghệ và thiết bị nâng cao hàm lượng đạm nước mắm (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu công nghệ và thiết bị nâng cao hàm lượng đạm nước mắm (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ NÂNG CAO HÀM LƯỢNG ĐẠM NƯỚC MẮM GVHD: TS. NGUYỄN TIẾN LỰC SVTH: NGUYỄN TẤN CỦA MSSV: 11116010 S K L 0 0 3 8 6 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2015 - 11116010 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHÊ ̣ VÀ THIẾT BỊ NÂNG CAO HÀ M LƢƠṆ G ĐAṂ NƢỚ C MẮ M GVHD: TS. NGUYỄN TIẾ N LƢC̣ SVTH: NGUYỄN TẤ N CỦ A MSSV: 11116010 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015 i
3. LỜI CẢM ƠN Để có đươc̣ thành công , ngoài sự cố gắng của bản thân thì không thể thiếu sư ̣ giúp đỡ của người khác. Trong quá trình thưc̣ hiêṇ đồ án tốt nghiêp̣ , em đa ̃ nhâṇ đươc̣ rất nhiều sư ̣ giúp đỡ, chỉ bảo tâṇ tình của các thầy cô, gia đình và baṇ bè. Em xin chân thành cảm ơn giảng viên TS . Nguyêñ Tiến Lưc̣ đa ̃ tâṇ tình giúp đỡ , hướng dâñ em trong suốt quá trình thưc̣ hiêṇ và hoàn thành đồ án. Em cũng xin gử i lờ i cảm ơn tớ i khoa Công nghê ̣Hoá hoc̣ và Thưc̣ Phẩm , quý thầy cô trong khoa đa ̃ cho phép và tạo điều ki ện tốt nhất cho em thực hiện công việc nghiên cứu và hoàn thành đồ án này. Ngoài ra, em cũng xin tỏ lòng biết ơn tới tới gia đình và bạn bè, những người luôn động viên, giúp đỡ em về mọi mặt trong suốt quá trình làm đồ án. Trong quá trì nh hoàn thành đồ án vớ i nền tảng kiến thứ c còn haṇ chế và bỡ ngỡ nên không tránh khỏi những thiếu sót . Em rất mong nhâṇ đươc̣ sự thông cảm, cũng như những ý kiến đánh giá của quý thầy cô để kiến thứ c của em trong liñ h vự c này đươc̣ tốt hơn . Xin chân thành cảm ơn! ix
4. LỜ I CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn ộb nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định. Ngày tháng năm 201 Ký tên x
5. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜ I CAM ĐOAN x DANH MUC̣ HÌNH xvi DANH MUC̣ BẢ NG xvii MỞ ĐẦU xviii 1. Đặt vấn đề xviii 2. Mục tiêu đồ án xviii 3. Nôị dung đồ á n xviii 4. Ý nghĩa khoa học xix 5. Ý nghĩa thƣc̣ tiêñ xix CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Giớ i thiêụ về nƣớ c mắ m 1 1.2. Nguyên liệu sản xuất nƣớc mắm 1 1.2.1. Các loại cá 1 1.2.2. Muối 3 1.3. Thành phần hóa học của nƣớc mắm 3 1.3.1. Các hợp chất Nitơ 3 1.3.2. Acid amin 4 1.3.3. Các chất bay hơi 5 1.3.4. Các chất khác 6 1.4. Quy trình công nghệ sản xuất nƣớc mắm 6 1.5. Tiêu chuẩn nƣớ c mắ m Viêṭ Nam 8 xi
6. 1.5.1. Phân haṇ g nƣớ c mắ m 8 1.5.2. Các chỉ tiêu hóa học của nƣớc mắm 8 1.5.3. Yêu cầu cảm quan của nƣớc mắm 8 1.5.4. Chỉ tiêu vi sinh vật của nƣớc mắm 9 1.6. Phƣơng phá p nâng cao đô ̣đaṃ nƣớ c mắ m 9 1.6.1. Tiếp nhiêṭ 9 1.6.2. Ứng dụng enzyme 9 1.6.3. Cô đăc̣ nƣớ c mắ m thành phẩm 9 1.7. Giớ i thiêụ về cô đăc̣ 9 1.7.1. Điṇ h nghiã cô đặc 9 1.7.2. Bản chất của sự cô đặc do nhiệt 9 1.7.3. Các thiết bị cô đặc nhiệt 10 1.7.3.1. Phân loại 10 1.7.3.2. Thiết bị cô đặc một nồi ống chùm có ống tuần hoàn trung tâm 10 1.8. Tình hình nghiên cứu về viêc̣ sản xuấ t và cải thiêṇ chấ t lƣơṇ g nƣớ c mắ m 14 CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆUVÀ PHƢƠNG PHÁ P NGHIÊN CƢ́ U 15 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 15 2.1.1. Nguyên liêụ 15 2.1.2. Bố trí thí nghiệm 15 2.2. Thiết bị và dụng cụ 16 2.3. Các phƣơng pháp phân tích 16 2.3.1. Xác định hàm lƣợng nitơ tổng số và Protein thô bằng phƣơng pháp Kendal (TCVN 3705-90) 16 2.3.2. Xác định hàm lƣợng NaCl (TCVN 3701: 2009) 16 xii
7. 2.3.3. Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm 16 2.4. Phƣơng phá p xƣ̉ lý số liêụ 16 2.5. Phƣơng phá p tính toá n thiết kế thiết bi ṇ ăng suấ t 500 lít/mẻ 16 2.5.1. Tính toán thiết kế nồi cô đặc 16 2.5.2. Tính toán kích thƣớc đƣờng ống dẫn 17 2.5.3. Tính chọn mặt bích cho nồi cô đặc 17 2.5.4. Tính toán thiết kế thiết bị ngƣng tụ 18 2.5.5. Tính công suất của các bơm 19 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20 3.1. Các biến đổi trong quá trình cô đặc nƣớc mắm 20 3.1.1. Biến đổi thể tích nƣớc bay hơi 20 3.1.2. Biến đổi thể tích dịch thu hồi. 21 3.1.3. Biến đổi hàm lƣợng muối trong dung dịch nƣớc mắm 22 3.1.4. Biến đổi hàm lƣợng đạm 24 3.2. Thành phần hóa học của nƣớc mắm 26 3.3. Quy triǹ h sản xuất nƣớc mắm 27 3.3.1. Quy triǹ h công nghệ 27 3.3.1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ 27 3.3.2. Quy trình thiết bị cô đặc chân không 30 3.4. Thiết kế dây chuyền thiết bi c̣ ô đăc̣ chân không năng suấ t 500 lít/mẻ 31 3.4.1. Thông số cần thiết cho quá trình tính toán 31 3.4.2. Tính toá n chọn kích thƣớ c bên trong thiết bi c̣ hính 31 3.4.2.1. Tính kích thƣớc bên trong buồng đốt 31 3.4.2.2. Tính kích thƣớc đá y của buồng đốt (hình chóp) 32 xiii
8. 3.4.2.3. Tính kích thƣớ c bên trong buồng bố c hơi 33 3.4.3. Tính kích thƣớc bên ngoài cho các chiết tiết củ a thiết bi ̣ 35 3.4.3.1. Tính bề dày cho buồng đốt 35 3.4.3.2. Tính bề dày cho buồng bố c hơi 36 3.4.3.3. Tính bề dày cho đáy thiết bị 38 3.4.3.4. Tính bề dày cho nắp thiết bị 38 3.4.4. Tính kích thƣớc các ống dẫn liệu, tháo liệu 41 3.4.5. Tính choṇ mặt bích 43 3.4.6. Tính vỉ ống 44 3.4.7. Tính toán cho thiết bị ngƣng tụ 46 3.4.7.1. Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi 46 3.4.7.2. Thể tích không khí cần hú t 47 3.4.7.3. Kích thƣớc chủ yếu của thiết bị ngƣng tụ: 48 3.4.7.4. Kích thƣớc ống baromet: 51 3.4.8. Tính toán và chọn bơm 53 3.4.8.1. Bơm chân không 53 3.4.8.2. Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ 53 3.4.8.3. Bơm nhập liệu. 55 3.4.8.4. Bơm tháo liệu 56 3.4.9. Cƣ̉ a sƣ̉ a chƣ̃a 58 3.4.10. Kính quan sát 58 CHƢƠNG 4. KẾ T LUÂṆ VÀ KIẾ N NGHI ̣ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 63 xiv
9. DANH MUC̣ HÌNH Hình 1.1. Quy triǹ h san̉ xuât́ nước măḿ 7 Hình 1.2. Thiêt́ bị cô đặc chân không một nồi có ống tuần hoàn trung tâm 11 Hình 1.3. Sơ đồ thiêt́ bi ̣cô đặc một nồi có ống tuần hoàn trung tâm 12 Hình 2.1. Nước mắm Liên Thành Nhãn Đỏ 15 Hình 3.1. Sự biến đổi thể tích nước bay hơi trong quá trình côđ ặc nước mắm 20 Hình 3.2. Sự biến đổi thể tích dịch thu hồi trong quá trình cô ặđ c nước mắm 21 Hình 3.3. Sự biến đổi hàm lượng muối trong dung dịch nước mắm 22 Hình 3.4. Sự biến đổi độ đạm nước mắm trong quá trình cô đặc 24 Hình 3.5. Nước mắm trước và sau cô đặc* 26 Hình 3.6. Quy triǹ h công nghệ cô đặc nước măḿ 27 Hình 3.7. Quy trình thiết bị cô đặc chân không 30 Hình 3.8. Kích thước cơ bản của thiết bị cô đặc 40 Hình 3.9. Kích thước vỉ ống 46 xvi
10. DANH MUC̣ BẢ NG Bảng 1.1. Thành phần một số loài cá nguyên liệu sản xuất nước mắm 2 Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng của cá cơm trong 100g ăn được [24] 2 Bảng 1.3. Tiêu chuẩn của cać loại muối 3 Bảng 1.6. Thành phần hóa học của nitơ trong nước mắm [8] 3 Bảng 1.4. Thành phần các loại acid amin có trong nước mắm [8] 4 Bảng 1.5. Thành phần các chất bay hơi trong nước mắm [8] 5 Bảng 1.7. Chỉ tiêu hóa học của nước mắm (TCVN 5107 : 2003) 8 Bảng 1.8. Các chỉ tiêu cảm quan của nước mắm (TCVN 5107 : 2003) 8 Bảng 1.9. Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm (TCVN 5107 : 2003) 9 Bảng 3.1. Lượng muối kết tinh thu được (g) 22 Bảng 3.2. Hiệu suất thu hồi sản phẩm (%) 24 Bảng 3.3. Thành phần hóa học của nước mắm trong 1 lít nguyên liệu (%) 26 Bảng 3.4. Kích thước thiết bị cô đặc 40 Bảng 3.5. Thông số kích thước cơ bản của thiết bị ngưng tụ baromet: ([22] – trang 88) 49 Bảng 3.6. Hệ số trở lực cục bộ của bơm nước vào thiết bị : 54 Bảng 3.7. Hệ số trở lực cục bộ bơm nhập liệu: 56 Bảng 3.8. Hệ số trở lực cục bộ bơm thaó liệu: 57 Bảng 3.9. Kích thước cơ bản của thiết bị cô đặc 59 xvii
11. MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Nước mắm là dung dịch đạm, thành phần ch ủ yếu là các acid amin thiết yếu, được tạo thành do quá trình thủy phân protein cá nhờ hệ enzym protease có trong cá. Nước mắm được sản xuất ở hầu hết các nước Châu Á. Mỗi nước có kiểu sản xuất khác nhau tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan khác nhau. Ở Viêṭ Nam nướ c mắm đươc̣ sản xuất và sử dụng rộng rãi ở khắp mọi vùng mi ền đất nước và ở mỗi điạ phương laị có môṭ sản phẩm đăc̣ trưng cho từ ng vùng: miền bắc có nướ c mắm Cát Hải, miền trung có Phan Thiết còn miền nam thì có Phú Quốc. Nướ c mắm hấp dâñ moị ngườ i bở i hương vi ̣đâṃ đà và có giá trị dinh dưỡng cao. Ngoài viêc̣ sử duṇ g như môṭ loaị nướ c chấm thì ngườ i ta còn sử duṇ g nướ c mắm để cung cấp năng lươṇ g taṃ thờ i, dùng cho việc đi đêm lạnh hoặc lặn sâu dưới nước. Nướ c mắm truyền thống có rất nhiều sản phẩm có chất lượng tốt đa ̃ chứ ng minh đươc̣ thương hiêụ , tuy nhiên thờ i gian sản xuất laị dài kèm theo đô ̣đaṃ chưa đươc̣ cao . Với sư ̣ phát triển của công nghê,̣ yêu cầu về sản phẩm nướ c mắm có đô ̣đaṃ cao đươc̣ đăṭ ra . Đa ̃ có nhiều cá nhân, tổ chứ c nghiên cứ u phát triển để nâng cao hàm lươṇ g đaṃ cho nướ c mắm và đã có nhiều thành công đáng kể . Hiêṇ nay phương pháp cô đăc̣ chân không đa ̃ đươc̣ ứ ng duṇ g vào quá trình nâng cao hàm lượng đạm cho nước mắm . Đây là môṭ kỹ thuâṭ tiên tiến , có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuâṭ đó là thờ i gian thưc̣ hiêṇ nhanh , hiêụ quả cao, nướ c mắm sán phẩm có đô ̣đaṃ cao hơn các phương pháp khác . Cô đăc̣ chân không ở áp suất thấp có nhiêṭ đô ̣sôi thấp, đảm bảo sư ̣ tổn thất dinh dưỡng , các chất bay hơi là thấp nhất , sản phẩm không thay đổi nhiều. 2. Mục tiêu đồ án Nghiên cứ u xác điṇ h chế đô ̣công nghê ̣cô đăc̣ chân không để nâng cao hàm lươṇ g đaṃ của nước mắm để tạo ra sản phẩm nước mắm cao đạm . Tính toán thiết kế được thiết bị cô đặc chân không dưạ theo chế đô ̣công nghê ̣đa ̃ xác điṇ h. 3. Nôị dung đồ á n - Tổng quan về nướ c mắm, nghiên cứ u thành phần hoá học của nước mắm. - Nghiên cứ u các biến đổi của nướ c mắm trong quá trình cô đăc̣ chân không. xviii
12. - Thiết bi ̣và công nghê ̣xử lý để nâng cao hàm lươṇ g đaṃ cho nướ c mắm. - Thiết kế dây chuyền thiết bi ̣cô đăc̣ chân không 500 lít/mẻ - Xây dưṇ g quy trình quy trình công nghê ̣ 4. Ý nghĩa khoa học Xây dưṇ g đươc̣ quy trình cô đăc̣ chân không nướ c mắm, làm cơ sở lý luận phân tích các yếu tố ảnh hưở ng tớ i quá trình nâng cao hàm lượng đạm nước mắm bằng cô đặc chân không. Làm cơ sở, nền tảng cho việc nghiên cô đăc̣ chân không các loại thực phẩm như nước mía, nướ c rau quả . 5. Ý nghĩa thực tiễn Tạo ra sản phẩm nướ c mắm cao đaṃ b ằng phương pháp mới, sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao được sử dụng thay thế cho sản phẩm nướ c mắm có hàm lượng đạm thấp. Đồng thời, sản phẩm nướ c mắm cô đăc̣ chân không sẽ tăng thời gian bảo quản, giảm chi phí năng lượng, giảm chi phí vận chuyển. Do đó, sản phẩm có thể xuất khẩu, giới thiệu được với bạn bè thế giới. xix
13. CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giớ i thiêụ về nƣớ c mắ m Nướ c mắm là sản phẩm truyền thống của ngườ i Viêṭ Nam đươc̣ lên men từ các loại cá. Nướ c mắm có giá tri ̣dinh dưỡng cao vì nó chứ a khá đầy đủ các loaị acid amin không thay thế và có vị thơm ngon đặc biệt . Nghề sản xuất nướ c mắm đươc̣ hình thành từ rất lâu đờ i , tồn taị và phát triển cho tới ngày nay . Xuất xứ của nước mắm Viêṭ Nam từ trướ c tớ i nay chưa có tài liêụ nào ghi chép laị. Nướ c ta có bờ biển dài và vùng biển rộng lớn , nằm trong vùng khí hâụ nhiêṭ đới có rất nhiều loaị cá sinh sống vớ i trữ lươṇ g lớ n nên có môṭ nguồn nguyên liêụ dồi dào cho nghề làm nướ c mắm ở các tỉnh ven biển .Ở nước ta từ Bắc tới Nam, đâu đâu cũng có nhưng thương hiệu nước mắm nổi tiếng, trong đó, có thể kể đến nước mắm Cát Hải, Sa Huỳnh, Nha Trang, Phan Thiết, Phú Quốc .Hiện nay trên thị trường đã xuất hiện nhiều loại nước mắm khác nhau, với những thương hiệu nổi tiếng như nước mắm Chinsu, nước mắm Long Vân . Mỗi loại nước mắm lại có một cách làm khác nhau, một bí quyết riêng. Bên cạnh sản phẩm nước mắm truyền thống thì ngày nay nước mắm còn được sản xuất bằng niều phương pháp mới trên những dây chuyền hiện đại. Ở Phan Thiết nước mắm được làm từ những con cá nục cho ra nước mắm chất lượng với độ đạm cao nhờ cá nhiều thịt, tuy nhiên, sử dụng loại cá này thì thời gian phân hủy lâu và sinh nhiều khí ammoniac. Trong khi đó, nước mắm Khánh Hòa sản xuất nước mắm chủ yếu từ cá cơm, ít mỡ nên cho ra loại mắm thơm ngon do cá phân hủy nhanh. Nổi tiếng nhất phải kể đến nước mắm Phú Quốc, nước mắm nơi đây được rất nhiều người ưa chuộng không chỉ trong nước mà cả ngoài nước và đã trở thành thương hiệu nổi tiếng khắp nơi. 1.2. Nguyên liệu sản xuất nƣớc mắm Nguyên liệu chính để sản xuất nước mắm là cá và muối ăn. 1.2.1. Các loại cá Cá là nguyên liệu chính quyết định đến chất lượng nước mắm. Do đó, lựa chọn loại cá phù hợp thì sẽ cho ra những giọt nước mắm ngon nhất. Có thể sử dụng cá nước mặn lẫn nước ngọt để làm nguyên liệu sản xuất nước mắm. Tất cả các loại cá nước mặn có thể làm nước mắm, tuy nhiên người ta thường sử dụng một số loại cá như sau: 1