Đề tài Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các công đoạn chính trong quy trình chế biến dầu ăn từ mỡ cá Tra

i LỜI CẢM ƠN Sau một học kỳ thực hiện đề tài, ngoài sự nổ lực của bản thân, tôi còn nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ của quý Thầy, Cô, bạn bè, nay đề tài đã hoàn tất. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Thanh Trí đã hướng dẫn rất tận tình và tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành tốt đề tài này. Chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Bộ môn Dinh dưỡng & Chế biến Thủy Sản – khoa Thủy Sản đã truyền đạt kiến thức, những kinh nghiệm thực tế thật bổ ích, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành chương trình Đại học và ứng dụng thực tế trong công việc. Cảm ơn tập thể lớp Chế biến Thủy Sản K31, các bạn sinh viên khoa Thủy Sản và tất cả các bạn sinh viên cùng khóa 31 đã quan tâm giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Kính chúc quý Thầy, Cô, tất cả các bạn được nhiều sức khỏe và luôn thành công trong cuộc sống. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn! Trân trọng kính chào! Cần Thơ, Ngày 12 tháng 05 năm 2009 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Hồng Nguyên ii TÓM TẮT Nghiên cứu được tiến hành với mục đích làm cho dầu ăn có nguồn gốc từ mỡ cá Tra không còn mùi, màu và tạp chất của nguyên liệu ban đầu, từ đó tận dụng được nguồn mỡ cá dồi dào từ các nhà máy chế biến thủy sản để sản xuất ra dầu ăn có chất lượng cao. Dựa theo quy trình tham khảo, tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các công đoạn trong quá trình chế biến với các nội dung: khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng nước muối sử dụng đến quá trình hydrad hóa; ảnh hưởng của nhiệt độ, lượng NaOH sử dụng và nồng độ dung dịch NaOH đến quá trình trung hòa; thời gian sục hơi nước trong quá trình khử mùi dầu. Kết quả thu nhận cho thấy: trong quá trình hydrad hóa, lượng dung dịch muối 0,3% được sử dụng vớí tỉ lệ 4%-6% so với khối lượng dầu và ở nhiệt độ 40oC-50oC là cho kết quả tốt nhất; trung hòa đạt hiệu quả ở nhiệt độ 60oC-70oC với nồng độ NaOH 8%, lượng dùng dư 30% so với khối lượng tính theo lý thuyết, ở các chế độ này, dầu thu được có chỉ số acid giảm thấp nhất và lượng dầu trung tính hao hụt ít, quá trình khử mùi dầu cá đạt hiệu quả khi thực hiện ở nhiệt độ 140oC-160oC và thời gian sục hơi nước là 2 giờ trong điều kiện chân không. Sản phẩm dầu cá sau khử mùi có mùi giảm rõ rệt so mùi của nguyên liệu ban đầu. iii MỤC LỤC Lời cảm ơn .................................................................................................................... i Tóm tắt ......................................................................................................................... ii Mục lục ....................................................................................................................... iii Danh sách bảng ........................................................................................................... iv Danh sách hình............................................................................................................. v Chương 1. GIỚI THIỆU .............................................................................................. 1 1.1 Giới thiệu ........................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu đề tài.................................................................................................... 1 1.3 Nội dung đề tài ................................................................................................... 2 Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 3 2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ........................................................................ 3 2.1.1 Dầu cá đối với sức khỏe và đời sống .......................................................... 3 2.1.2 Tính chất chung của dầu mỡ ....................................................................... 4 2.2 Các tài liệu liên quan đến chủ đề nghiên cứu .................................................... 5 2.2.1 Khái quát về chất béo ở cá .......................................................................... 5 2.2.2 Kỹ thuật tinh chế dầu .................................................................................. 6 2.2.3 Tiêu chuẩn dầu thực phẩm ........................................................................ 11 2.3.4 Quy trình tham khảo chế biến dầu cá........................................................ 12 Chương 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 14 3.1 Vật liệu nghiên cứu .......................................................................................... 14 3.1.1 Nguồn nguyên liệu .................................................................................... 14 3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm................................................................................... 14 3.1.3 Hóa chất sử dụng....................................................................................... 14 3.2 Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 14 3.2.1 Thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến từng công đoạn tinh chế 14 3.3. Phương pháp thu thập, tính toán và xử lý số liệu............................................ 20 3.3.1 Xác định chỉ số acid .................................................................................. 20 3.3.2 Tính toán điểm số cảm quan ..................................................................... 21 Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 23 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng nước muối sử dụng đến quá trình hydrat hóa ................................................................................................................................ 23 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng NaOH sử dụng đến quá trình trung hòa .... 26 4.3 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình trung hòa ................................. 27 4.4 Ảnh hưởng của thời gian sục hơi nước đến chất lượng dầu trong quá trình.... 31 Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT..................................................................... 33 Tài liệu tham khảo...................................................................................................... 35 Phụ lục A.................................................................................................................... 36 Phụ lục B.................................................................................................................... 39 iv DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1: Cơ sở cảm quan các chỉ tiêu dầu ăn .......................................................... 21 Bảng 3.2: Điểm phân loại sản phẩm .......................................................................... 22 Bảng 3.3: Xây dựng hệ số quan trọng đối với dầu thành phẩm ................................. 22 Bảng 4.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thay đổi chỉ số acid của dầu sau quá trình hydrad hóa.................................................................................................................. 23 Bảng 4.2: Ảnh hưởng của lượng dung dịch muối sử dụng đến sự thay đổi chỉ số acid của dầu sau quá trình hydrad hóa............................................................................... 23 Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng dầu sau trung hòa ...................... 26 Bảng 4.4: Ảnh hưởng của lượng NaOH trung hòa đến chất lượng dầu..................... 26 Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH lên sự thay đổi chỉ số acid dầu sau trung hòa.............................................................................................................................. 28 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất thu hồi đầu trung tính ....... 29 Bảng 4.7: Điểm cảm quan màu sắc và độ trong của dầu sau trung hòa ở các nồng độ NaOH khảo sát ........................................................................................................... 30 Bảng 4.8: Ảnh hưởng của thời gian khử mùi lên chất lượng dầu .............................. 31 v DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Quy trình lý thuyết thí nghiệm tinh chế dầu cá Tra ................................... 13 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1............................................................................. 15 Hình 3.2: Máy khuấy từ ............................................................................................. 16 Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 ........................................................................... 17 Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 ........................................................................... 18 Hình 3.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 ........................................................................... 19 Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi chỉ số acid theo nhiệt độ và lượng dung dịch muối sử dụng hydrad hóa ........................................................................................... 24 Hình 4.2: Nguyên liệu mỡ cá Tra............................................................................... 25 Hình 4.3: Dầu thô....................................................................................................... 25 Hình 4.4: Dầu sau hydrad hóa.................................................................................... 25 Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi chỉ số acid dầu trước và sau khi trung hòa ... 26 Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của chỉ số acid dầu sau trung hòa ................. 28 Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn lượng dầu tổn thất trong quá trình trung hòa ................... 29 Hình 4.8: Đồ thị thể hiện kết quả cảm quan màu sắc và độ trong của dầu trung hòa ở các nồng độ khảo sát .................................................................................................. 30 Hình 4.9: Dầu sau trung hòa ...................................................................................... 30 Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn sự khác biệt của chỉ số acid giữa các mẫu dầu sau khử mùi ............................................................................................................................. 31 Hình 4.11: Đồ thị thể hiện điểm số cảm quan của 3 mẫu dầu khử mùi ở 3 thời gian khác nhau ................................................................................................................... 32 Hình 4.12: Dầu thành phẩm ....................................................................................... 32 Hình 5.1: Quy trình kết luận chế biến dầu ăn từ mỡ cá Tra....................................... 34 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu Dầu mỡ là mặt hàng tiêu dùng hằng ngày rất cần thiết cho con người. Hàng năm, việc sản xuất dầu ăn và việc mở rộng mặt hàng có nguồn gốc từ dầu mỡ không ngừng được tăng lên bởi nguồn năng lượng do dầu mỡ sinh ra có giá trị gấp đôi năng lượng do protid hay glucid trong cùng khối lượng. Cứ 1g lipid bị oxi hóa cho ra 9.1 Kcal. Hiện nay, nhu cầu sử dụng dầu mỡ của con người ngày càng đa dạng trong cả lĩnh vực sản xuất và đời sống. Nguồn nguyên liệu sản xuất ra chúng chủ yếu là các loại thực vật chứa nhiều dầu như: đậu phộng, mè, đậu nành, hướng dương,… để sản xuất dầu thực phẩm. Trong khi đó, mỗi năm, Đồng bằng sông Cửu Long tiêu thụ một lượng lớn cá Tra, cá Basa nguyên liệu, lượng mỡ cá chiếm khoảng 15%. Vì điều kiện chế độ nuôi dễ dàng, giá trị xuất khẩu cao, nên cá Tra chiếm tỷ trọng chủ yếu trong xuất khẩu cá da trơn ở Việt Nam (theo VASEP, khoảng 90%). Nếu năm 2004, tổng sản lượng cá tra, ba sa của các tỉnh ĐBSCL là 264.436 tấn, thì năm 2006 là 825.000 tấn và dự báo đến cuối năm 2007 sẽ lên đến khoảng một triệu tấn, bằng sản lượng quy hoạch cho đến năm 2010 theo dự đoán của ngành Thủy sản. Như vậy, sẽ có khoảng 600.000 tấn phụ phẩm sau xuất khẩu cần được nghiên cứu ứng dụng để làm tăng hiệu quả sử dụng từ nguồn lợi thủy sản này. Do mỡ cá Tra có mùi tanh, dễ bị ôi, khó sử dụng như các nguồn dầu mỡ khác nên bị coi là phụ phẩm, có giá trị kinh tế thấp và chỉ được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi hay chủ yếu sản xuất dầu Biodiesel dùng trong công nghiệp năng lượng. Nhưng ta có thể nghiên cứu loại tạp chất, khử mùi tanh và chế biến thích hợp để sử dụng làm dầu ăn thực phẩm. Đề tài: “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các công đoạn chính trong quy trình chế biến dầu ăn từ mỡ cá Tra” ngoài mục đích tìm ra được các điều kiện tốt nhất để chế biến dầu chất lượng, đồng thời còn tận dụng nguồn phụ phẩm dồi dào góp phần đa dạng hóa các sản phẩm trong công nghiệp chế biến dầu mỡ. 2 1.2 Mục tiêu đề tài Mỡ cá Tra có chứa một lượng tạp chất nhất định như: acid béo, mỡ cứng và có mùi tanh nặng, màu sắc không đẹp gây khó sử dụng như các loại dầu mỡ khác. Nhưng ta có thể tinh chế mỡ cá trở thành sản phẩm dầu ăn có màu sắc đẹp, mùi dễ chịu, đạt tiêu chuẩn chất lượng của dầu thực phẩm. Vì thế mục tiêu của đề tài là xây dựng quy trình chế biến sản phẩm dầu ăn chất lượng tốt từ mỡ cá Tra. 1.3 Nội dung đề tài Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến một số công đoạn cần thiết trong quá trình tinh chế cụ thể là: Khảo sát nhiệt độ và lượng dung dịch muối sử dụng đến quá trình hydrad hóa. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng NaOH sử dụng đến quá trình trung hòa. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH sử dụng đến quá trình trung hòa. Khảo sát thời gian sục hơi nước trong quá trình khử mùi dầu. 3 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 2.1.1 Dầu cá đối với sức khỏe và đời sống Trong y học dầu cá được dùng chữa bệnh quáng gà, còi xương, khô mắt, chậm lớn, rụng tóc, gần đây dầu cá còn được sử dụng để chữa các bệnh ung thư, viêm, tấy… Dầu cá cung cấp cho cơ thể vitamin A, D và các chất quan trọng khác như Leuxithin, axit béo không thay thế… Gần đây các chuyên gia nước ngoài đã phát hiện dầu cá có tác dụng chống viêm tấy, ban đỏ, viêm phế quản, viêm khớp, bỏng rợp,…Đặc biệt dầu cá còn có khả năng chữa ung thư. Nếu mỗi ngày, mỗi người dùng 2 gram dầu cá đặc biệt thì sự phát triển các khối u giảm đi. Có nhiều nghiên cứu cho thấy là chất Omega-3 trong dầu cá có khả năng làm giảm những hiện tượng viêm, đặc biệt là những loại viêm này có thể gây ra những chứng bệnh đau khớp, đau nhức mình mẩy, là những thứ viêm hệ thống mạch máu trong cơ thể gây đến tình trạng hẹp hay nghẹt hệ thống mạch máu. Ngoài ra, chất Omega-3 này cũng có khả năng làm giảm một loại chất béo đa dạng trong cơ thể, gọi là triglyceric. Chất Omega-3 có khả năng làm tăng loại Cholesterol tốt thành ra nó gián tiếp bảo vệ mạch máu. (Nguồn: Chất Omega-3 hay Dầu Cá và Sức khoẻ... – cập nhật 18/01/2008) Tạp chí Journal of Neuroscience đã đăng tải một nghiên cứu của các chuyên gia thuộc Đại học California, Mỹ (UCLA) về phát hiện thấy dầu cá có tác dụng rất tốt trong việc ngăn ngừa nguy cơ mắc bệnh Alzheimer. Đây là nghiên cứu dài kỳ được thực hiện ở nhóm người trên 65 tuổi, họ phát hiện thấy trong dầu cá có chứa omega-3 fatty acid docosahexaennoic acid (DHA), có khả năng kích thích cơ thể sản xuất ra nhiều LR11, một loại protein có tác dụng ngăn ngừa sản xuất các mảng tiểu cầu, tiền thân của một hợp chất có tên là Beta amyloid mà người ta tình nghi là rất có hại cho các tế bào não, nói ngắn gọn là làm tăng nguy cơ mắc bệnh sa sút trí tuệ. Alzheimer là căn bệnh thoái hóa thần kinh, thường gặp ở nhóm người trên 65 tuổi. (Nguồn Sức Khoẻ & Đời Sống - Pravda, 8/1/2008) 4 Thực tế việc chế biến cá Tra ở Đông Bằng sông Cửu Long hàng năm đã cho một lượng lớn mỡ được xem là phụ phẩm, giá trị thấp. Nguồn mỡ chỉ được các công ty sản xuất làm thức ăn chăn nuôi và chủ yếu là sản xuất dầu biodiesel. Mà ở nước ta hiện nay sản xuất dầu biodiesel chưa được Nhà nước hỗ trợ, khuyến khích, trong khi đó nhiều nước trên thế giới đang khuyến khích sản xuất dầu biodiesel và có chiến lược phát triển loại dầu này nên các doanh nghiệp được nhiều hỗ trợ, sản xuất rất hiệu quả. Vì thế, họ nhập khẩu mỡ cá tra ngày càng nhiều... (Theo trang Báo điện tử Cần Thơ – cập nhật Thứ sáu, 09/01/2009) 2.1.2 Tính chất chung của dầu mỡ Dầu và mỡ là nhóm hợp chất hữu cơ có thành phần cấu tạo hóa học không thuần nhất, có trong tế bào sống, là ester phức tạp của các acid béo bậc cao với glycerin hoặc với các alcol khác có cấu tạo đặc biệt. Chúng không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi phân cực như: benzen, aceton, hexan, eter, clorofom,… được tìm thấy nhiều trong động vật và thực vật. Dầu mỡ hòa tan được các vitamin tan trong chất béo (A, D, E, K) và là nguồn cung cấp nhiều vitamin (các acid béo không no cao phân tử), đóng vai trò chất hoạt động sinh lý quan trọng trong cơ thể người. Dầu mỡ có tính nhớt khá cao, nhẹ hơn nước, tỷ trọng khoảng 0,886 – 0,973 ở 15oC. Mức độ không no càng lớn thì tỷ trọng càng lớn. Nhiệt độ nóng chảy và trạng thái tự nhiên tùy thuộc vào tính chất của nguyên liệu tạo ra dầu mỡ: - Nếu trong thành phần của chúng, các acid béo no chiếm ưu thế thì chất béo ở dạng đặc và nhiệt độ nóng chảy cao. - Nếu trong thành phần dầu mỡ, các acid béo không no chiếm ưu thế thì dầu mỡ ở dạng lỏng và nhiệt độ nóng chảy thấp. Dầu mỡ bị biến đổi xấu do các nguyên nhân sau: - Dưới tác dụng của acid, kiềm, enzim Lipase, dầu mỡ sẽ bị thủy phân giải phóng glycerin, các acid béo và muối của chúng. - Trong quá trình bảo quản, chất béo bị tác động của ánh sáng, không khí, độ ẩm,… gây mùi khó chịu gọi là hiện tượng ôi hóa. Do chất béo bị thủy phân và oxi hóa tại các vị trí nối đôi trong gốc acid béo không no tạo nên các peroxyde, sau đó peroxyde tiếp tục bị oxi hóa dẫn đến sự đứt mạch cacbon tạo thành các aldehyde và acid ngắn mạch gây mùi và vị khó chịu. (Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thủy, Giáo trình sinh hóa – Đại học Cần Thơ) 5 2.2 Các tài liệu liên quan đến chủ đề nghiên cứu 2.2.1 Khái quát về chất béo ở cá 2.2.1.1 Đặc tính chung Chất béo động vật chủ yếu nằm ở các lớp mỡ dưới da và quanh các cơ ở bụng. Chất béo của các loài cá béo thường tập trung trong mô bụng vì đây là vị trí cá ít cử động nhất khi bơi lội trong nước. Mô mỡ còn tập trung ở mô liên kết, nằm giữa các sợi cơ. Với cá gầy, hàm lượng chất béo trong cá dự trữ chủ yếu trong gan. Lipid trong các loài cá xương được chia thành 2 nhóm chính: phospholipid và triglyceric. Phospholipid tạo nên cấu trúc của màng tế bào, vì vậy chúng được gọi là lipid cấu trúc. Triglyceric là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo, thường ở trong các bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng phospholipid và mạng lưới colagen mỏng hơn. Triglycerit thường được gọi là lipid dự trữ. Một số loài cá có chứa các ester dạng sáp như một phần của các lipid dự trữ. Điểm đông đặc của dầu cá thấp hơn động vật khác và bị đông đặc ở mức độ khác nhau. Điểm nóng chảy của dầu cá tương đối thấp, trong khoảng 25oC. Cho nên ở nhiệt độ thường phần lớn ở thể lỏng vì thế gọi là dầu cá. Để đánh giá chất lượng chất béo người ta thường phân tích các chỉ số sau: - Chỉ số acid : Là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của chất béo. Khi bảo quản không tốt, chỉ số acid tăng lên nhanh chóng, nghĩa là chất lượng dầu bị giảm rõ rệt. - Chỉ số peroxyde: Cho ta biết về mức độ oxy hóa của dầu mỡ . Chỉ số này càng cao nghĩa là dầu mỡ đã bị oxy hóa càng nhiều. - Chỉ số xà phòng hóa: Cho ta biết số lượng acid béo tự do hay kết hợp trong chất béo này nhiều hay ít. Chỉ số xà phòng hóa càng cao tức là acid béo càng nhiều. Phân tử lượng của acid béo cấu thành nên dầu cá tương đối cao và chất không xà phòng hóa khá nhiều, do đó chỉ số xà phòng hóa của dầu cá tương đối thấp, khoảng 190–220. - Chỉ số Iod: Cho ta biết về mức độ bão hòa của các acid béo trong dầu mỡ. Chỉ số Iod càng cao tức là acid béo không no càng nhiều. 2.2.1.2 Thành phần hóa học 6 a