CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về công nghệ làm lạnh và cấp đông cá da trơn 1.1 Hiện trạng sản xuất thủy sản của Việt Nam Công nghiệp chế biến thủy sản của Việt Nam rất đa dạng và khác nhau về mặt vận hành và trình độ sản xuất. Trong đó một số lĩnh vực chế biến của ngành rất phụ thuộc vào mùa vụ của nguyên liệu. Hơn nữa công nghệ chế biến thủy sản xuất khẩu của Việt Nam từ nhiều năm nay vẫn chưa thoát khỏi tình trạng xuất khẩu nguyên liệu thô hoặc cao hơn là dạng bán thành phẩm. Ngoài ra vẫn còn nhiều mặt hàng thủy sản được bán qua khách hàng trung gian nên kim ngạch xuất khẩu chưa cao so với năng lực sản xuất.
Hơn nữa tổn thất sau thu hoạch trong khâu chế biến, bảo quản và vận chuyển thủy sản là trên 20% là tỉ lệ cao so với các nước trong khu vực. Sản phẩm thủy sản rất đa dạng và phong phú tập trung vào các dạng chính đó là đông lạnh, đồ hộp, khô, muối, nước mắm. Trong đó, thủy sản lạnh đông chiếm tỷ trọng lớn nhất trong sản phẩm xuất khẩu của Việt Nam [1-3,15]. Nguyên liệu thủy sản được vận chuyển từ ngư trường về xí nghiệp, tại đó nó được xử lý bằng cách tách bỏ nội tạng, mang, vây, vảy …làm sạch và rửa, tùy theo yêu cầu của mỗi sản phẩm mà có các cách thức xử lý khác nhau.
Xử lý nhằm loại bỏ những phần có giá trị thấp, những phần không ăn được, tạo ra các dạng của sản phẩm. Đối với sản phẩm đông lạnh, thì bán thành phẩm sau xử lý được đưa đi cấp đông ở nhiệt độ -40 ÷ -42oC và trữ đông ở -18 ÷ -25oC[1-3,15]. Tuy nhiên, công nghệ chế biến sản phẩm thủy sản của Khu vực đồng bằng sông Cửu Long chủ yếu mang tính thủ công, chỉ sử dụng một số máy móc thiết bị ở một vài công đoạn như cấp đông trong tủ cấp đông (đối với sản phẩm đông lạnh), đóng hộp và tiệt trùng (sản phẩm đồ hộp), sấy, cán, xé…(sản phẩm khô), bao gói hút chân không… Tính tới thời điểm hiện nay trên thế giới chưa có một sản phẩm thủy sản nào chỉ trong một thời gian ngắn mà được nhiều thị trường chấp nhận, ưa chuộng và có tốc độ phát triển nhanh như sản phẩm cá tra (và basa) của Việt Nam xem hình 1. Trong vòng 10 năm qua, sản lượng cá tracủa Việt Nam đã tăng 50 lần, giá trị xuất khẩu tăng 65% lần và hiện đang chiếm tới 90% thị phần thế giới [1-3,15].
Kim ngạch xuất khẩu Cá đông lạnh Giáp xác Thân mềm 300 250 200 150 100 50 0 Năm Hình 1.1 Kim ngạch xuất khẩu cá đông lạnh và giáp xác, thân mềm của Việt nam 2002 - 2011 (triệu USD)[1-3] 1 Hình 1.2 Tình hình xuất khẩu cá tra từ năm 2009 đến ngày 15/6/2013[1-3] Ở nước ta khu vực sản xuất cá da trơn là đồng bằng sông Cửu Long xuất khẩu sản phẩm cá tra đem lại nguồn thu to lớn và quan trọng cho đất nước bởi vậy duy trì và phát triển bền vững nguồn lợi từ xuất khẩu cá da trơn là rất quan trọng.2 Quy trình công nghệ chế biến và bảo quản đông lạnh cá da trơn tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long - Việt nam Theo [15] quy trình công nghệ chế biến và bảo quản cá fillet được trình bày trên hình 1. Tùy theo đặc điểm của sản phẩm chế biến và năng lực của nhà máy mà chủng loại và số lượng trang thiết bị chế biến được các doanh nghiệp trang bị tương đối khá đầy đủ, đảm bảo cho chế biến chủ yếu bao gồm: Thiết bị cấp đông chính như tủ đông tiếp xúc, tủ đông gió, tủ đông IQF dạng thẳng, tủ đông IQF dạng xoắn, hầm đông gió.Thiết bị chế biến như máy phân cỡ, thiết bị hấp, luộc, máy rửa nguyên liệu, máy sấy, máy xay, máy cắt, máy trộn, thiết bị chiên, thiết bị đóng gói, máy dò kim loại.Tùy qui mô của mỗi doanh nghiệp mà có trang bị các kho lạnh để bảo quản nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm lạnh. Đồng thời phân xưởng sản xuất nước đá cây hoặc thiết bị làm nước đá vảy cũng được lắp đặt phục vụ cho việc bảo quản lạnh thủy sản trong suốt quá trình sản xuất. Các máy móc thiết bị chế biến được sử dụng trên địa bàn khu vực nam bộ có nguồn gốc rất đa dạng như Việt Nam, Nhật (Mycom, Mitsubishi, Nissui, Hitachi, Nikka.), Đức (Gunner, Komet), Hà Lan (Grasso),Mỹ (Bally), Đan Mạch (Sabroe), Thụy Điển, Canada (Sandvik), Đài Loan (Sangchi, Mingjia, Cheafen), Malaysia, Bỉ (Isocab), Ý, Indonesia, Singapore(Marisco), Thái Lan, Pháp… trong đó thiết bị xuất xứ từ Nhật chiếm nhiều hơn cả.
[15] Mặc dù quy trình chế biến cá có một vài khác biệt trong quy trình chế biến tùy thuộc vào loại cá ở mức độ ”khâu” công nghệ. Nhưng nhìn chung quy trình chế biến cá da trơn đều có rất nhiều sự tương đồng với nhau về thiết bị và công nghệ được thể hiện như sau ở hình 1. Trong đó cá da trơn thường được chế biến thành các miếng fillet, sau đó được cấp đông bằng hệ thống cấp đông rời dạng IQF. Ở một vài xí nghiệp chế biến thủy sản đông lạnh tủ cấp đông tiếp xúc (CF) cũng được dùng để cấp đông bánh fillet cá da trơn.
Đối với phương pháp này các miếng fillet được xếp vào các khay nhôm, sau đó được châm nước và đưa vào cấp đông trong tủ đông tiếp xúc. Tuy nhiên phương pháp cấp đông này có nhược điểm là hàm lượng nước trong bánh cá cao, chất lượng sản phẩm không cao cũng như khi tiêu thụ phải rã đông cả bánh cá vì thế loại sản phẩm này không thể xuất được vào các thị trường khó tính. Do vậy phương pháp cấp đông bằng tủ tiếp xúc hiện nay được dùng hết sức hạn chế. Mặt khác trong cơ cấu thành phần cá da trơn của Việt Nam dành cho xuất khẩu, cá tra chiếm tới khoảng 90%, phần còn lại là cá basa.
Vì lý do nêu trên, trong khuôn khổ luận án này, đối tượng nghiên cứu là quá trình cấp đông cá tra bằng các thiết bị cấp đông rời dạng IQF.3 Quy trình công nghệ chế biến và bảo quản tôm và cá fillet[15] 1.3 Tiêu hao năng lượng trong chế biến cá da trơn Điện năng là năng lượng tiêu thụ chính trong các nhà máy chế biến cá da trơn tại khu vực đồng bằng sông cửu long, theo thống kê tại các nhà máy chế biến, suất tiêu thụ điện năng để chế biến 1kg các da trơn từ nguyên liệu đến thành phẩm dao động từ 0.4 đến 0,45 kWh/kgSP. Số liệu này tính trung bình chung, tuy nhiên giá trị này rất biến động tùy thuộc và sản lượng nguyên liệu cung cấp cho nhà máy. Cụ thể tiêu hao điện năng điển hình của thiết bị trong nhà máy chế biến được trình bày trên hình 1.4 [15] Tỷ lệ của các hộ theo tiêu thụ điên Chiếu sáng 2% Văn phòng 2% Thiết bị sản xuất 96% Máy nén 72.86% Tỷ lệ theo tiêu thụ điện Thiết bị phụ trợ 6% Máy đá vảy Kho lạnh 22% 10% Máy lạnh dân dụng, Tháp giải nhiệt và Máy điều hòa máy tính các thiết bị đi kèm 5% 2.08% hệ thống máy nén 9.39% Tủ cấp đông Băng chuyền Chiếu sáng Trạm bơm cấp 27% Các thiết bị khác Quạt dàn lạnh 30% 5.94% nước+ xử lý nước 1.4 Tỷ lệ tiêu thụ điện năng điển hình của các thiết bị tiêu thụ điện tại các nhà máy [15] Theo thống kê về suất tiêu hao năng lượng [18],[50],[51],[60],[61],[97] đánh giá suất tiêu hao năng lượng trong chế biến thủy sản giữa Việt nam, các nước đang phát triển và các nước phát triển như sau: 3 Bảng 1.1 Tiêu hao năng lượng trong chế biến thủy sản Suất tiêu Suất tiêu hao NL Stt Ngành Loại SP Đơn vị Đơn vị hao điện DO FO Than Thủy 1 637,11 kWh/tấn SP 35,837 lít/tấnSP sản Bảng 1.2 Đánh giá tỷ lệ suất tiêu hao năng lượng Suất tiêu hao năng Tỷ lệ chênh lệch Suất tiêu hao suất tiêu hao năng lượng trung bình các STT Ngành năng lượng Việt lượng giữa VN nước trên thế giới nam (MJ/tấn SP) (MJ/tấn SP) và thế giới(%) 1 Thủy sản 3.883,2 68 Từ các số liệu ở trên chúng ta thấy rằng để đảo bảo khả năng cạnh tranh sản phẩm thủy hải sản đông lạnh nói chung và cá da trơn nói riêng việc giảm tiêu hao năng lượng trong quá trình chế biến và bảo quản sản phẩm thủy hải sản đông lạnh là vấn đề cấp thiết, đặc biệt là trong giai đoạn làm lạnh và cấp đông trong giai đoạn này năng lượng sử dụng chiếm trên 70%.4 Hao hụt sản phẩm trong quá trình cấp đông Đối với sản phẩm thủy hải sản trong quá trình đông lạnh, đặc biệt là các sản phẩm có giá trị kinh tế cao hao hụt khối lượng trong quá trình cấp đông ảnh hưởng rất lớn đến giá thành sản phẩm. Hao hụt khối lượng sản phẩm trong cấp đông do bốc hơi nước từ bề mặt sản phẩm vào không khí do có sự chênh lệch của áp suất riêng phần của hơi nước trong quá trình cấp đông.
Đối với công nghệ cấp đông cá da trơn bằng IQF độ hao hụt khối lượng sản phẩm tỷ lệ với diện tích bề mặt sản phẩm và thời gian cấp đông. Khi tiết diện bề mặt sản phẩm càng lớn thì độ hao hụt càng lớn. Ảnh hưởng của thời gian cấp đông đến độ hao hụt khối lượng sản phẩm cấp đông được thể hiện trên đồ thị sau: 1,0 0,5 0 50 100 150 200 Hình 1.5 Ảnh hưởng của thời gian cấp đông đến hao hụt khối lượng. Tuy nhiên trên thực tế trong công nghệ làm lạnh và cấp đông cá da trơn, sản phẩm sau khi cấp đông được mạ băng trước khi đóng gói, do đó ảnh hưởng hao hụt khối lượng trong khuôn khổ nghiên cứu này có thể bỏ qua.5 Xác định thời gian cấp đông Hầu hết các nhà máy đều xác định thời gian cấp đông cá da trơn một cách thủ công, thông qua kiểm tra nhiệt độ tâm sản phẩm.
Thường trong một ca sản xuất, bộ phận kiểm tra chất lượng sẽ kiểm tra định kỳ, thông thường từ 2 hay 3 tiếng đồng hồ kiểm tra một lần 4 bằng cách khoan miếng cá sau cấp đông tại vị trí dày nhất đến tâm và đo nhiệt độ tại vị trí này (hình 1. Còn công nhân vận hành thiết bị cấp đông (IQF) sẽ kiểm tra bằng cách gõ 2 miếng cá lại với nhau, nếu cá cứng không mềm, hay lật miếng cá lên, nếu ở dưới màu trắng, không còn đường nước ở trong miếng cá là đạt. Nếu cá chưa đạt hay quá già (dư đạt), họ sẽ tăng hay giảm tốc độ của băng chuyền bằng biến tần.
