Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột tôm giàu protein từ phụ phẩm tôm

Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột tôm giàu protein từ phụ phẩm tôm, mang lại giá trị dinh dưỡng cao và ứng dụng trong ngành thực phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Tiến Dũng
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Thị Yến
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột tôm giàu protein từ phụ phẩm tôm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU LUẬN VĂN THẠC SĨ
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC ĐỒ THỊ
• DANH MỤC CÁC TÊN VIẾT TẮT
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về thực phẩm Tôm
• 1.1.1. Sản lượng tôm của Việt Nam
• 1.1.2. Tình hình công nghiệp chế biến tôm
• 1.1.3. Thành phần hóa học tôm
• 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hư hỏng của tôm sau thu hoạch
• 1.2.1. Hư hỏng tôm sau chết do vi sinh vật
• 1.2.2. Hư hỏng tôm sau chết do enzyme
• 1.2.3. Sự hình thành đốm đen của tôm
• 1.2.4. Sự biến đỏ của tôm sau chết
• 1.3. Giới thiệu về phụ phẩm tôm và các sản phẩm từ phụ phẩm tôm
• 1.3.1. Thành phần phụ phẩm tôm
• 1.3.2. Phụ phẩm tôm ứng dụng sản xuất chitin-chitosan-glucosamin
• 1.3.3. Phụ phẩm tôm ứng dụng sản xuất Astaxanthin
• 1.3.4. Phụ phẩm tôm ứng dụng sản xuất thức ăn chăn nuôi
• 1.3.5. Phụ phẩm tôm ứng dụng sản xuất bột tôm thực phẩm
• 1.3.6. Sử dụng làm chất tạo mùi trong thực phẩm, thức ăn chăn nuôi
• 1.4. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp thực nghiệm
• 2.2.2. Phương pháp phân tích
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu đầu tôm
• 3.2. Kết quả ảnh hưởng chế độ hấp đến chất lượng sản phẩm
• 3.3. Kết quả ảnh hưởng chế độ sấy đến chất lượng sản phẩm
• 3.3.1. Kết quả ảnh hưởng chế độ sấy một giai đoạn đến chất lượng bột tôm
• 3.3.2. Kết quả ảnh hưởng chế độ sấy 2 giai đoạn đến chất lượng bột tôm
• 3.4. Cải thiện màu sắc và một số yếu tố ảnh hưởng đến bảo quản bột đạm tôm
• 3.5. Đề xuất quy trình sản xuất bột đạm tôm từ đầu tôm
• 3.6. Đánh giá chất lượng bột tôm
• 3.7. Nghiên cứu tạo gia vị bột canh tôm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Tài liệu tiếng Việt
• Tài liệu tiếng Anh

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu công nghệ sản xuất bột tôm giàu protein

Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột tôm giàu protein từ phụ phẩm tôm đang trở thành một xu hướng quan trọng trong ngành chế biến thực phẩm. Phụ phẩm tôm, bao gồm đầu và vỏ tôm, chứa một lượng lớn protein và các chất dinh dưỡng khác. Việc tận dụng nguồn nguyên liệu này không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn nâng cao giá trị kinh tế cho ngành thủy sản. Theo nghiên cứu của Nguyễn Tiến Dũng, bột tôm có thể được sử dụng làm gia vị và nguyên liệu cho nhiều sản phẩm thực phẩm khác.

1.1. Phụ phẩm tôm và giá trị dinh dưỡng của chúng

Phụ phẩm tôm như đầu và vỏ chứa khoảng 21% protein, cùng với các vitamin và khoáng chất cần thiết. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ chế biến bột tôm từ phụ phẩm này giúp tối ưu hóa giá trị dinh dưỡng và kinh tế cho ngành chế biến thực phẩm.

1.2. Tình hình sản xuất bột tôm tại Việt Nam

Việt Nam là một trong những nước có sản lượng tôm lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, lượng phụ phẩm tôm tạo ra hàng năm vẫn chưa được khai thác triệt để. Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột tôm giàu protein từ phụ phẩm tôm sẽ giúp nâng cao giá trị gia tăng cho ngành chế biến thủy sản.

II. Những thách thức trong việc sản xuất bột tôm từ phụ phẩm

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc sản xuất bột tôm từ phụ phẩm cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như chất lượng nguyên liệu, quy trình chế biến và bảo quản bột tôm cần được nghiên cứu kỹ lưỡng. Đặc biệt, việc kiểm soát vi sinh vật và enzyme trong quá trình chế biến là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.1. Vấn đề chất lượng nguyên liệu phụ phẩm tôm

Chất lượng của phụ phẩm tôm ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bột tôm. Việc bảo quản và xử lý phụ phẩm tôm ngay sau khi thu hoạch là rất cần thiết để tránh tình trạng hư hỏng và giảm giá trị dinh dưỡng.

2.2. Kiểm soát vi sinh vật trong quá trình chế biến

Vi sinh vật có thể gây hư hỏng cho bột tôm nếu không được kiểm soát tốt. Các biện pháp như hấp và sấy cần được nghiên cứu để đảm bảo loại bỏ vi sinh vật và giữ lại giá trị dinh dưỡng của bột tôm.

III. Phương pháp nghiên cứu sản xuất bột tôm giàu protein

Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột tôm giàu protein từ phụ phẩm tôm bao gồm nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại trong chế biến sẽ giúp cải thiện màu sắc, hương vị và giá trị dinh dưỡng của bột tôm.

3.1. Nghiên cứu chế độ hấp tôm

Chế độ hấp tôm là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng bột tôm. Nghiên cứu cho thấy, việc hấp tôm ở nhiệt độ và thời gian phù hợp sẽ giúp giữ lại hương vị và giá trị dinh dưỡng cao nhất.

3.2. Nghiên cứu chế độ sấy bột tôm

Chế độ sấy cũng đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất bột tôm. Nghiên cứu cho thấy, sấy ở nhiệt độ thấp và thời gian dài có thể giúp cải thiện màu sắc và hương vị của bột tôm, đồng thời giảm thiểu sự mất mát dinh dưỡng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của bột tôm giàu protein

Bột tôm giàu protein có nhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm. Nó không chỉ được sử dụng làm gia vị mà còn có thể được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm khác như snack, nước sốt và thực phẩm chức năng. Việc ứng dụng bột tôm vào sản xuất thực phẩm sẽ giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng và tạo ra những sản phẩm mới lạ cho thị trường.

4.1. Bột tôm như một loại gia vị

Bột tôm có thể được sử dụng như một loại gia vị tự nhiên, giúp tăng cường hương vị cho các món ăn. Sản phẩm này không chỉ mang lại hương vị đặc trưng mà còn cung cấp giá trị dinh dưỡng cao cho người tiêu dùng.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng

Bột tôm giàu protein có thể được sử dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng, giúp cung cấp protein và các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể. Điều này mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp thực phẩm tại Việt Nam.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của bột tôm

Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột tôm giàu protein từ phụ phẩm tôm không chỉ giúp nâng cao giá trị gia tăng cho ngành chế biến thủy sản mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Với sự phát triển của công nghệ chế biến, bột tôm có thể trở thành một sản phẩm quan trọng trong ngành thực phẩm trong tương lai.

5.1. Tương lai của bột tôm trong ngành thực phẩm

Với nhu cầu ngày càng cao về thực phẩm dinh dưỡng, bột tôm có tiềm năng lớn để phát triển. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện quy trình sản xuất và mở rộng ứng dụng của bột tôm trong ngành thực phẩm.

5.2. Định hướng phát triển bền vững cho ngành chế biến tôm

Ngành chế biến tôm cần hướng tới phát triển bền vững, giảm thiểu lãng phí và tối ưu hóa việc sử dụng phụ phẩm. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ sản xuất bột tôm sẽ góp phần quan trọng vào mục tiêu này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành thủy sản Việt Nam giữ vị thế mũi nhọn trong nền kinh tế xuất khẩu, trong đó ngành tôm đóng góp từ 70% đến 80% tổng giá trị kim ngạch toàn ngành. Theo số liệu thống kê ngành nông nghiệp, sản lượng tôm nước lợ đạt khoảng 650.000 tấn với kim ngạch xuất khẩu chạm mốc 3,1 tỷ USD, duy trì mức tăng trưởng ấn tượng qua từng năm. Tuy nhiên, hoạt động chế biến tôm xuất khẩu dạng bóc vỏ, bỏ đầu tạo ra áp lực môi trường rất lớn khi lượng phụ phẩm phát sinh chiếm tỷ trọng từ 35% đến 45% tổng khối lượng tôm nguyên liệu. Trong đó, phần đầu tôm chiếm khoảng 34% đến 35% và vỏ tôm chiếm 10% đến 15%.

Phần lớn nguồn đầu tôm tươi chứa tới 21,04% hàm lượng protein thô cùng nguồn khoáng chất và sắc tố hữu ích. Dù vậy, nguồn nguyên liệu này lâu nay chủ yếu chỉ được phơi khô thủ công làm thức ăn chăn nuôi gia súc với giá trị kinh tế thấp, hoặc xả thải gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Do chứa nhiều enzyme nội tạng và vi sinh vật, đầu tôm phân hủy rất nhanh chỉ sau vài giờ sau thu hoạch nếu không được bảo quản và chế biến đúng kỹ thuật.

Nghiên cứu của học viên Nguyễn Tiến Dũng tại Đại học Bách Khoa Hà Nội được thực hiện nhằm giải quyết triệt để bài toán gia tăng giá trị chuỗi sản xuất tôm. Mục tiêu cụ thể của luận văn là thiết lập quy trình công nghệ tối ưu để sản xuất bột đạm tôm thực phẩm từ nguồn phụ phẩm đầu tôm, cải thiện màu sắc, kiểm soát thời gian bảo quản và bước đầu ứng dụng bột đạm tôm để sản xuất gia vị bột canh hoàn chỉnh. Đề tài mở ra hướng đi bền vững cho kinh tế tuần hoàn trong công nghiệp thực phẩm, biến nguồn phế phẩm có giá trị thấp thành sản phẩm thương mại giàu đạm với hiệu suất thu hồi và tính ứng dụng cao.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết biến đổi hóa sinh và công nghệ chế biến protein động vật thủy sản. Thành phần protein trong thịt và đầu tôm chứa đầy đủ 18 đến 20 loại axit amin thiết yếu. Tuy nhiên, cấu trúc mô cơ tôm lỏng lẻo và chứa lượng lớn đạm hòa tan, khiến cơ chất này mẫn cảm trước sự tấn công của vi sinh vật và hệ enzyme nội sinh.

Ba cơ chế khoa học cốt lõi chi phối trực tiếp đến chất lượng bột tôm bao gồm:

Thứ nhất, cơ chế tự phân giải bởi hệ enzyme thủy phân protease nội tại với hoạt độ lên đến 6,5 đơn vị hoạt độ trên một gam cơ chất tươi. Các enzyme như Cathepsin, Calpain và Trypsin nhanh chóng cắt đứt liên kết peptide, làm nhão cơ thịt và tăng lượng hợp chất bay hơi chứa nitơ.

Thứ hai, cơ chế tạo sắc tố đen Melanin do enzyme Polyphenoloxidase và Tyrosinase xúc tác quá trình oxy hóa các axit amin Tyrosine và Phenylalanine khi tiếp xúc với oxy không khí, gây đốm đen làm suy giảm nghiêm trọng giá trị cảm quan.

Thứ ba, cơ chế biến tính sắc tố Astaxanthin chiếm 86% đến 98% tổng lượng Carotenoid tự nhiên trong vỏ và đầu tôm. Sắc tố này bình thường liên kết với protein tạo phức màu xanh tím; dưới tác dụng nhiệt và môi trường oxy hóa, Astaxanthin giải phóng tự do rồi chuyển hóa thành Astacin tạo màu đỏ gạch đặc trưng. Quá trình xử lý nhiệt cũng gắn liền với động học phản ứng Maillard giữa đường khử và nhóm amin tự do, quyết định màu sắc và hương thơm tôm nướng của bột thành phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu là hỗn hợp đầu tôm thẻ chân trắng và tôm sú tươi thu gom từ nhà máy chế biến thủy hải sản tại Nam Định. Mẫu được bảo quản lạnh trong thùng xốp ở nhiệt độ 0°C đến 4°C với đá vảy, vận chuyển về phòng thí nghiệm trong 2 đến 3 giờ và lưu trữ đông sâu ở -18°C đến -20°C. Cỡ mẫu thực nghiệm được chuẩn hóa 1 kg đầu tôm cho mỗi mẻ khảo sát chế độ hấp và sấy. Phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên đại diện được áp dụng nghiêm ngặt nhằm đảm bảo tính đồng nhất về độ ẩm ban đầu từ 75% đến 80%.

Các phương pháp phân tích tiêu chuẩn được lựa chọn vì tính chính xác và độ lặp lại cao:

• Phương pháp Kjeldahl xác định hàm lượng nitơ tổng số và protein thô.
• Tiêu chuẩn TCVN 3706-90 định lượng hàm lượng amoniac bay hơi để đánh giá mức độ thoái hóa đạm.
• Hệ màu không gian CIE xác định độ sáng L* và sắc đỏ a* thông qua máy đo màu quang phổ Minolta Chroma Meter DP-301.
• Phương pháp Hirsch và Kokini đánh giá độ hòa tan và độ trương nở của bột đạm tôm ở 85°C.
• Tiêu chuẩn TCVN 5105-2009 xác định hàm lượng tro tổng số bằng cách nung mẫu ở 600°C trong 4 giờ.
• Tiêu chuẩn vi sinh vật xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí và Coliform theo quy chuẩn an toàn thực phẩm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm đã xác định các thông số kỹ thuật tối ưu mang tính quyết định cho toàn bộ quy trình:

Thứ nhất, nguyên liệu đầu tôm tươi có hàm lượng ẩm đạt 76,5%, độ pH đạt 7,83, lượng NH3 chỉ ở mức 0,02% và hàm lượng protein chiếm 37,47% tính theo chất khô tổng số. Điều này khẳng định nguồn phụ phẩm đạt chuẩn an toàn để chế biến thành thực phẩm dinh dưỡng.

Thứ hai, chế độ hấp tối ưu được xác lập ở nhiệt độ 90°C trong thời gian 15 phút. Mức nhiệt này giúp vô hoạt hoàn toàn hệ enzyme phân giải nội sinh, tiêu diệt vi sinh vật bề mặt, loại bỏ triệt để mùi tanh mà không làm khô xác cơ thịt như khi kéo dài hấp 20 đến 25 phút.

Thứ ba, quy trình sấy hai giai đoạn vượt trội hoàn toàn so với sấy một giai đoạn truyền thống. Chế độ sấy tối ưu là sấy ở 80°C trong 30 phút, sau đó hạ nhiệt độ xuống 70°C và sấy tiếp trong 4,5 giờ để đưa độ ẩm sản phẩm về dưới 8%. So với chế độ sấy đơn 70°C kéo dài 7 giờ, phương pháp hai giai đoạn giúp rút ngắn thời gian sấy xuống còn 5 giờ, nâng chỉ số độ sáng L* từ 39,81 lên 47,18 và chỉ số sắc đỏ a* từ 6,76 lên 7,82, tỷ lệ bột lọt qua rây 0,3 mm đạt tới 97,46%.

Thứ tư, xử lý chống oxy hóa bằng cách ngâm đầu tôm trong dung dịch Natri metabisulfit hoặc Natri hidrosulfit với nồng độ 100 mg/kg trong 5 phút trước khi hấp đã triệt tiêu hoàn toàn các đốm đen Melanin, nâng độ màu a* của bột tôm thành phẩm lên 28,81 điểm, tăng gần 4 lần so với mẫu kiểm chứng.

Thứ năm, bột tôm thành phẩm đạt hàm lượng protein thô lên đến 48,75%, độ ẩm 6,1%, chỉ số NH3 thấp chỉ 0,039%, độ tro 20,7%, tổng số vi sinh vật hiếu khí ở mức an toàn 6,0 x 10^2 CFU/g và không phát hiện E. coli.

Thứ sáu, nghiên cứu đã xây dựng thành công công thức phối trộn bột canh tôm thương phẩm đạt điểm cảm quan xuất sắc với tỷ lệ: 10% bột tôm giàu đạm, 0,5% bột tỏi, 0,5% bột tiêu, 8% mì chính, 5% đường kính và 76% muối ăn tinh khiết.

Thảo luận kết quả

Diễn biến chất lượng bột tôm phản ánh sự tương tác phức tạp giữa nhiệt độ, độ ẩm và động học oxy hóa chất béo cũng như phản ứng Maillard. Ở chế độ sấy đơn giai đoạn, khi nhiệt độ tăng từ 60°C lên 100°C, chỉ số độ sáng L* suy giảm liên tục từ 40,67 xuống 31,04 do phản ứng sẫm màu phi enzyme diễn ra mãnh liệt và sắc tố Carotenoid bị nhiệt phân hủy. Khi sấy ở 100°C, thời gian rút ngắn còn 4 giờ nhưng sản phẩm bị cháy khét cục bộ, mất mùi hương tự nhiên.

Ngược lại, quy trình sấy hai giai đoạn khai thác ưu thế gia nhiệt ban đầu ở 80°C trong 30 phút để kích hoạt nhanh sự phân tách phức hệ Carotenoprotein giải phóng Astaxanthin tự do, đồng thời ức chế nhanh enzyme Protease còn sót lại. Giai đoạn hạ nhiệt xuống 70°C trong 4,5 giờ duy trì tốc độ thoát ẩm ổn định ở vùng độ ẩm liên kết, bảo tồn các cấu tử hương thơm este và axit béo không no nhạy cảm với nhiệt độ.

Dữ liệu thực nghiệm khi biểu diễn bằng đồ thị đường biến thiên màu sắc theo thời gian bảo quản 3 tuần cho thấy: Mẫu bột tôm bao gói trong màng PE hút chân không 85% có bổ sung Vitamin C nồng độ 100 mg/kg chỉ giảm 3% độ sáng L* và giảm 2,5% độ đỏ a*, vượt trội rõ rệt so với mẫu đối chứng không bổ sung phụ gia bị sụt giảm tới 9% độ sáng L* và 6% độ đỏ a*.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các bằng chứng khoa học thu được, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp công nghệ có tính khả thi cao nhằm đưa kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất:

Thứ nhất, chuẩn hóa dây chuyền sấy hai giai đoạn liên hoàn tại các cơ sở chế biến bột đạm. Doanh nghiệp cần lắp đặt hệ thống sấy tầng sôi hoặc sấy đối lưu kiểm soát nhiệt độ tự động, thiết lập chu trình gia nhiệt chuẩn xác ở 80°C trong 30 phút và 70°C trong 4,5 giờ. Mục tiêu kỹ thuật là giảm 28,5% chi phí năng lượng điện tiêu thụ, đảm bảo độ ẩm bột tôm thành phẩm dưới 8% và tỷ lệ lọt rây qua cỡ hạt 0,3 mm đạt trên 97%. Thời gian triển khai tối ưu từ 3 đến 6 tháng do bộ phận kỹ thuật nhà máy phụ trách.

Thứ hai, áp dụng quy trình tiền xử lý chống biến màu bằng chất chống oxy hóa tự nhiên và an toàn. Bộ phận kiểm soát chất lượng QA/QC tại các xưởng sơ chế cần đưa công đoạn ngâm đầu tôm trong dung dịch Natri metabisulfit nồng độ 100 mg/kg trong 5 phút ngay sau khi rửa sạch. Giải pháp này giúp kiểm soát triệt để hiện tượng sẫm màu do enzyme Tyrosinase, duy trì chỉ số sắc đỏ a* trên 28 điểm. Thời gian chuẩn hóa quy trình trong vòng 1 đến 2 tháng.

Thứ ba, thiết lập tiêu chuẩn bao gói hút chân không kết hợp vi bao Vitamin C. Phân xưởng đóng gói cần triển khai phối trộn bổ sung Vitamin C tỷ lệ 100 mg/kg bột tôm trước khi đóng gói trong bao bì màng ghép PE có độ chân không tối thiểu 85%. Biện pháp này giữ độ biến thiên màu sắc dưới 3% trong suốt 21 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng từ 30°C đến 34°C. Thời gian áp dụng trong vòng 2 tháng.

Thứ tư, thương mại hóa dòng sản phẩm gia vị bột canh tôm dinh dưỡng. Phòng R&D và Marketing của các doanh nghiệp thực phẩm cần tiếp nhận công thức phối trộn chuẩn với 10% bột tôm, 0,5% bột tỏi, 0,5% hạt tiêu, 8% mì chính và 76% muối ăn để sản xuất gói gia vị 10 gam cho 1 lít nước dùng, thay thế hương liệu tổng hợp bằng đạm tôm tự nhiên. Dự án khả thi để đưa ra thị trường tiêu dùng trong vòng 6 đến 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả của luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho 4 nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, các doanh nghiệp chế biến thủy hải sản xuất khẩu. Luận văn cung cấp giải pháp công nghệ hoàn chỉnh để tận thu từ 40% đến 60% lượng phụ phẩm đầu và vỏ tôm, giúp các nhà máy chế biến tôm đông lạnh nâng cao tỷ suất lợi nhuận trên mỗi tấn tôm nguyên liệu và giải quyết bài toán xử lý chất thải hữu cơ.

Thứ hai, các chuyên gia R&D và kỹ sư phát triển sản phẩm thực phẩm. Bản nghiên cứu cung cấp dữ liệu định lượng chính xác về công thức phối chế bột gia vị, hàm lượng đạm tự nhiên 48,75% và tính chất hòa tan, hỗ trợ phát triển các dòng sản phẩm hạt nêm, snack, mì ăn liền và súp dinh dưỡng cao cấp.

Thứ three, giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm và Công nghệ sinh học. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp khảo sát các yếu tố nhiệt động học, kỹ thuật đo quang phổ hệ màu CIE Lab* và cơ chế kiểm soát enzyme trong bảo quản thủy sản.

Thứ tư, các nhà quản lý môi trường và cơ quan hoạch định chính sách kinh tế xanh. Nghiên cứu minh chứng mô hình kinh tế tuần hoàn kiểu mẫu trong ngành chế biến thủy sản, cung cấp cơ sở dữ liệu để xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về tái chế phụ phẩm hữu cơ.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao phụ phẩm đầu tôm lại nhanh hỏng và cần xử lý nhiệt ngay? Đầu tôm chứa hàm lượng ẩm cao 76,5% cùng hệ enzyme Protease hoạt động mạnh với mức 6,5 đơn vị/g và các vi khuẩn gây ươn thối như Pseudomonas, Clostridium. Nếu không hấp ở 90°C trong 15 phút để vô hoạt enzyme và diệt khuẩn, protein sẽ nhanh chóng tự phân hủy thành các amin độc hại, phát sinh mùi hôi thối chỉ sau 2 đến 3 giờ.

Ưu điểm vượt trội của quy trình sấy hai giai đoạn so với sấy một giai đoạn là gì? Quy trình sấy hai giai đoạn ở 80°C trong 30 phút rồi hạ về 70°C trong 4,5 giờ giúp rút ngắn tổng thời gian sấy từ 7 giờ xuống 5 giờ, tiết kiệm hơn 28% điện năng. Đồng thời, công nghệ này cải thiện vượt trội độ sáng L* lên 47,18 và độ đỏ a* lên 7,82 so với sấy đơn ở 70°C chỉ đạt L* 39,81 và a* 6,76.

Hợp chất chống oxy hóa nào được sử dụng và có đảm bảo an toàn thực phẩm không? Nghiên cứu sử dụng Natri metabisulfit với liều lượng 100 mg/kg nguyên liệu để ngâm 5 phút chống biến đen Melanin và Vitamin C tỷ lệ 100 mg/kg bột tôm khi bao gói. Các liều lượng này tuân thủ nghiêm ngặt giới hạn phụ gia thực phẩm cho phép của Bộ Y tế và tiêu chuẩn quốc tế Codex, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người tiêu dùng.

Hàm lượng protein và chất lượng vi sinh trong bột tôm thành phẩm đạt mức nào? Bột tôm thành phẩm đạt hàm lượng protein thô rất cao ở mức 48,75%, độ ẩm an toàn 6,1% và lượng tro 20,7%. Về chỉ tiêu vi sinh, tổng số vi sinh vật hiếu khí chỉ đạt 6,0 x 10^2 CFU/g, hoàn toàn không phát hiện vi khuẩn gây bệnh E. coli, đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.

Bột tôm thành phẩm có thể ứng dụng trong những sản phẩm thương mại nào? Bột tôm giàu đạm có độ mịn cao với 97,46% bột lọt qua rây 0,3 mm và hương vị thơm ngọt tự nhiên. Sản phẩm ứng dụng trực tiếp làm thành phần chính trong bột canh gia vị tôm tỷ lệ 10%, bột nêm cao cấp, gia vị tẩm ướp snack, viên súp tôm cô đặc và gói bột nêm của mì ăn liền.

Kết luận

Luận văn đã giải quyết toàn diện các thách thức kỹ thuật trong việc chế biến phụ phẩm thủy sản thành sản phẩm giá trị gia tăng cao:

• Thiết lập thành công thông số hấp tối ưu ở 90°C trong 15 phút, giúp vô hoạt hoàn toàn enzyme nội tại và loại bỏ mùi tanh.
• Xây dựng quy trình sấy hai giai đoạn ở 80°C trong 30 phút và 70°C trong 4,5 giờ, rút ngắn thời gian sấy xuống 5 giờ và giữ độ ẩm bột dưới 8%.
• Ứng dụng hiệu quả chất chống oxy hóa nồng độ 100 mg/kg, nâng độ đỏ a* lên 28,81 điểm và bảo tồn màu sắc ổn định trong bao bì PE hút chân không.
• Tạo ra sản phẩm bột tôm thương phẩm chất lượng cao với 48,75% protein thô, chỉ số NH3 thấp 0,039% và đảm bảo an toàn vi sinh vật.
• Hoàn thiện công thức sản xuất bột canh tôm dinh dưỡng với 10% bột tôm giàu protein kết hợp 0,5% bột tỏi và 0,5% hạt tiêu.

Công trình đóng góp luận cứ khoa học quan trọng cho việc tái sử dụng phụ phẩm đầu tôm trong công nghiệp thực phẩm. Kế hoạch tiếp theo cần mở rộng thử nghiệm ở quy mô công nghiệp từ 500 kg đến 1 tấn nguyên liệu mỗi ngày trong vòng 3 đến 6 tháng tới. Các doanh nghiệp chế biến thủy sản và sản xuất gia vị hãy chủ động liên hệ hợp tác chuyển giao công nghệ để tối ưu hóa chuỗi giá trị và gia tăng lợi thế cạnh tranh trên thị trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Tôm là loại động vật thuỷ sinh đang đứng đầu trong ngành nuôi trồng và đánh bắt thuỷ sản. Với mức đóng góp 70 - 80% giá trị tổng kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản. Thực phẩm tôm có giá trị dinh dƣỡng cao, chứa khoảng 21,04% protein (theo nghiên cứu của Nguyễn Việt Dũng về tôm sú). Chế biến tôm là một trong những ngành công nghệ thủy sản chủ lực của nƣớc ta với sản lƣợng hằng năm tăng đáng kể.

Năm 2016, sản lƣợng tôm đạt 650 nghìn tấn, kim ngạch xuất khẩu tôm của nƣớc ta cán mốc 3,1 tỷ USD trong năm 2016, tăng gần 4% so với năm 2015. Công nghệ chế biến tôm, phần lớn tôm đƣợc đƣa vào chế biến dƣới dạng đã bóc vỏ, bỏ đầu tạo ra một lƣợng lớn phụ phẩm bao gồm vỏ tôm và đầu tôm. Tùy theo giống loài, giai đoạn sinh trƣởng, công nghệ chế biến. Phụ phẩm tôm là phần đầu thƣờng chiếm 34% ÷ 35%, phần vỏ, đuôi và chân chiếm 10% ÷ 15% trọng lƣợng của tôm nguyên liệu.

Hoặc đối với tôm thẻ, phụ phẩm là đầu tôm chiếm khoảng 28%, vỏ chiếm 9% trọng lƣợng tôm [14]. Với tốc độ khai thác và chế biến ngày nay, lƣợng phụ phẩm tôm tạo ra hằng năm ngày một lớn. Phụ phẩm của nhà máy tôm đông lạnh chủ yếu là đầu và vỏ tôm, chứa một lƣợng lớn protein, chất màu, chitin… Phụ phẩm tôm của nhà máy chế biến đông lạnh luôn đảm bảo tƣơi, chƣa bị biến đen, biến đỏ và có nhiệt độ 15 oC do vậy nếu sử dụng vào mục đích làm thức ăn chăn nuôi sẽ làm giảm giá trị kinh tế cho nguồn nguyên liệu. Để nâng cao giá trị gia tăng cho nguồn phụ phẩm tôm, phụ phẩm tôm đƣợc ƣớp lạnh kịp thời đƣợc ứng dụng chế biến bột đạm tôm để từ đó làm nguyên liệu cho các sản phẩm khác nhƣ gia vị tôm, snack…  Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu tổng quát: Nâng cao giá trị gia tăng từ phụ phẩm tôm.

- Mục tiêu cụ thể: Xây dựng đƣợc quy trình thu bột đạm tôm từ phụ phẩm tôm (đầu tôm) và ứng dụng bƣớc đầu làm gia vị tôm Nguyễn Tiến Dũng 5 Viện CNTP-ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Đỗ Thị Yến  Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hấp đến chất lƣợng cảm quan sản phẩm. - Nghiên cứu chế độ sấy đến chất lƣợng sản phẩm. - Cải thiện màu sắc của bột đạm tôm.

- Nghiên cứu một số yếu tổ ảnh hƣởng việc bảo quản bột đạm tôm. - Đánh giá chất lƣợng bột đạm tôm. - Bƣớc đầu ứng dụng làm gia vị tôm.  Những điểm mới của luận văn  Công trình nghiên cứu hệ thống về chế độ sấy thu bột đạm tôm từ phụ phẩm tôm.

 Cải thiện mầu sắc của bột đạm tôm bằng bổ sung chất chống oxy hóa trong quá trình chế biến  Ứng dụng bột tôm chất lƣợng cao vào làm bột gia vị. Nguyễn Tiến Dũng 6 Viện CNTP-ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Đỗ Thị Yến CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu chung về thực phẩm Tôm 1.

Sản lượng tôm của Việt Nam Nghề nuôi tôm xuất hiện ở Việt Nam khoảng 100 năm trƣớc. Vào thập kỉ 70, cả miền Bắc và miền Nam Việt Nam đều tồn tại hình thức nuôi tôm quảng canh. Diện tích nuôi tôm khoảng 70.000 ha ở ở đồng bằng sông Cửu Long và khoảng 15.000 ha nuôi tôm nƣớc lợ ở Miền Bắc (theo Ling, 1973 và Rabanal, 1974). Sau năm 1987, nuôi tôm thƣơng phẩm phát triển mạnh với các yếu tố quan trọng chi phối sự phát triển ngành nuôi tôm gồm: Việc du nhập và cải tiến thành công công nghệ sản xuất giống tôm nhân tạo, công nghệ nuôi thƣơng phẩm, nhu cầu tôm trên thị trƣờng thế giới tăng cao và Chính phủ thực hiện chính sách đổi mới kinh tế (Vũ Đỗ Quỳnh, 1989; Phạm Khánh Ly, 1999).

Đến giữa thập kỷ 90, phát triển nuôi tôm có phần chững lại do Việt Nam gặp nạn dịch bệnh tôm nuôi ở đồng bằng sông Cửu Long. Tính hết năm 2014, cả nƣớc ƣớc đạt thả nuôi đƣợc 685.000 ha tôm nƣớc lợ, đạt 120% kế hoạch và tăng 20,4% so năm 2013 (theo Tổng Cục Thủy Sản). Năm 2015, sản lƣợng tôm chân trắng trong 6 tháng đầu năm 2015 đã giảm 1.6% so với cùng kỳ năm 2014 do đối phó với dịch bệnh EMS và giá xuất khẩu giảm, nông dân đã giảm 30% lƣợng thả nuôi (theo VASEP) Ngành tôm năm 2016, nhờ có sự đầu tƣ mạnh mẽ và đổi mới công nghệ, thị trƣờng tôm tăng trở lại với nguồn xuất khẩu lớn. Diện tích nuôi tôm nƣớc lợ năm 2016 của cả nƣớc ƣớc đạt 700.000 ha, tăng 0,72% so với kế hoạch.

Sản lƣợng tôm nƣớc lợ ƣớc đạt 650 nghìn tấn. Tại các tỉnh ĐBSCL, sản lƣợng tôm sú ƣớc đạt 260 nghìn tấn, sản lƣợng tôm thẻ ƣớc đạt 390 nghìn tấn. Tình hình công nghiệp chế biến tôm Việt Nam là nƣớc xuất khẩu tôm lớn trên thị trƣờng thế giới nhờ sự gia tăng nuôi trồng thủy sản trong nhƣng năm gần đây. Xuất khẩu tôm trung bình hàng năm Nguyễn Tiến Dũng 7 Viện CNTP-ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS.

Đỗ Thị Yến từ năm 2005 đến 2008 đạt trên 160 nghìn tấn, trị giá khoảng 1. Tôm thƣờng đƣợc chế biến để lấy thịt tôm xuất khẩu, 35%÷45% còn lại là vỏ và đầu đƣợc coi là phụ phẩm [2]. Năm 2016, kim ngạch xuất khẩu tôm của nƣớc ta cán mốc 3.1 tỷ USD, tăng gần 4% so với năm 2015. Đến tháng 11/2016, kim ngạch xuất khẩu tôm vào thị trƣờng Mỹ của Việt Nam đạt 604,4 triệu USD, thị trƣờng EU đạt 548 triệu USD.

Mỹ và EU là thị trƣờng tiêu thụ tôm lớn nhất của Việt Nam, chiếm tỷ trọng lần lƣợt là 25% và 19%. Trung Quốc cũng là một trong những thị trƣờng xuất khẩu quan trọng của tôm Việt Nam. Theo dự báo của VASEP, trong năm 2017, xuất khẩu tôm của Việt Nam tiếp tục tăng trƣởng dƣơng nhờ nhu cầu nhập khẩu của thị trƣờng tăng cao. Đặc biệt, Việt Nam đã áp dụng các biện pháp kiểm soát hóa chất, kháng sinh, đảm bảo chất lƣợng tôm cao cho các thị trƣờng khó tính.

Ngoài ra, giai đoạn 2016 - 2018 là thời gian mà đa số các hiệp định thƣơng mại thế hệ mới đã và sẽ có hiệu lực, tôm Việt Nam có nhiều cơ hội để tăng thị phần.Trần Đức Ba [3], các dạng sản phẩm chế biến chính của tôm nhƣ sau: - Tôm tƣơi còn vỏ, đầu (nguyên con) cấp đông IQF hoặc Block - Tôm bóc vỏ, bỏ đầu cấp đông IQF hoặc Block - Tôm còn đuôi: tôm bỏ đầu, bỏ ruột và bóc một phần vỏ - Tôm dạng sản phẩm định hình, bỏ đầu, bóc vỏ: tôm cánh bƣớm, tôm bóc nõn - Tôm chín bóc vỏ, bỏ đầu Theo tổ chức thƣơng mại thế giới (ITC) sản phẩm tôm nguyên con chiếm 46.7%; tôm bỏ đầu chiếm 35.5%; tôm bóc vỏ bỏ đầu chiếm 17.8% tổng mặt hàng về tôm. Trong chế biến tôm, phế phẩm sinh ra từ các công đoạn: cắt xén sửa sang hình dạng nguyên liệu để đƣợc hình thức sản phẩm đẹp, công đoạn lặt đầu, rút chỉ, bóc vỏ. Lƣợng phụ phẩm từ công đoạn lặt đầu từ 25%÷37%; từ công đoạn lột vỏ từ 6%÷10%, chỉnh sửa hình thức 1%÷2% so với nguyên liệu ban đầu. Nguyễn Tiến Dũng 8 Viện CNTP-ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS.

Thành phần hóa học tôm Thành phần hóa sinh của thịt tôm gồm: protein, lipid, nƣớc, nhiều nguyên tố vi lƣợng và các vitamin nhóm B. Trong protein của tôm gồm từ 18-20 axit amin và hầu nhƣ gần đủ các axit amin không thay thế. Cấu tạo của thịt tôm rất lỏng lẻo, lƣợng đạm hoà tan nhiều. Với những thành phần dinh dƣỡng nhƣ vậy thịt tôm là một thực phẩm có giá trị dinh dƣỡng và kinh tế cao.

Thành phần hoá học của tôm khác nhau tuỳ theo giống loài. Trong cùng một loài nhƣng có hoàn cảnh sinh sống khác nhau thì thành phần hoá học khác nhau. Ngoài ra thành phần hoá học của tôm còn phụ thuộc vào tình trạng sinh lý, mùa vụ và thời tiết…Sự khác nhau về thành phần hoá học và sự biến đổi của chúng làm ảnh hƣởng rất lớn đến giá trị dinh dƣỡng sản phẩm, việc bảo quản tƣơi nguyên liệu và quá trình bảo quản. 1 Bảng thành phần hóa học của tôm Thành phần hóa học Khối lƣợng (% cơ Ghi chú thể) Nƣớc 70 – 80% Phụ thuộc vào giống loài Protein cấu trúc: 70 – 80% protein Protein 13 – 25% Protein cơ: chiếm 23 – 30% Lipid 0.01 – 3% Chủ yếu là các phospholipid Đặc trƣng theo loài, biến thiên Chất khoáng 0,7 – 1,5% theo mùa và điều kiện sống 1.

Các yếu tố ảnh hƣởng đến hƣ hỏng của tôm sau thu hoạch [12] 1. Hư hỏng tôm sau chết do vi sinh vật [13] Tôm là loài động vật giáp xác phân bố rộng, toàn bộ cơ thể đƣợc bao phủ một lớp chitin cứng nên so với thịt các động vật khác thì sự lây nhiễm của VSV khó. Tuy nhiên cấu tạo thịt tôm rất lỏng lẻo, lƣợng đạm hoà tan nhiều rất thích hợp cho VSV phát triển. Thịt tôm sau khi đánh bắt rất dễ bị hƣ, ƣơn, thối do vi sinh vật.

Đầu tôm tập trung các cơ quan nội tạng và chứa nhiều đạm hoà tan nên sự hƣ hỏng tôm tập trung chủ yếu ở đầu sau đó lan dần ra. Nguyễn Tiến Dũng 9 Viện CNTP-ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ GVHD: TS. Đỗ Thị Yến Hình 1. 1 Hệ vi sinh vật trong tôm vừa mới đánh bắt.

Hệ VSV của tôm bao gồm hai nguồn gốc: có sẵn trong bản thân nguyên liệu (vỏ, chân, mang, trong nội tạng); và lây nhiễm từ bên ngoài (thu hoạch, bảo quản, nguồn nƣớc rửa, dụng cụ chứa đựng, các bề mặt tiếp xúc). Hệ VSV trên tôm gồm có: các VSV gây ƣơn thối (Pseudononas flourescens, Clostridium sporogenes, Clostridium putrificus, Proteus vugaris), các VSV lên men (Streptococus, Staphylococcus, Bacillus Mesentericus, Bacillus Acidophilus, Bacillus Lactis Aerogenes) [12] Quá trình hƣ hỏng do VSV diễn biến nhƣ sau: Thoạt tiên, cơ thể có hiện diện đủ loại vi sinh vật. Sau đó, Streptococus và Staphylococcus phá hủy gluxit làm môi trƣờng hóa chua. Coliform hình thành ammoniac làm trung hòa b ớt môi trƣờng.

Tiếp đến do hiện tƣợng pepton hóa, môi trƣờng chuyển kiềm dần và có mùi. Sau đó Bacillus perfringens làm tăng lƣợng ammoniac và hydro sunfua. Thịt tôm mùi hôi thối, chuyển màu nâu, mềm nát, phản ứng kiềm mạnh. Bacillus putrificus, Proteus Vulgaris làm phát sinh các chất độc phenol, indol, statol… Cuối cùng làm ammoniac quá cao làm vi khuẩn kỵ khí chuyển thành nha bào, thịt tôm nhão và mùi thối tăng dần.

Quá trình này làm cho tôm bị long đầu, giản đốt, mềm vỏ, mềm thịt và biến màu.