Đồ án tốt nghiệp: Quy trình và công nghệ sản xuất cá thu hun khói (ĐH SPKT TPHCM)

Toàn văn đồ án tốt nghiệp nghiên cứu công nghệ sản xuất cá thu hun khói. Tham khảo quy trình, phương pháp và kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Phạm Văn Cường
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Lực
• Trường học: Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khoa công nghệ hóa học và thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ sản xuất cá thu hun khói
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về cá thu và công nghệ hun khói

Cá thu (Scomber australasicus) là một loài cá biển có giá trị kinh tế cao, giàu dinh dưỡng với hàm lượng protein và axit béo Omega-3 dồi dào. Đây là nguyên liệu thô lý tưởng để sản xuất các sản phẩm thực phẩm chế biến, đặc biệt là cá thu hun khói. Công nghệ hun khói là phương pháp bảo tổn thực phẩm truyền thống, không chỉ kéo dài thời hạn bảo quản mà còn tạo ra hương vị độc đáo, tăng giá trị thương phẩm. Nghiên cứu công nghệ sản xuất cá thu hun khói nhằm tối ưu hóa các yếu tố trong quá trình chế biến để đạt chất lượng sản phẩm cao nhất, đáp ứng tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm.

1.1. Đặc điểm sinh học và dinh dưỡng của cá thu

Cá thu ảo (Scomber australasicus) là loài cá nước mặn, thuộc họ Scombridae, có thân hình thon dài, màu xanh lam ở lưng và bạc ở bụng. Thành phần dinh dưỡng của cá thu rất phong phú với 20-25% protein, 10-15% chất béo, chứa many vitamins và khoáng chất như canxi, phosphor, selen. Những yếu tố này làm cho cá thu hun khói trở thành sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, phù hợp với nhu cầu tiêu dùng hiện đại.

1.2. Ứng dụng của phương pháp hun khói trong chế biến thực phẩm

Hun khói là kỹ thuật chế biến sử dụng khí khói từ gỗ để bảo tồn và cải thiện hương vị thực phẩm. Quá trình này tạo ra các hợp chất phức tạp từ khí khói, giúp ức chế sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc và oxy hóa chất béo. Công nghệ hun khói không chỉ kéo dài thời hạn bảo quản sản phẩm mà còn tạo ra những đặc tính sensory độc đáo cho cá thu hun khói, nâng cao giá trị thương mại và sự chấp nhận của người tiêu dùng.

II. Quy trình công nghệ sản xuất cá thu hun khói

Quá trình sản xuất cá thu hun khói bao gồm nhiều bước quan trọng: chuẩn bị nguyên liệu, làm sạch và cắt cá, ngâm muối, hun khói lỏng, và hun khói nóng. Mỗi bước đều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuối cùng của sản phẩm. Nghiên cứu công nghệ sản xuất tập trung vào việc tối ưu hóa các tham số như nồng độ muối (6-8%), thời gian ngâm muối (4-6 giờ), tỷ lệ dung dịch khói lỏng (2-4%), và thời gian ngâm khói lỏng (1-2 giờ). Quy trình này được thiết kế để đạt được sản phẩm có màu sắc hấp dẫn, hương vị cân bằng, và chỉ tiêu vi sinh phù hợp với tiêu chuẩn an toàn thực phẩm.

2.1. Các giai đoạn chuẩn bị và xử lý nguyên liệu cá

Bước đầu tiên trong công nghệ sản xuất cá thu hun khói là chuẩn bị nguyên liệu chất lượng cao. Cá thu được lựa chọn tươi, ngành cá lớn và đồng đều để đảm bảo tính nhất quán của sản phẩm. Sau đó, cá được làm sạch, loại bỏ nội tạng, cắt thành phi lê hoặc miếng cộng cỡ vừa phải. Bước xử lý này rất quan trọng vì ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hình thức của sản phẩm cuối cùng.

2.2. Tối ưu hóa các tham số ngâm muối và hun khói

Ngâm muối là giai đoạn then chốt để bảo tồn cá và tạo hương vị cơ bản. Nồng độ muối tối ưu thường nằm trong khoảng 6-8%, thời gian ngâm 4-6 giờ, giúp giảm độ ẩm và ức chế vi khuẩn. Tiếp theo, ngâm khói lỏng với tỷ lệ 2-4% trong 1-2 giờ tạo hương vị độc đáo. Cuối cùng, hun khói nóng ở 70-75°C trong 1-2 giờ hoàn thiện sản phẩm, đạt độ ẩm cuối cùng phù hợp.

III. Đánh giá chất lượng sản phẩm cá thu hun khói

Chất lượng của cá thu hun khói được đánh giá thông qua ba khía cạnh chính: thành phần hóa học, chỉ tiêu vi sinh, và các đặc tính cảm quan. Phân tích thành phần hóa học bao gồm xác định hàm lượng độ ẩm (nên dưới 60%), protein (trên 20%), chất béo, muối (6-8%), và các hợp chất độc hại như thủy ngân, chì. Kiểm tra chỉ tiêu vi sinh đảm bảo sản phẩm không có vi khuẩn gây bệnh, đạt tiêu chuẩn QCVN và quy định an toàn thực phẩm. Đánh giá cảm quan bao gồm màu sắc nâu vàng, hương vị khói hài hòa, texture thịt mềm nhưng chắc.

3.1. Phân tích thành phần hóa học và độ ẩm

Phân tích hóa học của cá thu hun khói cần xác định chính xác các thông số dinh dưỡng. Độ ẩm là chỉ tiêu quan trọng, thường dao động 40-60%, ảnh hưởng đến tuổi thọ bảo quản. Hàm lượng protein phải duy trì trên 18-20%, chất béo 5-12% tùy theo loại cá. Các hợp chất có hại như nước mắm, axit benzoic cần nằm trong giới hạn an toàn theo QCVN. Phương pháp phân tích sử dụng các thiết bị hiện đại như máy đo độ ẩm, cân phân tích, sắc ký lỏng hiệu năng cao.

3.2. Kiểm tra vi sinh và đánh giá tính an toàn

Kiểm tra vi sinh là bước bắt buộc để đảm bảo cá thu hun khói an toàn cho người tiêu dùng. Cần xác định số lượng vi khuẩn tổng số, coliform, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Salmonella. Các chỉ tiêu này phải dưới ngưỡng cho phép theo tiêu chuẩn thực phẩm. Sản phẩm cũng cần kiểm tra độc tố từ tảo (nếu có), hóa chất bảo tồn không phép. Phương pháp kiểm tra sử dụng nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng hoặc PCR để phát hiện các loại vi khuẩn nguy hiểm.

IV. Giá trị thương mại và triển vọng phát triển của sản phẩm

Cá thu hun khói là sản phẩm thực phẩm chế biến có giá trị thương mại cao, phù hợp với nhu cầu thị trường trong nước và xuất khẩu. Sản phẩm này có thời hạn bảo quản dài (6-12 tháng ở nhiệt độ thường), giá bán cao so với cá tươi, lợi nhuận lớn cho các doanh nghiệp chế biến thủy sản. Công nghệ hun khói không sử dụng các chất bảo tồn tổng hợp mà dựa vào khí khói tự nhiên, phù hợp với xu hướng tiêu dùng sản phẩm tự nhiên hiện đại. Ngoài thị trường trong nước, cá thu hun khói có tiềm năng xuất khẩu lớn sang các nước Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc nơi đánh giá cao sản phẩm thủy sản chế biến chất lượng.

4.1. Giá trị kinh tế và tiềm năng thị trường

Cá thu hun khói có giá trị kinh tế đáng kể do giá bán cao (thường 2-3 lần so với cá tươi) và chi phí sản xuất hợp lý. Thời hạn bảo quản dài cho phép phân phối rộng khắp, giảm lãng phí và tăng cơ hội tiếp cận thị trường. Sản phẩm phù hợp với các cửa hàng tiện lợi, siêu thị, nhà hàng, và bán lẻ trực tuyến. Triển vọng thị trường rất tốt với nhu cầu tiêu dùng tăng cao, đặc biệt ở các thành phố lớn nơi người tiêu dùng có thu nhập cao, sẵn sàng trả giá cao cho sản phẩm chất lượng.

4.2. Hướng phát triển bền vững và tiêu chuẩn quốc tế

Phát triển cá thu hun khói cần tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế như QCVN (Việt Nam), EU regulations, hoặc chuẩn Codex Alimentarius. Công nghệ hun khói tự nhiên không sử dụng hóa chất độc hại, phù hợp với xu hướng phát triển bền vững và sản xuất sạch. Các doanh nghiệp nên đầu tư vào traceability, chứng chỉ chất lượng, bảo vệ môi trường trong quá trình sản xuất. Hướng phát triển tương lai bao gồm tìm kiếm các loại gỗ hun khí tối ưu, sử dụng công nghệ tự động hóa, và phát triển các sản phẩm phái sinh như cá hun khói xông lạnh, sản phẩm ready-to-eat.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Tổng quan về cá thu 1. Giới thiệu về cá thu Cá thu là một loại thực phẩm quan trọng được tiêu thụ trên toàn thế giới. Theo thống kê của Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO), cá thu đã đạt đến đỉnh cao của sự phát triển từ năm 2005 đến năm 2007, với sản lượng khoảng 200–260 nghìn tấn.

Kể từ năm 2008, sản lượng khai thác cá thu có xu hướng giảm, trung bình khoảng 150–160 nghìn tấn mỗi năm. Cá thu được khai thác quanh năm và là loài cá kinh tế quan trọng ở nhiều nước như Đài Loan, Việt Nam, Trung Quốc (Tzeng, 2004). Theo số liệu thống kê chính thức của Đài Loan, năng suất và giá trị sản lượng hàng năm của cá thu trong 5 năm qua vào khoảng 50–90 nghìn tấn và 33–40 triệu đô la Mỹ (Hui–Yu Chen và cộng sự, 2015). Hơn 80% cá thu ảo ở Đài Loan và Trung Quốc được sản xuất công nghiệp dưới dạng cá ướp muối, đông lạnh hoặc đóng hộp và được xuất khẩu trên toàn thế giới.

Scombridae chủ yếu là các loài cá có giá trị thương mại cao như cá thu, cá ngừ bonitos và cá ngừ tunas, sản lượng đánh bắt toàn cầu trên thế giới năm 2007 đạt gần 9 triệu tấn (FAO, 2007). Riêng cá thu thuộc giống Scomber được các nghiên cứu chỉ ra chúng có giá trị cao về đặc tính và chất lượng dinh dưỡng thịt. Ba loài cá thu chiếm phần lớn trong chi này dựa trên các đặc điểm hình thái: Scomber scombrus (Linnaeus, 1758), Scomber australasicus (Cuvier, 1832) và Scomber japonicus (Houttuyn, 1782). Tên gọi của 3 loài cá trong chi Scomber (sưu tầm) STT Tên khoa học Tên tiếng việt thông dụng 1 Scomber scombrus Cá thu Đại Tây Dương 2 Scomber australasicus Cá thu ảo, cá thu lam (cá thu xanh), cá thu kim 3 Scomber japonicus Cá thu Nhật, cá thu sa ba (cá thu sa pa) Cá thu Scomber japonicus được coi là loài phổ biến nhất về mặt địa lý trong chi, được tìm thấy ở vùng biển ấm và ôn đới của Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương và các vùng biển lân cận.

Hệ thống loài của họ Scombridae được tổng hợp đầy đủ nhất vào năm 1967 bởi Matsui. Một số loài cá thuộc họ Scombridae (Amaya Velasco và cộng sự, 2013) Tên loài và tác giả Tên thông dụng tiếng Anh Scomber scombrus (Linnaeus, 1758) Atlantic mackerel Scomber colias (Gmelin,1789) Atlantic chub mackerel Scomber australasicus (Cuvier, 1832) Spotted mackerel Scomber japonicus (Houttuyn, 1782) Pacific mackerel Auxis rochei (Risso, 1810) Bullet tuna Auxis thazard (Lacepède, 1800) Frigate tuna Katsuwonus pelamis (Linnaeus, 1758) Skipjack tuna Euthynnus alletteratus (Rafinesque, 1810) Little tunny Thunnus atlanticus (Lesson, 1831) Blackfin tuna Thunnus albacares (Bonnaterre, 1788) Yellowfin tuna Thunnus obesus (Lowe, 1839) Bigeye tuna Thunnus orientalis (Temminck & Schlegel, 1844) Pacific bluefin tuna Thunnus alalunga (Bonnaterre, 1788) Albacore Thunnus macoyii (Castelnau, 1872) Southern bluefin tuna Thunnus tonggol (Bleeker, 1851) Longtail tuna Thunnus thynnus (Linnaeus, 1758) Bluefin tuna Sarda chiliensis (Cuvier, 1831) Pacific bonito Sarda sarda (Bloch, 1793) Atlantic bonito Scomberomorus cavalla (Cuvier, 1829) King mackerel Scomberomorus sierra (Jordan & Starks, 1895) Pacific sierra Scomberomorus maculatus (Mitchill, 1815) Atlantic Spanish mackerel Rastrelliger kanagurta (Cuvier, 1817) Indian mackerel 2 Sự khác nhau của các loài chủ yếu do sự biến đổi hình thái đáng kể được tìm thấy giữa các mẫu vật ở Thái Bình Dương và Đại Tây Dương về sắc tố, răng, kích thước vảy và số lượng mang cá. Gần đây hơn, sự hiện diện của các ký sinh trùng trong các loài cá khác nhau (Oliva và cộng sự, 2008) cũng như mức độ khác biệt di truyền cao ở ty thể (Scoles và cộng sự, 1998; Collette, 2003; Espiñeira và cộng sự, 2009) và hạt nhân trong DNA( Infante và cộng sự, 2007) giữa các mẫu vật ở Đại Tây Dương và Thái Bình Dương đã được báo cáo giúp chúng ta phân biệt rõ ràng hơn các loài cá thu khác nhau. Những phát hiện mới như vậy phù hợp với dữ liệu hình thái học và gợi ý sự công nhận của hai loài khác nhau: Scomber japonicus ở Ấn Độ Dương – Thái Bình Dương và Scomber colias (Gmelin, 1789) ở Đại Tây Dương.

Tuy nhiên, hỗ trợ di truyền cho tình trạng phân loại được đề xuất này dựa trên việc phân tích dữ liệu trình tự hạn chế, có thể gây ra sai số quan trọng trong ước tính về mối liên quan tiến hóa do sự thay đổi lớn về tỷ lệ thay thế (Martin và cộng sự, 1990). Do đó, phân tích các trình tự dài hơn dường như cần thiết để làm sáng tỏ kết luận về phát sinh loài Scomber. Hai ngư trường chính để đánh bắt cá thu ảo: một ở Biển Hoa Đông và một ở Biển Đông (Chang & Wang 1970). Do hình thái tương tự, Scomber australasicus từng được coi là một phân loài của Scomber japonicus (Abe & Takashima 1958), và chúng thường không được phân biệt thống kê thủy sản trong thời gian dài.

Loài phổ biến nhất trong chi là Scomber japonicus chúng tập trung chủ yếu ở ôn đới – cận nhiệt đới. Ở phía tây Bắc Thái Bình Dương, chúng phân bố từ Nhật Bản dọc theo bờ biển Trung Quốc về phía nam đến quần đảo Mã Lai (Collette và Nauen, 1983), và nó được khai thác thương mại ở vùng biển của Biển Hoa Đông từ Nhật Bản đến bắc Đài Loan, nhưng không phổ biến là ngoài eo biển Đài Loan và thậm chí hiếm hơn ở Biển Đông ( Tzeng, 1988). Cá thu ảo ít được biết đến hơn cũng sống ở vùng biển nhiệt đới – cận nhiệt đới (Nakamura, 1990; Collette, 2003) và hỗ trợ nghề cá ở biển Đông kéo dài từ phía bắc đến nam Biển Hoa Đông (Ku và Tzeng, 1985) Các loài Scomber japonicus, Scomber colias và Scomber australasicus đã được chứng minh một cách rõ ràng là một loài riêng biệt của họ Scombridae (G. Catanese và cộng sự, 2010).

Scomber scombrus được chứng minh là một loài bởi Takashima và cộng sự (2006). Chúng được chứng minh thông qua việc phân tích trình tự DNA, ty thể và hạt nhân. Trình tự DNA, ty thể của Scomber colias, Scomber japonicus Scomber scombrus và Scomber australasicus là hoàn chỉnh và đặc trưng của loài. Đặc điểm sinh học cá thu ảo (Scomber australasicus) Một số tên gọi khác của Scomber australasicus thường được sử dụng trong các tạp chí cũng như sách được chúng tôi liệt kê như sau: Spotted mackerel (cá thu đốm), Blue mackerel (cá thu xanh), Pacific mackerel (cá thu Thái Bình Dương).

Cách gọi tên khác nhau phụ thuộc vào tùy khu vực, đất nước trên thế giới. Về thói quen kiếm ăn, cá thu ảo là loài ăn thịt và cá con ăn sinh vật phù du trong khi cá trưởng thành thích ăn các loài cá nhỏ sống, nhuyễn thể, cá cơm, mực. Cá thu ảo có thể sống đến 7 năm nhưng chủ yếu được tìm thấy trong nhóm 1–3 tuổi (Stewart và cộng sự. Cá thu ảo được con người sử dụng như thực phẩm dưới dạng khói (Frimodt, 1995), nướng,… tùy vào khẩu vị mỗi đất nước và khu vực trên thế giới, đôi khi chúng được sử dụng để làm mồi cho cá ngừ và các loại cá khác.

Sinh sản Có rất ít dữ liệu sinh học hoặc đặc điểm sinh thái về cá thu ảo so với hai loài còn lại (Scoles và cộng sự. Tuy nhiên, cá thu xanh đẻ trứng ở nhiệt độ nước 17oC–20oC từ tháng một đến tháng năm ở vùng biển cận nhiệt đới ngoài khơi (Chang và Wang, 1970b). Cá thu ảo sinh sản nhiều lứa trong năm, tuy nhiên mùa sinh sản của chúng là thời điểm sinh sản chủ yếu, với tổng số trứng trên mỗi cá thể cái từ 150. Các thí nghiệm của Chang và Wu đã chứng minh rằng, trong mùa sinh sản, cá thu ảo di chuyển về phía gần xích đạo đến bãi đẻ, và sau khi sinh sản, cá di chuyển về phía bắc (đối với vùng biển ở bán cầu bắc) với nhiệt độ mùa hè tăng lên (Chang và Wu, 1977).

Ước tính khoảng 350 km di cư sau khi sinh sản trong năm tháng. Nơi phân bố Cá thu ảo (Scomber australasicus, Cuvier, 1832) là một loài sống ở vùng nước mặt đại dương, đôi khi tìm thấy ở vùng nước ven biển (Collette, 1995) và thường xuất hiện ở độ sâu 87–200 m (May và Maxwell, 1986). Loài này phân bố rộng rãi ở vùng nước nhiệt đới và cận nhiệt đới (Tzeng và cộng sự. 2009) của Tây Thái Bình Dương từ Trung Quốc, Nhật Bản đến Úc và New Zealand, kéo dài về phía đông đến Hawaii và đảo Socorro và khu vực Ấn Độ Dương đến phía tây Thái Bình Dương bao gồm Biển Đỏ, Vịnh Aden, vịnh Oman và vịnh Ba Tư.

Các dòng chảy đại dương (hải lưu) đóng một vai trò quan trọng trong sự phân bố không gian và sự di cư của các loài cá sống ở tầng nước nổi (Tsujita và Kondo, 1957). Cá thu ảo thường ưa thích vùng nước có dòng hải lưu ấm và có độ mặn cao. Ví dụ điển hình như dòng hải lưu ven biển Trung Quốc lạnh và ít mặn chảy từ bắc xuống nam và lan đến phía bắc của Đài 4 Loan (Wu, 1982). Hai dòng chảy này có thể khiến cá thu ảo di cư về phía nam từ biển Hoa Đông (phía bắc biển Đông) mà không bao giờ chúng di cư đến eo biển Đài Loan.

Hình thái và cấu tạo Hình 1. Cá thu ảo (Scomber australasicus) Cá thu ảo (Scomber australasicus )đánh bắt tại vùng biển Hà Tiên, tỉnh Kiên Giang, có chiều dài khoảng 312 mm và tổng trọng lượng khoảng 292 g. Đặc điểm hình thái, màu sắc và cả các đặc điểm hình thái tương tự theo các mô tả của FAO về Cá thu ảo (Scomber australasicus )(Collette và Nauen, 1983). Chúng có đặc điểm hình dạng là thân dài và tròn, mõm nhọn, vây lưng thứ nhất và thứ hai cách nhau một khoảng 4,2 cm.

Khoảng trống giữa vây lưng thứ nhất và thứ hai nhỏ hơn đối với Scomber japonicus, lớn hơn Scomber colias và Scomber scombrus ( Gopakumar và cộng sự 1993). Phía sau vây lưng thứ hai và vây hậu môn, mỗi vây có 5 vây nhỏ đến tận vùng cuống đuôi. Cơ thể được bao phủ bởi vảy cứng, phần lưng của cơ thể màu xanh đậm đến hơi xanh kèm theo nhiều đường gợn sóng xiên đối với tình trạng còn tươi. Dưới bụng có màu trắng hoặc hơi vàng và kèm theo nhiều vết tròn màu xám.

Vây ngực, vây lưng thứ hai, vây đuôi và xung quanh mắt có màu hơi vàng đến hơi vàng xám. Thành phần dinh dưỡng của cá thu (Scomber australasicus) 1. Protein Hàm lượng protein trong các loài cá thu dao động từ 18,05 đến 20,5% và độ tro xấp xỉ 1,43%. Sự khác biệt về thành phần của cá bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sinh học (loài, kích thước cá, tuổi, giới tính và tuổi sinh dục), mùa đánh bắt, các biến đổi theo mùa và điều kiện môi trường (Jin Han Bae và cộng sự, 2011).