Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chế biến thủy hải sản khô, đặc biệt là tôm khô, giữ vai trò quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm và kinh tế thủy sản tại Việt Nam. Sản phẩm tôm khô được sản xuất phổ biến tại các địa phương ven biển với nhiều quy mô khác nhau: từ các nhà máy, xí nghiệp chế biến công nghiệp đến các hợp tác xã và cơ sở hộ gia đình. Tôm khô vừa là mặt hàng xuất khẩu sang các thị trường quốc tế như Nga, các nước Đông Âu và một số quốc gia châu Mỹ, vừa là đặc sản tiêu dùng nội địa và quà tặng du lịch.

Báo cáo tập trung giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu cụ thể sau:

  1. Xác định tiêu chuẩn và phương pháp kiểm soát chất lượng tôm nguyên liệu đầu vào (cả tôm sông và tôm biển) phục vụ chế biến tôm khô.
  2. Xây dựng và mô tả chi tiết quy trình công nghệ sản xuất hai dòng sản phẩm chính: tôm khô nguyên con và tôm nõn khô, xác lập thông số kỹ thuật cho từng công đoạn từ tiếp nhận, xử lý nhiệt, làm khô, tách vỏ, rà kim loại đến bao gói và bảo quản.
  3. Tổng hợp hệ thống tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm thành phẩm về cảm quan, hóa lý và vi sinh vật theo các quy chuẩn kỹ thuật hiện hành.
  4. Nhận diện các dạng biến đổi, hư hỏng vật lý, hóa học, vi sinh vật trong quá trình chế biến và lưu kho, từ đó đưa ra các biện pháp phòng ngừa và xử lý khắc phục tương ứng.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các giống loài tôm nguyên liệu (tôm thẻ, sú, bông, chì, bạc, đất, sắt nghệ) và sản phẩm tôm khô thành phẩm. Phạm vi không gian và học thuật của công trình được thực hiện tại Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh (hoàn thành vào tháng 3 năm 2016).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài vận dụng hệ thống lý thuyết về công nghệ chế biến và bảo quản thủy sản, kết hợp hệ thống các quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia của Việt Nam để làm căn cứ đánh giá và kiểm soát quy trình:

  • Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3762-89: Tiêu chuẩn cảm quan tôm nguyên liệu thủy sản.
  • Tiêu chuẩn ngành 58 TCN 12-74: Tiêu chuẩn cảm quan và hóa lý đối với tôm khô nguyên con xuất khẩu.
  • Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5650-1992: Tiêu chuẩn chất lượng cảm quan và hóa lý của tôm nõn khô.
  • Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5649-1992 (TCNVN 5649-1992): Giới hạn chỉ tiêu vi sinh vật cho phép trong tôm khô.
  • Quy phạm vệ sinh chuẩn SSOP (Sanitation Standard Operating Procedures): Áp dụng trong vệ sinh thiết bị, dụng cụ và nhà xưởng chế biến.

Phương pháp nghiên cứu được triển khai bao gồm:

  • Phương pháp mô tả và thiết kế quy trình công nghệ: Chuẩn hóa 10 công đoạn kỹ thuật chế biến thủy sản khô theo dây chuyền liên tục.
  • Phương pháp đánh giá cảm quan: Phân hạng nguyên liệu và thành phẩm dựa trên các chỉ tiêu trạng thái, màu sắc, mùi và vị.
  • Phương pháp kiểm tra hóa lý và độ ẩm: Sử dụng máy đo độ ẩm tia hồng ngoại (với mẫu thử 4–5 g) và phương pháp xác định hàm lượng muối, hàm lượng nước.
  • Phương pháp kiểm soát an toàn vật lý và vi sinh: Ứng dụng hệ thống rà kim loại cảm ứng từ trường với mẫu chuẩn sắt (1,2 mm) và thép không gỉ (2,0 mm); quy chuẩn kiểm nghiệm các nhóm vi sinh vật chỉ thị và vi sinh vật gây bệnh (E. coli, Salmonella, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Bacillus cereus, nấm mốc).
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thực nghiệm công nghệ chế biến thủy sản, thông số kỹ thuật vận hành máy móc thiết bị và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật nhà nước.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Giới thiệu về sản phẩm và tiêu chuẩn tôm nguyên liệu

Văn bản hệ thống hóa khái niệm và phân loại sản phẩm tôm khô trên thị trường thành hai nhóm:

  • Tôm khô nguyên con: Sản phẩm giữ nguyên vẹn đầu, vỏ và đuôi, yêu cầu nguyên liệu phải đạt độ tươi tốt nhất (hạng đặc biệt hoặc hạng 1), vỏ sáng bóng, đầu dính chặt vào thân, không long đốt, không vỡ gạch.
  • Tôm nõn khô: Sản phẩm đã làm sạch toàn bộ đầu, vỏ và đuôi, chỉ giữ lại phần thịt tôm; có thể sử dụng nguyên liệu tôm hạng 1 hoặc hạng 2 (cho phép long đầu, vỡ gạch nhẹ).

Tôm nguyên liệu gồm cả tôm sông và tôm biển (tôm sắt, tôm sú biển, tôm chì, tôm bạc, tôm đất...). Kích cỡ tôm được phân loại theo số con/kg từ lớn đến nhỏ (từ cỡ U/20 đến cỡ 301/500).

Loại tôm Cỡ 1 Cỡ 2 Cỡ 3 Cỡ 4 Cỡ 5 Cỡ 6 Cỡ 7 Cỡ 8
Thẻ, sú, bông U/20 21/30 31/40 41/60 61/90 91/200 201/300 301/500
Chì, bạc, đất, nghệ U/30 31/40 41/60 61/90 91/200 201/300 301/500 -
Sắt U/30 31/40 41/60 61/90 91/170 171/300 - -

Tiêu chuẩn vi sinh vật của tôm nguyên liệu được quy định nghiêm ngặt: Tổng số vi sinh vật hiếu khí tối đa $10^6\text{ CFU/g}$; E. coli, B. cereus, S. aureus, C. perfringens tối đa $10^2\text{ vi khuẩn/g}$; Salmonella ($0\text{ vi khuẩn/25g}$) và C. botulinum ($0\text{ vi khuẩn/g}$).

Phần II: Quy trình công nghệ chế biến tôm khô

Quy trình công nghệ tổng thể gồm 10 công đoạn kế tiếp nhau:

Tiếp nhận nguyên liệu -> Phân loại nguyên liệu -> Rửa và bảo quản nguyên liệu -> Xử lý nhiệt -> Làm khô -> Sàng lọc vỏ -> Phân cỡ, phân loại sản phẩm -> Bao gói thành phẩm -> Rà kim loại -> Đóng thùng, bảo quản -> Tôm khô thành phẩm
  1. Tiếp nhận nguyên liệu: Vận chuyển bằng xe bảo ôn ở nhiệt độ $-1\text{ đến }4^\circ\text{C}$. Tiến hành 8 bước kiểm tra xuất xứ, nhiệt độ, lấy mẫu đánh giá cảm quan, làm ráo, cân nhập và phủ đá xay. Khu vực tiếp nhận phải được khử trùng bằng dung dịch chlorine 100 ppm.
  2. Phân loại nguyên liệu: Thực hiện trên bàn inox, phủ đá duy trì nhiệt độ $< 10^\circ\text{C}$ để phân hạng, phân cỡ và loại bỏ phế liệu.
  3. Rửa và bảo quản nguyên liệu: Rửa bằng nước sạch ở nhiệt độ $2–5^\circ\text{C}$ (mỗi mẻ 2–3 kg). Nếu chưa chế biến ngay:
    • Bảo quản làm tôm khô nguyên con: ngâm trong nước muối 3% (30 g muối/lít nước) pha đá lạnh $< 5^\circ\text{C}$ theo tỷ lệ tôm : nước muối = 1 : 1 (thời gian tối đa 6 giờ).
    • Bảo quản làm tôm nõn khô: ngâm trong hỗn hợp nước đá lạnh $< 5^\circ\text{C}$ tỷ lệ 1 : 1 (thời gian tối đa 12 giờ). Định kỳ 3 giờ bổ sung đá một lần.
  4. Xử lý nhiệt (Gia nhiệt): Mục đích tiêu diệt vi sinh vật, vô hoạt men để kéo dài thời gian bảo quản, tạo màu đỏ đặc trưng và giảm liên kết nước. Có hai phương pháp:
    • Luộc: Nước sôi $99–100^\circ\text{C}$, lượng nước bằng 1/2 lượng tôm, thời gian luộc 8–10 phút tùy cỡ tôm.
    • Hấp: Ngâm nước muối 3% ở $-1\text{ đến }4^\circ\text{C}$ trong 30 phút, sau đó hấp ở $100^\circ\text{C}$ trong 10–15 phút.
  5. Làm khô: Có thể dùng phương pháp phơi nắng ($25–40^\circ\text{C}$, trở tôm 2–3 giờ/lần, phủ vải mùng chống ruồi, kết hợp ủ ẩm qua đêm ở $18–20^\circ\text{C}$), sấy khô công nghiệp hoặc kết hợp cả hai.
    • Quy trình sấy: Sấy ban đầu ở $45^\circ\text{C}$ (30 phút), nâng dần lên $65^\circ\text{C}$, khi tôm gần khô hạ về $45^\circ\text{C}$; đảo vỉ mỗi 1 giờ. Khi độ ẩm đạt $25 \pm 2%$, đưa vào ủ ẩm 10–12 giờ để ẩm từ tâm khuếch tán ra bề mặt, sau đó sấy lần 2 đến khi độ ẩm đạt yêu cầu thành phẩm ($< 22%$).
  6. Sàng lọc vỏ và phân cỡ: Đập nhẹ tôm khi vỏ còn giòn, dùng máy sàng hoặc sàng thủ công để tách vỏ; phân loại sản phẩm lành (loại 1) và không nguyên vẹn (loại 2, 3).
  7. Bao gói thành phẩm: Đóng túi PE/PA trọng lượng 0,5 kg hoặc 1 kg; hàn kín miệng bao thường hoặc hút chân không.
  8. Rà kim loại: Kiểm tra máy trước khi vận hành và sau mỗi giờ hoạt động bằng mẫu thử sắt 1,2 mm và thép không gỉ 2,0 mm (thử 6 vị trí trên/dưới tại giữa, bên trái, bên phải băng chuyền). Khoảng cách giữa các gói tôm trên băng tải tối thiểu 15 cm.
  9. Đóng thùng carton: Đóng thùng 5 kg hoặc 10 kg, dán băng keo, niềng 4 dây đai (2 dọc, 2 ngang) và dán nhãn đầy đủ thông tin truy xuất.
  10. Bảo quản tôm khô: Bảo quản kho lạnh ở $-20 \pm 2^\circ\text{C}$ (thời hạn bảo quản đạt 2 năm). Tuân thủ 5 nguyên tắc: thông gió (cách nền 15 cm, tường 20 cm, trần 20 cm, quạt lạnh 50 cm), chừa lối đi, vào trước ra trước (FIFO), gom hàng và xây tụ so le.

Phần III: Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm tôm khô

Văn bản tổng hợp các bảng chỉ tiêu chất lượng cảm quan, hóa lý và vi sinh vật cho tôm khô:

Tên chỉ tiêu Yêu cầu theo 58 TCN 12-74 (Tôm khô nguyên con) Yêu cầu theo TCVN 5650-1992 (Tôm nõn khô Hạng 1)
Màu sắc Hồng nhạt, sáng bóng; tôm sắt màu hồng tươi; không thâm đầu Đỏ tươi (tôm sông) hoặc cam đỏ (tôm biển)
Mùi Thơm tự nhiên của tôm khô, không có mùi lạ Mùi đặc trưng của tôm nõn khô, không mùi khai
Vị Ngọt đậm, không mặn Ngọt đậm
Trạng thái Thịt dai, rắn chắc; tỷ lệ gãy đầu $\le 10%$; đường kính $\ge 0,8\text{ cm}$ Dai, chắc, không xơ, sạch đầu vỏ; cho phép gãy $\le 5%$
Hàm lượng muối $\le 30\text{ g/kg}$ $\le 70\text{ g/kg}$ (Hạng 4 lên đến $130\text{ g/kg}$)
Hàm lượng nước $160–180\text{ g/kg}$ $\le 220\text{ g/kg}$ (Hạng 3, 4 là $\le 250\text{ g/kg}$)

Chỉ tiêu vi sinh vật của tôm khô thành phẩm theo TCVN 5649-1992:

  • Tổng số vi sinh vật hiếu khí: $\le 10^6\text{ CFU/g}$
  • Escherichia coli: $0\text{ vi khuẩn/g}$
  • Staphylococcus aureus: $\le 10^2\text{ vi khuẩn/g}$
  • Clostridium perfringens: $\le 20\text{ vi khuẩn/g}$
  • Tổng số nấm mốc: $\le 10^3\text{ bào tử/g}$
  • Salmonella: $0\text{ vi khuẩn/25g}$
  • Clostridium botulinum: $0\text{ vi khuẩn/g}$

Phần IV: Hiện tượng biến đổi, hư hỏng và biện pháp phòng ngừa

Tác giả phân tích cụ thể các dạng sai hỏng trong từng giai đoạn:

  • Tôm khô nguyên con bị gãy đầu/đuôi, nhạt màu, bở thịt: Do nguyên liệu kém tươi, thời gian luộc quá lâu, phơi nắng gắt hoặc thao tác cơ học mạnh. Khắc phục bằng cách kiểm soát độ tươi, luộc vừa chín tới, che lưới mùng khi nắng gắt và thao tác nhẹ nhàng; tuyệt đối không dùng hóa chất nhuộm màu.
  • Tôm nõn khô sót vỏ, bề mặt sây sát, gãy nát: Do phơi chưa đủ độ khô hoặc quá khô trước khi đập vỏ, tỷ lệ muối khi luộc chưa chuẩn (yêu cầu luộc nước muối 3–4%). Cần đập vỏ đúng thời điểm khi vỏ vừa giòn.
  • Hư hỏng trong bảo quản:
    • Hút ẩm, thối rữa: Do độ ẩm không khí kho cao. Yêu cầu độ ẩm không khí kho $< 75%$, nhiệt độ $-18\text{ đến }-20^\circ\text{C}$, bao gói kín PE/PA.
    • Oxy hóa chất béo (ôi khét): Do tiếp xúc oxy, ánh sáng, nhiệt độ cao. Khắc phục bằng bao gói hút chân không, bảo quản tối trong kho lạnh.
    • Côn trùng phá hoại (dòi, bọ cánh cứng): Cách ly kho, bao gói kín; nếu nhiễm nhẹ phải loại bỏ côn trùng, phơi sấy lại và tiêu hủy côn trùng.
    • Nhiễm mốc: Xử lý nhẹ bằng dung dịch giấm 2%, nước phèn 5% hoặc nước muối 3%, sau đó phơi sấy lại và hạ cấp sản phẩm; nếu mốc nặng phải loại bỏ hoàn toàn.

Kết quả và đóng góp

Công trình đã hệ thống hóa và lượng hóa chi tiết toàn bộ các thông số kỹ thuật vận hành cho dây chuyền chế biến tôm khô:

  • Xác lập chế độ bảo quản nguyên liệu ngắn hạn: nước muối 3% ở nhiệt độ $< 5^\circ\text{C}$ trong tối đa 6 giờ đối với tôm nguyên con; nước đá $< 5^\circ\text{C}$ trong tối đa 12 giờ đối với tôm nõn.
  • Chuẩn hóa chế độ nhiệt xử lý: luộc ở $99–100^\circ\text{C}$ trong 8–10 phút với lượng nước bằng 1/2 lượng tôm; hoặc hấp ở $100^\circ\text{C}$ trong 10–15 phút sau khi ngâm nước muối 3% lạnh trong 30 phút.
  • Xây dựng biểu đồ sấy đa giai đoạn: bắt đầu ở $45^\circ\text{C}$ (30 phút), tăng lên $65^\circ\text{C}$, hạ về $45^\circ\text{C}$ ở giai đoạn cuối, kết hợp ủ ẩm 10–12 giờ khi độ ẩm đạt $25 \pm 2%$ trước khi sấy lần 2 để đưa độ ẩm thành phẩm về mức $< 22%$.
  • Thiết lập quy trình kiểm soát mối nguy vật lý và kiểm soát kho lạnh: quy chuẩn thử máy dò kim loại với 2 loại mẫu chuẩn (Fe 1,2 mm và Inox 2,0 mm) qua 6 vị trí thử nghiệm; quy chuẩn thông số kỹ thuật chất xếp kho lạnh $-20 \pm 2^\circ\text{C}$ bảo đảm hạn lưu kho 2 năm.

Đóng góp của văn bản thể hiện ở việc liên kết trực tiếp giữa các thông số công nghệ và tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng TCVN/TCN, đồng thời đưa ra cẩm nang xử lý sai hỏng thực tế tại các công đoạn sản xuất.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Tài liệu chủ yếu xây dựng quy trình công nghệ chuẩn mực dưới dạng lý thuyết kỹ thuật và quy phạm thực hành; chưa cung cấp các số liệu thực nghiệm so sánh biến thiên dưỡng chất (protein, lipid, khoáng chất) theo các phương pháp làm khô khác nhau, chưa tính toán cân bằng vật chất và năng lượng chi tiết cho từng quy mô công suất nhà máy.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Nghiên cứu áp dụng các kỹ thuật sấy hiện đại (như sấy bơm nhiệt, sấy lạnh thăng hoa, sấy vi sóng) nhằm nâng cao chất lượng cảm quan và rút ngắn thời gian tách ẩm; nghiên cứu công nghệ bao bì khí quyển biến đổi (MAP) để nâng cao thời hạn bảo quản tôm khô ở điều kiện nhiệt độ thường.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho:

  • Sinh viên, học viên các ngành Công nghệ Thực phẩm, Đảm bảo Chất lượng và An toàn Thực phẩm, Công nghệ Chế biến Thủy sản dùng làm tài liệu học tập, thực hành đồ án môn học và khóa luận tốt nghiệp.
  • Kỹ sư công nghệ, kỹ thuật viên quản lý chất lượng (QA/QC) tại các nhà máy, xí nghiệp, hợp tác xã chế biến thủy sản sấy khô.
  • Các nội dung có giá trị tham khảo cao nhất gồm: bảng phân loại cỡ tôm và tiêu chuẩn vi sinh vật; thông số sấy kết hợp ủ ẩm; phương pháp kiểm tra máy rà kim loại và các giải pháp kỹ thuật khắc phục biến đổi, sai hỏng của sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Tiêu chuẩn cảm quan đối với tôm nguyên liệu dùng để sản xuất tôm khô nguyên con khác tôm nõn khô như thế nào?
Tôm khô nguyên con đòi hỏi nguyên liệu đạt hạng đặc biệt hoặc hạng 1 theo TCVN 3762-89: thân tôm nguyên vẹn, vỏ sáng bóng, đầu dính chặt vào thân, không dập nát, không long đầu hay nứt vỏ. Trong khi đó, tôm nõn khô cho phép sử dụng nguyên liệu hạng 1 và hạng 2, chấp nhận các khuyết tật nhẹ như long đầu, giãn đốt hoặc vỡ gạch.

2. Công đoạn ủ ẩm trong quá trình làm khô tôm có vai trò gì và được thực hiện ở điều kiện nào?
Ủ ẩm giúp lượng nước nằm sâu bên trong thân tôm khuếch tán đều ra lớp bề mặt, tránh hiện tượng "ngoài khô, trong ẩm" gây mốc trong quá trình bảo quản. Quá trình này được thực hiện khi tôm đạt độ ẩm khoảng $25 \pm 2%$, ủ trong phòng có nhiệt độ $18–20^\circ\text{C}$, trang bị quạt hút ẩm và thông gió, thời gian ủ kéo dài từ 10 đến 12 giờ (hoặc để qua đêm).

3. Quy trình kiểm tra độ nhạy của máy rà kim loại thành phẩm được thực hiện như thế nào?
Máy được kiểm tra trước khi vận hành và định kỳ sau mỗi 1 giờ hoạt động. Kỹ thuật viên sử dụng hai mẫu thử chuẩn gồm sắt đường kính 1,2 mm và thép không gỉ đường kính 2,0 mm. Mỗi mẫu thử được cho chạy qua băng chuyền 6 lần tại 6 vị trí: trên và dưới ở giữa băng chuyền, trên và dưới ở sát mép trái, trên và dưới ở sát mép phải.

4. Điều kiện bảo quản kho lạnh và các quy cách khoảng cách xếp hàng đối với tôm khô nguyên con xuất khẩu được quy định ra sao?
Tôm khô nguyên con xuất khẩu được bảo quản ở nhiệt độ $-20 \pm 2^\circ\text{C}$ với thời hạn 2 năm. Khi xếp hàng trong kho lạnh phải tuân thủ nguyên tắc thông gió: cách nền 15 cm (đặt trên pa-lét), cách tường 20 cm, cách trần 20 cm, và cách giàn lạnh cùng quạt gió 50 cm; các kiện hàng được xếp theo kỹ thuật xây tụ so le tạo khối vững chắc.

5. Khi phát hiện tôm khô trong kho bảo quản bị mốc nhẹ, biện pháp xử lý kỹ thuật được hướng dẫn là gì?
Khi sản phẩm bị mốc nhẹ, có thể xử lý bề mặt bằng dung dịch giấm nồng độ 2%, nước phèn nồng độ 5% hoặc nước muối nồng độ 3%, sau đó tiến hành phơi hoặc sấy lại cho đạt độ khô quy định và chuyển sang phân nhóm sản phẩm cấp thấp hơn; trường hợp mốc nặng phải tiêu hủy.

Kết luận

Đề tài "Quy trình công nghệ sản xuất tôm khô" đã xây dựng một cách hoàn chỉnh và chi tiết các bước công nghệ trong dây chuyền sản xuất tôm khô nguyên con và tôm nõn khô. Công trình chuẩn hóa các thông số kỹ thuật cốt lõi từ khâu lựa chọn, bảo quản nguyên liệu, gia nhiệt, làm khô đa giai đoạn đến đóng gói, rà kim loại và lưu kho lạnh. Hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng và các giải pháp phòng ngừa hư hỏng được trình bày chặt chẽ, tạo cơ sở thực tiễn vững chắc cho việc ứng dụng vào sản xuất và kiểm soát chất lượng thực phẩm thủy sản.