Nghiên cứu công nghệ và thiết bị nâng cao hàm lượng đạm nước mắm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ
NÂNG CAO HÀM LƯỢNG ĐẠM NƯỚC MẮM

GVHD: TS. NGUYỄN TIẾN LỰC
SVTH: NGUYỄN TẤN CỦA
MSSV: 11116010

SKL 0 0 3 8 6 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
MÃ SỐ: 2015 - 11116010

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHÊ ̣ VÀ THIẾT BỊ
NÂNG CAO HÀ M LƢƠN
̣ G ĐAM
̣ NƢỚC MẮ M

GVHD: TS. NGUYỄN TIẾN LƢC
̣
SVTH: NGUYỄ N TẤN CỦ A
MSSV: 11116010

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015
i


ii


iii


iv


v


vi


vii


viii

LỜI CẢM ƠN
Để có đươ ̣c thành công , ngoài sự cố gắng của bản thân thì không thể thiế u sự giúp đỡ
của người khác. Trong quá triǹ h thực hiê ̣n đồ án tố t nghiê ̣p, em đã nhâ ̣n đươ ̣c rấ t nhiề u sự giúp
đỡ, chỉ bảo tâ ̣n tình của các thầy cô, gia đình và ba ̣n bè.
Em xin chân thành cảm ơn giảng viên TS . Nguyễn Tiế n Lực đã tâ ̣n tiǹ h giúp đỡ , hướng
dẫn em trong suố t quá triǹ h thực hiê ̣n và hoàn thành đồ án .
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới khoa Công nghê ̣ Hoá ho ̣c và Thực Phẩ m

, quý thầy cô

trong khoa đã cho phép và tạo điều ki ện tốt nhất cho em thực hiện công việc nghiên cứu

và

hoàn thành đồ án này.
Ngoài ra, em cũng xin tỏ lòng biết ơn tới tới gia đình và bạn bè, những người luôn động
viên, giúp đỡ em về mọi mặt trong suốt quá trình làm đồ án.
Trong quá trì nh hoàn thành đồ án với nề n tảng kiế n thức còn ha ̣n chế và bỡ ngỡ nên
không tránh khỏi những thiế u sót . Em rấ t mong nhâ ̣n đươ ̣c sự thông cảm, cũng như những ý
kiế n đánh giá của quý thầ y cô để kiế n thức của em trong liñ h vự c này đươ ̣c tố t hơn . Xin chân
thành cảm ơn!

ix


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của
riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã được
trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định.

Ngày

tháng
Ký tên

x

năm 201


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................................... x
DANH MỤC HÌ NH ................................................................................................................ xvi
DANH MỤC BẢNG ..............................................................................................................xvii
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. xviii

1.

Đặt vấn đề ......................................................................................................... xviii

2.

Mục tiêu đồ án ................................................................................................. xviii

3.

Nô ̣i dung đồ án ................................................................................................. xviii

4.

Ý nghĩa khoa học ............................................................................................... xix

5.

Ý nghĩa thƣc̣ tiễn ............................................................................................... xix

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................................... 1

1.1. Giới thiêụ về nƣớc mắ m ....................................................................................... 1
1.2. Nguyên liệu sản xuất nƣớc mắm ......................................................................... 1
1.2.1.

Các loại cá......................................................................................................... 1

1.2.2.

Muối .................................................................................................................. 3

1.3. Thành phần hóa học của nƣớc mắm .................................................................. 3
1.3.1.

Các hợp chất Nitơ ............................................................................................ 3

1.3.2.

Acid amin.......................................................................................................... 4

1.3.3.

Các chất bay hơi .............................................................................................. 5

1.3.4.

Các chất khác ................................................................................................... 6

1.4. Quy trình công nghệ sản xuất nƣớc mắm .......................................................... 6
1.5. Tiêu chuẩ n nƣớc mắ m Viêṭ Nam ........................................................................ 8
xi


1.5.1.

Phân ha ̣ng nƣớc mắ m ...................................................................................... 8

1.5.2.

Các chỉ tiêu hóa học của nƣớc mắm .............................................................. 8

1.5.3.

Yêu cầu cảm quan của nƣớc mắm ................................................................. 8

1.5.4.

Chỉ tiêu vi sinh vật của nƣớc mắm ................................................................. 9

1.6. Phƣơng pháp nâng cao đô ̣ đa ̣m nƣớc mắ m ....................................................... 9
1.6.1.

Tiế p nhiêṭ .......................................................................................................... 9

1.6.2.

Ứng dụng enzyme ............................................................................................ 9

1.6.3.

Cô đă ̣c nƣớc mắ m thành phẩ m ...................................................................... 9

1.7. Giới thiêụ về cô đă ̣c .............................................................................................. 9
1.7.1.

Đinh
̣ nghiã cô đặc ............................................................................................ 9

1.7.2.

Bản chất của sự cô đặc do nhiệt ..................................................................... 9

1.7.3.

Các thiết bị cô đặc nhiệt ................................................................................ 10

1.7.3.1. Phân loại ................................................................................................................................ 10
1.7.3.2. Thiết bị cô đặc một nồi ống chùm có ống tuần hoàn trung tâm ....................................... 10

1.8. Tình hình nghiên cứu về viêc̣ sản xuấ t và cải thiêṇ chấ t lƣơ ̣ng nƣớc mắ m .. 14
CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆUVÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CƢ́U ................................ 15

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ......................................................................................... 15
2.1.1.

Nguyên liêụ ..................................................................................................... 15

2.1.2.

Bố trí thí nghiệm ............................................................................................ 15

2.2. Thiết bị và dụng cụ ............................................................................................. 16
2.3. Các phƣơng pháp phân tích .............................................................................. 16
2.3.1.

Xác định hàm lƣợng nitơ tổng số và Protein thô bằng phƣơng pháp

Kendal (TCVN 3705-90) ............................................................................................. 16
2.3.2.

Xác định hàm lƣợng NaCl (TCVN 3701: 2009) .......................................... 16
xii


2.3.3.

Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm........................................................... 16

2.4. Phƣơng pháp xƣ̉ lý số liêu..................................................................................
16
̣
2.5. Phƣơng pháp tính toán thiế t kế thiế t bi năng

suấ t 500 lít/mẻ ........................ 16
̣
2.5.1.

Tính toán thiết kế nồi cô đặc ........................................................................ 16

2.5.2.

Tính toán kích thƣớc đƣờng ống dẫn .......................................................... 17

2.5.3.

Tính chọn mặt bích cho nồi cô đặc ............................................................... 17

2.5.4.

Tính toán thiết kế thiết bị ngƣng tụ ............................................................. 18

2.5.5.

Tính công suất của các bơm ......................................................................... 19

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................................ 20

3.1. Các biến đổi trong quá trình cô đặc nƣớc mắm .............................................. 20
3.1.1.

Biến đổi thể tích nƣớc bay hơi ...................................................................... 20

3.1.2.

Biến đổi thể tích dịch thu hồi. ....................................................................... 21

3.1.3.

Biến đổi hàm lƣợng muối trong dung dịch nƣớc mắm .............................. 22

3.1.4.

Biến đổi hàm lƣợng đạm ............................................................................... 24

3.2. Thành phần hóa học của nƣớc mắm ................................................................ 26
3.3. Quy trin
̀ h sản xuất nƣớc mắm .......................................................................... 27
3.3.1.

Quy trin
̀ h công nghệ ...................................................................................... 27

3.3.1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ ................................................................................................... 27

3.3.2.

Quy trình thiết bị cô đặc chân không .......................................................... 30

3.4. Thiế t kế dây chuyề n thiế t bi cô
̣ đă ̣c chân không năng suấ t 500 lít/mẻ .......... 31
3.4.1.

Thông số cầ n thiế t cho quá trình tính toán ................................................. 31

3.4.2.

Tính toán chọn kích thƣớc bên trong thiế t bi chi
̣ ́nh ................................... 31

3.4.2.1. Tính kích thƣớc bên trong buồng đốt ................................................................................. 31
3.4.2.2. Tính kích thƣớc đáy của buồng đốt (hình chóp) ................................................................ 32

xiii


3.4.2.3. Tính kích thƣớc bên trong buồng bố c hơi .......................................................................... 33

3.4.3.

Tính kích thƣớc bên ngoài cho các chiế t tiế t của thiế t bi ̣.......................... 35

3.4.3.1. Tính bề dày cho buồng đốt................................................................................................... 35
3.4.3.2. Tính bề dày cho buồng bố c hơi............................................................................................ 36
3.4.3.3. Tính bề dày cho đáy thiết bị................................................................................................. 38
3.4.3.4. Tính bề dày cho nắp thiết bị ................................................................................................ 38

3.4.4.

Tính kích thƣớc các ống dẫn liệu, tháo liệu ................................................ 41

3.4.5.

Tính cho ̣n mặt bích ........................................................................................ 43

3.4.6.

Tính vỉ ống ...................................................................................................... 44

3.4.7.

Tính toán cho thiết bị ngƣng tụ .................................................................... 46

3.4.7.1. Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi ............................................................................................ 46
3.4.7.2. Thể tích không khí cầ n hút .................................................................................................. 47
3.4.7.3. Kích thƣớc chủ yếu của thiết bị ngƣng tụ: ......................................................................... 48
3.4.7.4. Kích thƣớc ống baromet: ..................................................................................................... 51

3.4.8.

Tính toán và chọn bơm ................................................................................. 53

3.4.8.1. Bơm chân không ..................................................................................................................... 53
3.4.8.2. Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ ..................................................................................... 53
3.4.8.3. Bơm nhập liệu......................................................................................................................... 55
3.4.8.4. Bơm tháo liệu ......................................................................................................................... 56

3.4.9.

Cƣ̉a sƣ̉a chƣ̃a.................................................................................................. 58

3.4.10.

Kính quan sát ........................................................................................................................ 58

CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI .........................................................................
59
̣
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 60
PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 63

xiv


xv


DANH MU ̣C HÌ NH
Hình 1.1. Quy trình sản xuât́ nướ c mắm ...................................................................................................7
Hình 1.2. Thiết bị cô đặc chân không một nồi có ống tuần hoàn trung tâm ........................................ 11
Hình 1.3. Sơ đồ thiết bi ̣ cô đặc mộ t nồi có ống tuần hoàn trung tâm ................................................... 12
Hình 2.1. Nước mắm Liên Thành Nhãn Đỏ ............................................................................................ 15
Hình 3.1. Sự biến đổi thể tích nước bay hơi trong quá trình cô đặc nước mắm ................................... 20
Hình 3.2. Sự biến đổi thể tích dịch thu hồi trong quá trình cô đặc nước mắm ..................................... 21
Hình 3.3. Sự biến đổi hàm lượng muối trong dung dịch nước mắm ..................................................... 22
Hình 3.4. Sự biến đổi độ đạm nước mắm trong quá trình cô đặc ......................................................... 24
Hình 3.5. Nước mắm trước và sau cô đặc*............................................................................................ 26
Hình 3.6. Quy trình công nghệ cô đặc nướ c mắm ................................................................................. 27
Hình 3.7. Quy trình thiết bị cô đặc chân không ..................................................................................... 30
Hình 3.8. Kích thước cơ bản của thiết bị cô đặc .................................................................................... 40
Hình 3.9. Kích thước vỉ ống .................................................................................................................... 46

xvi

DANH MU ̣C BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần một số loài cá nguyên liệu sản xuất nước mắm...................................................2
Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng của cá cơm trong 100g ăn đượ c [24] ................................................2
Bảng 1.3. Tiêu chuẩn của các loại muối ....................................................................................................3
Bảng 1.6. Thành phần hóa học của nitơ trong nước mắm [8] .................................................................3
Bảng 1.4. Thành phần các loại acid amin có trong nước mắm [8] ...........................................................4
Bảng 1.5. Thành phần các chất bay hơi trong nước mắm [8] ...................................................................5
Bảng 1.7. Chỉ tiêu hóa học của nước mắm (TCVN 5107 : 2003) ...............................................................8
Bảng 1.8. Các chỉ tiêu cảm quan của nước mắm (TCVN 5107 : 2003) ......................................................8
Bảng 1.9. Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm (TCVN 5107 : 2003) ......................................................9
Bảng 3.1. Lượng muối kết tinh thu được (g).......................................................................................... 22
Bảng 3.2. Hiệu suất thu hồi sản phẩm (%) ............................................................................................. 24
Bảng 3.3. Thành phần hóa học của nước mắm trong 1 lít nguyên liệu (%) ........................................... 26
Bảng 3.4. Kích thước thiết bị cô đặc ...................................................................................................... 40
Bảng 3.5. Thông số kích thước cơ bản của thiết bị ngưng tụ baromet: ([22] – trang 88) ..................... 49
Bảng 3.6. Hệ số trở lực cục bộ của bơm nước vào thiết bị : .................................................................. 54
Bảng 3.7. Hệ số trở lực cục bộ bơm nhập liệu: ...................................................................................... 56
Bảng 3.8. Hệ số trở lực cục bộ bơm tháo liệu:....................................................................................... 57
Bảng 3.9. Kích thước cơ bản của thiết bị cô đặc .................................................................................... 59

xvii


MỞ ĐẦU
1.

Đặt vấn đề
Nước mắm là dung dịch đạm, thành phần ch ủ yếu là các acid amin thiết yếu, được tạo

thành do quá trình thủy phân protein cá nhờ hệ enzym protease có trong cá. Nước mắm được
sản xuất ở hầu hết các nước Châu Á. Mỗi nước có kiểu sản xuất khác nhau tạo ra sản phẩm có
giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan khác nhau. Ở Viê ̣t Nam nước mắ m đươ ̣c sản xuấ t và sử
dụng rộng rãi ở khắp mọi vùng mi ền đất nước và ở mỗi điạ phương la ̣i có mô ̣t sản phẩ m đă ̣c
trưng cho từng vùng: miề n bắ c có nước mắ m Cát Hải , miề n trung có Phan Thiế t còn miề n nam
thì có Phú Quốc.
Nước mắ m hấ p dẫn mo ̣i người bởi hương vi ̣đâ ̣m đà và có giá trị dinh dưỡng cao . Ngoài
viê ̣c sử du ̣ng như mô ̣t loa ̣i nước chấ m thì người ta còn sử du ̣ng nước mắ m để cung cấ p năng
lươ ̣ng ta ̣m thời, dùng cho việc đi đêm lạnh hoặc lặn sâu dưới nước.
Nước mắ m truyề n thố ng có rấ t nhiề u sản phẩ m

có chất lượng tố t đã chứng minh đươ ̣c

thương hiê ̣u, tuy nhiên thời gian sản xuấ t la ̣i dài kèm theo đô ̣ đa ̣m chưa đươ ̣c cao . Với sự phát
triể n của công nghê ̣, yêu cầ u về sản phẩ m nước mắ m có đô ̣ đa ̣m cao đươ ̣c đă ̣t ra . Đã có nhiề u
cá nhân, tổ chức nghiên cứu phát triể n để nâng cao hàm lươ ̣ng đa ̣m cho nước mắ m

và đã có

nhiề u thành công đáng kể . Hiê ̣n nay phương pháp cô đă ̣c chân không đã đươ ̣c ứng du ̣ng vào
quá trình nâng cao hàm lượng đạm cho nước mắm . Đây là mô ̣t kỹ thuâ ̣t tiên tiế n , có nhiều ưu
điể m hơn các kỹ thuâ ̣t đó là thời gian thực hiê ̣n nhanh , hiê ̣u quả cao , nước mắ m sán phẩ m có
đô ̣ đa ̣m cao hơn các phương pháp khác . Cô đă ̣c chân không ở áp suấ t thấ p có nhiê ̣t đô ̣ sôi
thấ p, đảm bảo sự tổ n thấ t dinh dưỡng , các chất bay hơi là thấp nhất , sản phẩ m không thay đổ i
nhiề u.
2.

Mục tiêu đồ án
Nghiên cứu xác đinh
̣ chế đô ̣ công nghê ̣ cô đă ̣c chân không để nâng cao hàm lươ ̣ng đa ̣m

của nước mắm để tạo ra sản phẩm nước mắm cao đạm . Tính toán thiết kế được thiết bị cô đặc
chân không dựa theo chế đô ̣ công nghê ̣ đã xác đinh.
̣
3.

Nô ̣i dung đồ án
- Tổ ng quan về nước mắ m, nghiên cứu thành phầ n hoá học của nước mắm.
- Nghiên cứu các biế n đổ i của nước mắ m trong quá trình cô đă ̣c chân không.
xviii


- Thiế t bi ̣và công nghê ̣ xử lý để nâng cao hàm lươ ̣ng đa ̣m cho nước mắ m .
- Thiế t kế dây chuyề n thiế t bi ̣cô đă ̣c chân không 500 lít/mẻ
- Xây dựng quy triǹ h quy triǹ h công nghê ̣
4.

Ý nghĩa khoa học

Xây dựng đươ ̣c quy triǹ h cô đă ̣c chân không nước mắ m , làm cơ sở lý luận phân tích các
yế u tố ảnh hưởng tới quá trình nâng cao hàm lượng đạm nước mắm bằng cô đặc chân không.
Làm cơ sở, nền tảng cho việc nghiên cô đă ̣c chân không các loại thực phẩm như nước
mía, nước rau quả….
5.

Ý nghĩa thực tiễn
Tạo ra sản phẩm nước mắ m cao đa ̣m b ằng phương pháp mới, sản phẩm có giá trị dinh

dưỡng cao được sử dụng thay thế cho sản phẩm nước mắ m có hàm lượng đạm thấp. Đồng
thời, sản phẩm nước mắ m cô đă ̣c chân không sẽ tăng thời gian bảo quản, giảm chi phí năng

lượng, giảm chi phí vận chuyển. Do đó, sản phẩm có thể xuất khẩu, giới thiệu được với bạn bè
thế giới.

xix


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

Giới thiêụ về nƣớc mắ m
Nước mắ m là sản phẩ m truyề n thố ng của người Viê ̣t Nam đươ ̣c lên men từ các loại cá .

Nước mắ m có giá tri ̣dinh dưỡng cao vì nó chứa khá đầ y đủ các loa ̣i acid amin không thay thế
và có vị thơm ngon đặc biệt . Nghề sản xuấ t nước mắ m đươ ̣c hiǹ h thành từ rấ t lâu đời , tồ n ta ̣i
và phát triển cho tới ngày nay . Xuất xứ của nước mắ m Viê ̣t Nam từ trước tới nay chưa có tài
liê ̣u nào ghi chép la ̣i.
Nước ta có bờ biể n dài và vùng biển rộng lớn , nằ m trong vùng khí hâ ̣u nhiê ̣t đới có rấ t
nhiề u loa ̣i cá sinh số ng với trữ lươ ̣ng lớn nên có mô ̣t nguồ n nguyên liê ̣u dồ i dào cho nghề làm
nước mắ m ở các tỉnh ven biể n .Ở nước ta từ Bắc tới Nam, đâu đâu cũng có nhưng thương hiệu
nước mắm nổi tiếng, trong đó, có thể kể đến nước mắm Cát Hải, Sa Huỳnh, Nha Trang, Phan
Thiết, Phú Quốc….Hiện nay trên thị trường đã xuất hiện nhiều loại nước mắm khác nhau, với
những thương hiệu nổi tiếng như nước mắm Chinsu, nước mắm Long Vân…. Mỗi loại nước
mắm lại có một cách làm khác nhau, một bí quyết riêng. Bên cạnh sản phẩm nước mắm truyền
thống thì ngày nay nước mắm còn được sản xuất bằng niều phương pháp mới trên những dây
chuyền hiện đại. Ở Phan Thiết nước mắm được làm từ những con cá nục cho ra nước mắm
chất lượng với độ đạm cao nhờ cá nhiều thịt, tuy nhiên, sử dụng loại cá này thì thời gian phân
hủy lâu và sinh nhiều khí ammoniac. Trong khi đó, nước mắm Khánh Hòa sản xuất nước mắm
chủ yếu từ cá cơm, ít mỡ nên cho ra loại mắm thơm ngon do cá phân hủy nhanh. Nổi tiếng
nhất phải kể đến nước mắm Phú Quốc, nước mắm nơi đây được rất nhiều người ưa chuộng
không chỉ trong nước mà cả ngoài nước và đã trở thành thương hiệu nổi tiếng khắp nơi.

1.2.

Nguyên liệu sản xuất nƣớc mắm
Nguyên liệu chính để sản xuất nước mắm là cá và muối ăn.

1.2.1. Các loại cá
Cá là nguyên liệu chính quyết định đến chất lượng nước mắm. Do đó, lựa chọn loại cá
phù hợp thì sẽ cho ra những giọt nước mắm ngon nhất. Có thể sử dụng cá nước mặn lẫn nước
ngọt để làm nguyên liệu sản xuất nước mắm. Tất cả các loại cá nước mặn có thể làm nước
mắm, tuy nhiên người ta thường sử dụng một số loại cá như sau:
1