Nghiên cứu quy trình tái xử lý chitin mịn của công ty cổ phần việt nam food

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-----------------

TRƯƠNG TÔN PHƯƠNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁI XỬ LÝ CHITIN MỊN
CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN VIỆT NAM FOOD

NHA TRANG - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-----------------

TRƯƠNG TÔN PHƯƠNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁI XỬ LÝ CHITIN MỊN
CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN VIỆT NAM FOOD

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
PGS.TS TRANG SĨ TRUNG

ThS. NGUYỄN CÔNG MINH

NHA TRANG - 2017


i

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi đã nhận nhiều sự giúp đỡ động
viên từ giáo viên hướng dẫn cùng một số thầy cô trong Khoa Công Nghệ thực Phẩm
cán bộ phòng thí nghiệm, bạn bè và gia đình đã ủng hộ và giúp tôi hoàn thành đề tài
này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trang Sĩ Trung, người Thầy đã tận
tình hướng dẫn chỉ dạy cho tôi những kinh nghiệm quý báu để tôi thực hiện tốt đề tài
tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ nhiệt tình của ThS. Nguyễn
Công Minh đã hết lòng hướng dẫn nhiệt tình dạy bảo, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi
thực hiện đề tài này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến công ty Cổ phần Việt Nam Food đã cung cấp chitin
mịn phục vụ cho nghiên cứu xử lý hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã tạo mọi điều kiện về
vật chất và tinh thần cho tôi trong suốt thời gian học và tham gia thực hiện đồ án tốt
nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn.

Nha Trang tháng 7 năm 2017
Sinh viên thực hiên

Trương Tôn Phương

ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..................................................................... v
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ...................................................................................... 3
1.1.

Tổng quan về tài liệu Chitin – Chitosan ........................................................ 3

1.1.1.

Cấu trúc hóa họcvà tính chất chitin ........................................................ 4

1.1.2.

Cấu tạo của chitosan và tính chất của Chitosan...................................... 6

1.2.

Ứng dụng Chitin –Chitosan ........................................................................... 7

1.2.1.

Trong công nghệ thực phẩm ................................................................... 7

1.2.2.

Trong nông nghiệp và thủy sản .............................................................. 7

1.2.3.

Trong công nghệ xử lý môi trường ......................................................... 8

1.2.4.

Ứng dụng một số công nghiệp khác ....................................................... 8

1.3.

Công nghệ sản xuất chitin-chitosan. .............................................................. 8

CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 15
2.1.

Đối tượngnghiên cứu ................................................................................... 15

2.2.

Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................ 17

2.2.1.

Sơ đồ bố trí nghiên cứu tổng quát ......................................................... 17

2.2.2.

Nghiên cứu ảnh hưởng của NaOH đến chất lượng chitin sau xử lý ..... 18

2.2.3.
xử lý

Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch HCl đến chất lượng chitin sau khi
23

2.3.

Phương pháp phân tích. ............................................................................... 26

2.4.

Phương pháp xử lí số liệu. ........................................................................... 27

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ................................. 28
3.1.

Thành phần hóa học của Chitin. .................................................................. 28

3.2.

Nghiên cứu điều kiện khử protein chitin mịn bằng NaOH. ........................ 29

3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến khả năng khử protein
cho chitin mịn ..................................................................................................... 29
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý NaOH đến khả năng khử
protein chitin mịn ............................................................................................... 30

iii

3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ chitin mịn/dung dịch NaOH đến chất
lượng chitin sau khi xử lý ................................................................................... 32
3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý NaOH đến chất lượng chitin
sau khi xử lý ....................................................................................................... 33
3.3.

Nghiên cứu điều kiện khử khoáng chitin bằng dung dịch HCl ................... 35

3.3.1.
xử lý

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ HCl đến chất lượng chitin sau khi
............................................................................................................... 35

3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ngâm HCl đến chất lượng chitin
sau khi xử lý ....................................................................................................... 37
3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ giữa chitin mịn/dung dịch HCl đến chất
lượng chitin......................................................................................................... 38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 45


iv

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Thành phần hóa học của chitin mịn ..........................................................28

Bảng 3.2. Kết quả đánh giá chất lượng chitin trước và sau xử lý. ............................41
Bảng 3.3. Bảng đánh giá chất lượng chitosan (1) và chitosan (2) ............................42


v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Cấu tạo chitin. .............................................................................................4
Hình 1.2. Cấu tạo của chitosan....................................................................................6
Hình 1.3. quy trình sản xuất chitin-chitosan chung ....................................................9
Hình 1.4. Chitoan và glucosamine tạo từ quá trình deacetyl và sự thủy phân chitin10
Hình 1.5. Quy trình của Đỗ Minh Phụng trường Đại Học Nha Trang. ....................11
Hình 1.6. quy trình sản xuất chitin – chitosan của Trang Sĩ Trung, Đại học Nha Trang
(2006). .......................................................................................................................12
Hình 1.7. Quy trình sản xuất chitin bằng enzyme flavourzyme theo phương pháp hóa
học kết hợp sinh học ( Trang Sĩ Trung và cộng sự 2007). ........................................13
Hình 1.8. Quy trình thu nhận chitin từ phế liệu tôm kết hợp xử lý nhiệt và tẩy màu.
...................................................................................................................................14
Hình 2.1. Quy trình sản xuất tại nhà máy. ................................................................15
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát..............................................................17
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu chế độ khử protein............................18
Hình.2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chạy theo nồng độ NaOH....................................19
Hình 2.6.Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo thời gian ngâm NaOH ..................................20
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nhiệt độ ủ đến chất lượng chitin..........................22
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khử khoáng tổng quát..........................................23
Hình 2.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ HCl đến chất lượng
chitin ..........................................................................................................................24
Hình 2.11. Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo thời gian xử lý dung dịch HCl ..................25
Hình 2.12.Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo tỷ lệ chitin mịn/dung dịch HCl...................26

Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất khử protein và hàm lượng
protein còn lại trong chitin mịn sau xử lý. ................................................................29
Hình 3.2.Ảnh hưởng của thời gian xử lý NaOH đến hiệu suất khử protein và hàm
lượng protein còn lại trong chitin mịn ......................................................................31


vi

Hình 3.3.Ảnh hưởng của tỷ lệ chitin mịn/dung dịch NaOH đến hiệu suất khử protein
và hàm lượng protein còn lại trong chitin mịn ..........................................................32
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ dung dịch NaOH đến hiệu suất khử protein và
hàm lượng protein còn lại trong chitin mịn ..............................................................34
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến hiệu suất khử khoángvà hàm lượng
khoáng còn lại trong chitin mịn ................................................................................35
Hình.3.6. Ảnh hưởng của thời gian xử lý HCl đến hiệu suất khử khoángvà hàm lượng
khoáng còn lại trong chitin mịn ................................................................................37
Hình.3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ chitin mịn/dung dịch HCl đến hiệu suất khử khoáng
và hàm lượng khoáng còn lại trong chitin mịn .........................................................38
Hình 3.8. Quy trình sản xuất dự kiến ........................................................................39
Hình 3.9. Quy trình sản xuất chitosan từ chitin ........................................................41


1

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết đề tài.
Chế biến phế liệu thành các sản phẩm giá trị gia tăng là một lĩnh vực đang được
quan tâm phát triển theo hướng nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, sản xuất sản
phẩm mới, ứng dụng sản xuất sạch hơn hạn chế ô nhiễm nhằm góp phần phát triển

bền vững sản xuất công nghiệp.
Theo Hiệp Hội Chế Biến & Xuất Khẩu Thủy Sản Việt Nam năm 2016, xuất
khẩu tôm đã bắt đầu đà hồi phục do nhu cầu tiêu thụ tăng từ các thị trường chủ lực
như Hoa Kỳ, EU, Trung Quốc trong khi tồn kho giảm, giá tôm thế giới tăng do nguồn
cung từ một số nước sản xuất chính như Ecuador, Thái Lan… sụt giảm do dịch bệnh.
Kim ngạch xuất khẩu tôm năm 2016 đạt 3,13 tỷ USD, tăng 7,0% so với năm 2015,
Theo ước tính, lượng phế liệu tôm khoảng hơn 200.000 tấn/năm, trong đó có khoảng
120.000 tấn đầu, vỏ tôm và đây là nguồn nguyên liệu dồi dào cho sản xuất
chitin/chitosan cũng là vấn đề thách thức cho công tác xử lý môi trường.
Hiện nay có nhiều nhà máy thu mua phế liệu tôm nhằm mục đích sản xuất thức
ăn cho gia cầm, dùng làm phân bón cho lúa.... tuy nhiên công nghệ sản xuất còn thô
sơ, lạc hậu. Với lợi thế về nguồn nguyên liệu và hệ thống thiết bị máy móc, công nghệ
công ty cổ phần Việt Nam Food (VNF) là công ty chuyên về xử lý phế liệu thủy sản
để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng như SSE (Soluble Shrimp Extract), chitin,
chitosan. Bên cạnh quy trình sản xuất SSE hiện tại, VNF đang phải thải ra một lượng
xác bã (chitin mịn) khá lớn với lượng trung bình đạt 500kg/ ngày, chitin mịn thu hồi
có chất lượng kém, màu ngà nâu, hàm lượng protein và khoáng cao không đáp ứng
yêu cầu về chất lượng cho chitin thương mại. Từ những lý do trên, đề tài: “Nghiên
cứu quy trình tái xử lý chitin mịn của công ty Cổ phần Việt Nam Food” được
tiến hành.


2

Mục tiêu của đề tài:
Nghiên cứu chế độ tái xử lí chitin mịn thành sản phẩm chitosan.
Nội dung của đề tài:
-

Phân tích chất lượng của chitin mịn

Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện tái xử lý protein cho chitin mịn bằng
NaOH
Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện tái xử lý khoáng cho chitin mịn bằng HCl
Đề xuất quy trình tái xử lý chitin mịn
Ý nghĩa của đề tài:
Kết quả của đề tài có ý nghĩa lớn trong quá trình sản xuất của công ty.
Phạm vi nghiên cứu:
Chitin mịn sản xuất bằng phương pháp hóa học.


3

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

1.1.

Tổng quan về tài liệu Chitin – Chitosan
Chitin có cấu trúc giống như cellose và có thể xem là một trong những dẫn

xuất của cellulose với nhóm acetamido thay vào vị trí nhóm OH ở cacbon số 2 của
vòng pyranose. Chitin đóng vai trò là thành phần tạo nên độ cứng của thành tế bào
của nấm và vỏ giáp xác. Chitin phân bố rộng rã trong lớp vỏ sâu bọ và giáp xác và
chitin của được tìm thấy trong vi sinh vật. Chitin được chiết xuất lần đầu tiên vào
năm 1811 bởi nhà dược hóa học người Pháp Henri Braconnot từ nấm [7].
Chitin tồn tại trong tự nhiên ở dạng rắn, có cấu trúc thuộc họ polysaccharide.
Do đó, các phương pháp xác định tính chất, phương pháp nhận dạng hay các phương
pháp hóa học làm biến tính chitin cũng như việc sử dụng và lựa chọn các phương
pháp để ứng dụng vào chitin gặp nhiều khó khăn.
Trong tự nhiên chitin tồn tại cả trong thực vật và động vật. Trong động vật
chitin là thành phần cấu trúc quan trọng của vỏ bao của một số động vật không xương

sống như côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác, giun tròn. Chitin được coi là chất tạo xương
hữu cơ chính ở động vật không xương sống, còn trong thực vật chitin có trong vách
tế bào của nấm và một số loài tảo chlorophyceae. Chitin tồn tại trong tự nhiên ở dạng
tinh thể và có cấu trúc gồm nhiều phân tử được nối với nhau bằng cầu nối hydro và
tạo thành một hệ thống dạng sợi ít nhiều có tổ chức. Trong tự nhiên rất ít gặp dạng
tồn tại tự do của chitin, nó liên kết dưới dạng phức hợp chitin-protein, chitin với các
hợp chất hữu cơ khi tồn tại như thế chitin có sự đề kháng đối với các chất thủy phân
hóa học và enzyme do đó, nó gây khó khăn cho việc tách chiết và tinh chế. Tùy thuộc
vào đặc tính của cơ thể và sự thay đổi từng giai đoạn sinh lý mà trong cùng một loài
mà người ta có thể thấy sự thay đổi về hàm lượng cũng như chất lượng của chitin.
Nhưng hiện nay các công trình nghiên cứu về chitin- chitosan chỉ bắt nguồn chính từ
nguyên liệu vỏ tôm. Hàm lượng chitin có trong vỏ tôm, cua ghẹ, mai mực khá cao
chiếm từ 14 - 35% so với trọng lượng khô. Với các công trình nghiên cứu về hàm


4

lượng chitin đã chứng minh trong vỏ tôm co chứa đến 27% so với trọng lượng chất
khô [3].
1.1.1. Cấu trúc hóa họcvà tính chất chitin
Chitin là nguồn polysacharide nhiều thứ 2 sau cellulose do đó đóng vai trong
quan trọng trong sinh giới [14]. Chitin là polymer hữu cơ ít tồn tại ở dạng tự do trong
tự nhiên mà chitin tồn tại dạng liên kết với protein, canxi cacbonat và nhiều hợp chất
hữu cơ dạng phức khác nên làm khó khăn cho việc tách chiết. Chitin được hình thành
từ các đơn phân N-acetyl-β-glucosamin liên kết với nhau thông qua liên kết β-1,4glucozid [11]. Chitin có mặt trong thành phần cấu tạo nên vỏ của một số loài động
vật như tôm, cua, ghẹ, mai mực và một số loài nấm [18].
a. Cấu trúc hóa học của chitin

Hình 1.1. Cấu tạo chitin.
Công thức phân tử: (C8H13O5)n

Phân tử lượng : M = (203,19)n
Trong đó n phụ thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu:
-

Đối với tôm hùm : n = 700÷800

-

Đối với cua : n = 500÷600

-

Đối với tôm thẻ: n = 400÷500
Chitin được chia thành 3 dạng tồn tại trong tự nhiên: α-chitin, β-chitin, γ-

chitin. Trong đó α-chitin được chiết xuất từ nguyên liệu vỏ tôm, mai cua. Còn β-chitin
được chiết rút từ mai mực [6].


5

-

α-chitin: Có cách mạch sắp xếp song song và ngược chiều nhau. Mạch chitin
này có độ rắn chắc và độ rắn phân tử cao nhất.

-

β-chitin: mạch chitin có độ rắn thấp so với α-chitin, có tính hydrat hóa cao, các
mạch sắp xếp song song cùng chiều nhau.

-

γ-chitin: có 2 mạch song song sắp xếp cùng chiều thì có mạch ngược chiều.

Trong tự nhiên α-chitin tồn tại nhiều và thường có độ rắn cao. Trong khi β-chitin, γchitin với tính chất của mạch nên có tính chất dai dẻo.
b. Tính chất của chitin
Theo nhà nghiên cứu Urbanczyk và cộng sự 1997 đã chỉ ra rằng chitin có màu
trắng có cấu trúc chặt chẽ và có liên kết trong và liên kết phân tử mạnh thông qua
nhóm hydroxyl và acetamide nên chitin không tan trong nước, kiềm, acid loãng và
dung môi hữu cơ như ete, rượu [12].
Chitin khó hòa tan thuốc thử schweizei sapranora. Điều này cho thấy có thể
do nhóm acetamide (-NHCOCH3) ngăn cản sự tạo thành phức chất cần thiết. Đối với
các chất oxy hóa khử như thuốc tím (KMnO4), oxy già H2O2, nước Javen NaClO hay
Ca(ClO)2…chitin lại có tính chất ổn định nên dựa vào tính chất này để khử màu chitin
bằng các chất oxy hóa trên [4].
Chitin hòa tan được trong các dung dịch đậm đặc nóng của muối Thioxianat
Liti (LiSCN), muối Thioxianat Canxi Ca(SCN)2 tạo thành dung dịch keo. Chitin còn
hòa tan được trong các acid HCl, H3PO4 đậm đặc và dimethylacetamide chứa 5%
lithium chloride.
Khi đun nóng trong dung dịch HCl đậm đặc thì chitin sẽ bị phân hủy hoàn
thoàn thành 88,5% D-Glucosamin và 11,5% acid acetic, quá trình thủy phân bắt đầu
xảy ra ở mối nối Glucoside, sau đó là sự loại bỏ nhóm acetyl (-CO-CH3).
(C32H54N4O21) x + 2(H2O)->(C28H50N4O19) x + 2(CH2-COOH) x
Khi đun nóng chitin trong dung dịch NaOH đậm đặc thì chitin sẽ bị mất gốc
acetyl tạo thành chitosan. Chitin + nNaOH (đậm đặc) -> Chitosan + nCH3COONa
Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng: λ = 884 ÷ 890 µm.


6

c. Chitin mịn ( xác chitin ):
Chitin mịn là khái niệm rất mới và được thu hồi từ công đoạn nghiền lọc trong
quá trình sản xuất sản phẩm dịch đầu tôm của công ty Cổ phần Việt Nam Food toàn
bộ quy trình sản xuất thể hiện Hình 2.1.. Vì là sản phẩm được tận dụng thu hồi nên
chitin mịn có chất lượng thấp so với các loại chitin thông thường. Với hàm lượng
protein, khoáng cao màu sắc ngà nâu trạng thái vụn được thể hiện trong Bảng 3.2 và
không đạt yêu cầu để sản xuất chitin thương mại.
1.1.2. Cấu tạo của chitosan và tính chất của Chitosan.
a. Cấu tạo của chitosan
Chitosan là một polysaccharide mạch thẳng bao gồm các phân tử Dglucosamine liên kết với nhau bằng liên kết 1,4 glucozide. Các liên kết này khi ta xử
lý bằng kiềm, acid, tác nhân oxy hóa và các enzyme thủy phân đều bị cắt đứt tạo
thành các sản phẩm khác nhau. Chitosan là chất rắn, xốp nhẹ, dạng bột có màu trắng
ngà, không mùi, không vị ở dạng vảy có màu trắng trong hoặc màu hơi vàng.
Công thức phân tử của chitosan: [C6H11N]n .
Phân tử lượng trung bình của chitosan: M= (161,07)n

Hình 1.2. Cấu tạo của chitosan.


7

b. Tính chất của Chitosan.
Chitosan mang tính kiềm nhẹ, không hòa tan trong nước, kiềm nhưng hòa tan
trong acid loãng ( pH=6÷6.5 ) sẽ tạo thành dung dịch keo nhớt trong suốt hơi sền sện.
Chitosan khi hòa tan trong dung dịch acid acetic loãng sẽ tạo thành dung dịch keo
dương, chính vì thế keo chitosan không kết tủa với ion dương. Chitosan tác dụng với
I2 trog môi trường acid sunfuric cho phản ứng lên màu tím. Đây là phản ứng dùng
trong phân tích định tính chitosan. Ngoài ra tính chất của chitosan như khả năng như
hút nước, khả năng hấp phụ chất màu, kim loại, kết dính với chất béo, kháng khuẩn,

kháng nấm, mang DNA, phụ thuộc rất lớn vào độ deacetyl hóa.
1.2.

Ứng dụng Chitin –Chitosan

1.2.1. Trong công nghệ thực phẩm
Chitosan có khả năng tạo màng rất tốt và màng chitosan là màng bán thấm do
đó, có thể thay đổi các chất khí trong môi trường bảo quản làm hạn chế biến nâu, hạn
chế mất nước, hao hụt khối lượng của quả sau thời gian bảo quản trong một số loại
trái cây: vải, táo, xoài, thanh long cắt lát... Mặt khác màng chitosan có tính chất kháng
khuẩn, kháng nấm nên sự hư hỏng rau quả, thịt, cá, xúc xích do vi sinh vật giảm đi.
Theo nghiên cứu việc kết hợp chitosan với màng PE cũng mang lại hiệu quả rất tốt
trong việc chống mất nước và làm giảm cường độ hô hấp của quả na. Ngoài ra
chitosan dùng là chất trợ lắng, làm trong trong công nghệ sản xuất nước quả và rượu.
Theo nghiên cứu Roller và Covill, 1999; Rhoades và Roller, 2000 chứng minh được
rằng với chitosan 0.3g/ lít nước quả có tác dụng ức chế hoàn toàn nấm mốc trong
nước táo sau 13 ngày bảo quản [19].
1.2.2. Trong nông nghiệp và thủy sản
Trong nông nghiệp chitosan dùng để bảo quản quả, hạt giống mang lại hiểu
quả cảo, dùng làm thuốc kích thích sinh trưởng cho cây lúa, cây công nghiệp, cây ăn
quả, cây cảnh...


8

Trong thủy sản chitosan dùng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực nuôi trồng thủy
sản. Chitin và chitosan dùng để phối trộn vào thức cho tôm và cá để kích thích sinh
trưởng, tăng miễn dịch và cải thiện môi trường môi trường ao nuôi. Tại trường Đại
Học Nha Trang theo kết quả nghiên cứu của Trung và Phượng, 2005; Phượng và cộng
sự, 2008 đã cho thấy chitosan cũng được ứng dụng làm màng bao, làm chất kết dính

để làm tăng độ ổn định của thức ăn tôm. Từ đó giúp làm giảm độ phân rã thức ăn khi
vào môi trường nước làm giảm tối đa sự ô nhiễm môi trường [5].
1.2.3. Trong công nghệ xử lý môi trường
Chitosan được ứng dụng khá phổ biến trong môi trường nhờ khả năng hấp
phụ, tạo phức với các ion kim loại (Pb, Hg, Cd, Fe, Cu...) các chất màu, khả năng keo
tụ, tạo bông rất tốt với các chất hữu cơ. Do đó, chitosan được sử dụng như là một
trong tác nhân chính để xử lý nước thải [13], [15].
1.2.4. Ứng dụng một số công nghiệp khác
Trong công nghiệp dệt: Chitosan có thể dùng để hồ vải cố định hình in hoa
và chitosan có thể thay thế hồ tinh bột. Vải được ngâm chitosan thì bền trong kiềm,
bề mặt đẹp chịu được sợ co xát làm vải chịu nước, không bắt lửa.
Trong công nghiệp giấy: Chitosan có tác dụng làm tăng độ bền cho giấy khi
ta cho vào 1% chitosan vào trong giấy sẽ làm cho giấy có độ bền khi ẩm ướt, tăng độ
nét khi in. Ngoài ra chitin, chitosan còn một số ứng dụng khác nữa.
1.3.

Công nghệ sản xuất chitin-chitosan.
Hiện này để sản xuất chitin từ phế liệu thủy sản có thể dùng phương pháp hóa

học, phương pháp sinh học hoặc có thể kết hợp cả phương pháp hóa học và sinh học.
Phần lớn các quy trình sản xuất trong nước hay ngoài nước đều sản xuất phương pháp
hóa học bởi vì ưu điểm nhanh, đơn giản, dễ thực hiện phù hợp với sản xuất quy mô
lớn. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm khi sử dụng thì nhược điểm của phương
pháp hóa học là vấn đề ô nhiểm môi trường, ăn mòn thiết bị, sản phẩm chitin, chitosan
có độ nhớt thấp, có phân tử lượng thấp.


9

Đối với một quy trình sản xuất hóa học bao gồm các công đoạn như khử

protein, khử khoáng, tẩy màu kết hợp phơi dưới ánh nắng mặt trời tạo thành chitin.
Chitosan được sản xuất từ chitin qua quá trình tách nhóm acetyl (deacetylation). Tất
cả quá trình đều sử dụng hóa chất để xử lý theo quy trình Hình 1.3.

Hình 1.3. quy trình sản xuất chitin-chitosan chung
Công đoạn khử khoáng: Trong chitin có nhiều thành phần khoáng như CaCO3
và một ít muối Ca2(PO4)3 việc khử khoáng bằng acid HCl, H2SO4. Thông thường
trong quá trình khử khoáng thì vẫn dùng HCl bởi vì theo cơ chế sau:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
Ca3(PO4)2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2H3PO4
Những muối này tan vô hạn trong nước và được rửa trôi trong công đoạn rửa.
Còn đối với khi dùng acid H2SO4 để khử khoáng tạo thành các muối khó tan ngâm
nước chậm.
Công đoạn khử protein: Sau công doạn khử khoáng chitin tiếp tục được khử
protein bằng NaOH theo cơ chế: Protein -------> acid amin + peptid -----> hòa tan vào


10

dịch rửa. Phản ứng tạo ra xà phòng có tác dụng tẩy rửa và hấp thụ chất màu trong
nguyên liệu.
Công đoạn khử màu: Chitin sau khi khử khoáng và khử protein để đảm bảo có
chất lượng cảm quan tốt thì phải cần khử màu. Theo một số nghiên cứu ở công đoạn
khử màu hóa chất thường dùng H2O2, NaOCl, quá trình khử màu đi đôi với quá trình
cắt mạch tùy vào từng loai nguyên liệu mà có chế độ khử màu thích hợp ví dụ như
xương mực với cấu trúc trắng trong thì cần trải qua công đoạn khử khoáng, khử
protein còn công đoạn khử màu chỉ cần phơi nắng cũng giúp làm chitin có chất lượng
tốt không cần công đoạn tẩy màu. Còn đối với nguyên liệu đầu vỏ tôm thì bên trong
vỏ có nhiều sắc tố nên cần phải có công đoạn tẩy màu giúp loại bỏ các sắc tố bên
trong vỏ tôm ra.

Deacetylation: quá trình xử lý tách nhóm acetyl ra khỏi chitin thành chitosan

Hình 1.4. Chitoan và glucosamine tạo từ quá trình deacetyl và sự thủy phân chitin


11

Quá trinh khử acetyl trong chitin thành chitosan bằng NaOH hoặc KOH đậm
đặc ở nồng độ 40 – 50%, nhiệt độ 40-100oC có thể là cao hơn. Tùy vào yêu cầu của
sản phẩm mà có chế độ deacetyl thích hợp. Ngoài ra co thể sử dụng acid HCl để thủy
phân chitin tạo thành glucosamine được úng dụng trong y học.
Một số quy trình hóa học sản xuất chitin-chitosan.
Quy trình của Đỗ Minh Phụng – trường Đại Học Nha Trang 1980 [6]

Hình 1.5. Quy trình của Đỗ Minh Phụng trường Đại Học Nha Trang.
Sản phẩm chitosan trắng cao nhưng lượng hóa chất sử dụng ở nồng độ cao,
thời gian xử lý dài làm ảnh hưởng đến chất lượng của chitosan, thời gian sản xuất kéo
dài tốn nhiều nhân công.


12

Quy trình sản xuất chitin và chitosan của Trang Sĩ Trung, Đại học Nha Trang
(2006). [6]

Hình 1.6. quy trình sản xuất chitin – chitosan của Trang Sĩ Trung, Đại học
Nha Trang (2006).
Trong quy trình xử lý protein, khoáng lượng hóa chất sử dụng thấp, thời gian
xử lý ngắn so với quy trình trên. Sản phẩm chitosan có màu sắc đẹp, hàm lượng
protein, khoáng còn lại thấp.

13

Quy trình sử dụng enzyme flavourzyme trong công nghệ sản xuất chitin từ phế
liệu tôm ( Trang Sĩ Trung và cộng sự, 2007). [6]

Hình 1.7. Quy trình sản xuất chitin bằng enzyme flavourzyme theo phương pháp
hóa học kết hợp sinh học ( Trang Sĩ Trung và cộng sự 2007).
Có nhiều nghiên cứu sử dụng enzyme protesae trong việc thủy phân protein
trong quá trình sản xuất chitin từ phế liệu thủy sản. Tuy nhiên, các nghiên cứu này
chỉ áp dụng quy mô nhỏ tại các phòng thí nghiệm, đang được nghiên cứu hoàn thiện
quy trình hơn.


14

Quy trình thu nhận chitin từ phế liệu tôm bằng kết hợp xử lý nhiệt và tẩy màu
[1].
Chitin mịn
Khử protein:
NaOH 3%, 12h, 70oC
Rửa trung tính
Khử khoáng:
HCl 4%, 10h, 50oC,
Rửa trung tính
tẩy màu: H2O2 0.5%, 12h,
1/15
Rửa trung tính, làm khô
chitin

Deacetyl
Rửa trung tính, làm khô
Chitosan

Hình 1.8. Quy trình thu nhận chitin từ phế liệu tôm kết hợp xử lý nhiệt và tẩy màu.
Sản phẩm có màu sáng trắng ngà có chất lượng cao do quá trình xử lý khoáng,
protein ở nồng độ thấp, thời gian ngắn. Sản phẩm có hàm lượng khoáng, protein còn
lại thấp đạt yêu cầu với chitin kỹ thuật.


15

CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Chitin mịn là sản phẩm được thu hồi từ quá trình sản xuất dịch tôm thủy phân
(SSE) và chitin tại công ty Cổ Phần Việt Nam Food theo quy trình được trình bày
trong Hình 2.1.
Đầu vỏ tôm

ép

Bã

Dịch ép thủy phân
HCl 8%

Trộn đều

Xác sau lọc

1

Nghiền lọc 2mm

Dịch lọc
Chitin mịn
Thủy phân 12-24h /
RT
Rửa nước
Cô đặc 70 độ C, 1216h

Xử lí NaOH 1%

Xác sau lọc
2

Nghiền lọc 0.8 mm

Dich lọc

Xác sau lọc
3

Nghiền lọc, 0.4 mm
Dich lọc ( SSE)
Soluble shrimp extraction

Hình 2.1. Quy trình sản xuất tại nhà máy.

Sản xuất chitin

Sản xuất
chitosan


16

Nguyên liệu đầu vỏ tôm được đi qua hệ thống nghiền lọc thu được dịch lọc có
lẫn một phần xác ép (chân, râu, đuôi, vỏ tôm) và bã đầu vỏ tôm. Phần bã sẽ được sản
xuất chitin – chitosan, phần dịch lọc được thủy phân trong dung dịch HCl. Sản phẩm
sau khi thủy phân được đưa vào máy lọc, tách với kích thước lỗ sàng 2mm. Sản phẩm
của quá trình lọc, tách bao gồm dịch lọc và xác sau khi lọc (1).
Dịch sau khi lọc được thủy phân ở nhiệt độ phòng trong khoảng thời gian 12
-24 giờ. Kết thúc quá trình thủy phân đem dịch lọc được cô đặc ở nhiệt độ 700C, trong
thời gian 12 - 16 giờ. Dịch sau cô đặc được lọc qua máy lọc có kích thước lỗ sàng đạt
0.8 mm. Sản phẩm sau khi dịch lọc và xác sau khi lọc (2). Phần dịch lọc được tiếp
tục lọc ở máy lọc ở kích thước 0.4 mm để tách dịch lọc và xác lọc. Sản phẩm cuối
cùng của quy trình là SSE (soluble shrimp extraction) và xác sau khi lọc (3). Phần
xác sau khi lọc (1), (2),(3) được trộn đều được xử lý bằng NaOH 1% của quá trình
sản xuất chitin –chitosan ở quá trình trên để xử lý. Sau khi xử lý đem đi rửa cho đến
pH =7, và phơi có sản phẩm chitin mịn. Mẫu chitin mịn được đóng gói gửi về phòng
thí nghiệm của trường Đại Học Nha Trang để nghiên cứu xử lý.


17

2.2.

Phương pháp nghiên cứu.

2.2.1. Sơ đồ bố trí nghiên cứu tổng quát

Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát.
Trong quá trình khử protein, 1kg chitin mịn được ngâm chiết với dung dịch
NaOH (0 - 4%) ở nhiệt độ phòng, 70oC, 90oC, trong 4-14 giờ với tỷ lệ chitin mịn/dung
dịch là 1/7.5, 1/10, 1/12.5, 1/15, 1/20. Sau quá trình khử protein: Chitin mịn được tiếp
tục nghiên cứu quá trình khử khoáng, nguyên liệu được ngâm với dung dịch HCl (0,
1, 2, 3, 4%) ở nhiệt độ thường trong 4-12 giờ với tỷ lệ chitin mịn/dung dịch 1/7.5,
1/10, 1/12.5, 1/15 (w/v).
Sau quá trình khử khoáng và khử protein, chitin được tẩy màu bằng H2O2 0.5%
trong 12 giờ ở nhiệt độ thường với tỷ lệ 1/15 [3].