Thiết kế nhà máy sản xuất chitin và dịch đạm thủy phân từ phế liệu vỏ tôm với năng suất 50 tấn nguyên liệungày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CHITIN VÀ DỊCH
ĐẠM THỦY PHÂN TỪ PHẾ LIỆU VỎ TÔM VỚI NĂNG
SUẤT 50 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY

Người hướng dẫn: TS. LÊ LÝ THÙY TRÂM
Sinh viên thực hiện: MAI THỊ MỸ DUYÊN
Số thẻ sinh viên: 107120246
Lớp: 12SH

Đà Nẵng, 5/2017

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

1


LỜI NĨI ĐẦU VÀ CẢM ƠN
Trong q trình hơn 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự
giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ bộ mơn. Qua đây, em xin
bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến cô là TS. Lê Lý Thùy Trâm, người đã tận
tình hướng dẫn, dìu dắt và giúp đỡ em trong suốt q trình hồn thành đồ án, giúp em

có nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong việc thiết kế nhà máy.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cơ khoa Hóa – Trường Đại học Bách
Khoa Đại học Đà Nẵng đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt 5 năm học vừa qua,
giúp em có cơ sở lý thuyết, tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.Vốn
kiến thức tiếp thu được trong q trình học là hành trang q báu cho cơng việc trong
tương lại.
Cuối cùng, em xin cảm ơn những người thân trong gia đình và bạn vè đã tạo điều
kiện, động viên, giúp đỡ em cả về vật chất và tinh thần để em có thể hồn thành xong
đồ án tốt nghiệp này.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu đó!
Trân trọng!
Đà Nẵng, ngày 19 tháng 05 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Mai Thị Mỹ Duyên

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

2


CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là của riêng em dựa trên sự nghiên cứu,
tìm hiểu từ các số liệu thực tế và được thực hiện theo đúng sự chỉ dẫn của giáo viên
hướng dẫn. Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn từ các nguồn tài
liệu nằm trong danh mục tài liệu tham khảo.
Sinh viên thực hiện

Mai Thị Mỹ Duyên

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

3


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN ......................................................................................... 1
CAM ĐOAN ................................................................................................................... 3
MỤC LỤC ....................................................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ 9
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... 10
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 11
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ-KỸ THUẬT ...................................................... 12
1.1. Đặc điểm tự nhiên .................................................................................................. 12
1.1.1. Địa lý tự nhiên[23] .............................................................................................. 12
1.1.2. Khí hậu[23].......................................................................................................... 12
1.1.3. Hướng gió[27] ..................................................................................................... 13
1.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu .................................................................................. 13
1.3. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu ................................................................. 13
1.4. Nguồn cung cấp nước ............................................................................................. 13
1.5. Thoát nước và xử lí nước thải ................................................................................ 14
1.6. Hệ thống giao thơng vận tải ................................................................................... 14
1.7. Nguồn nhân lực và thị trường tiêu thụ ................................................................... 14
1.8. Khả năng tiêu thụ sản phẩm ................................................................................... 14
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 15
2.1. Tổng quan về Chitin ............................................................................................... 15

2.1.1. Giới thiệu về Chitin ............................................................................................. 15
2.1.2. Cấu trúc hóa học, tính chất hóa học của Chitin................................................... 15
2.1.3. Ứng dụng của Chitin ........................................................................................... 18
2.1.4. Nguồn thu nhận Chitin ........................................................................................ 20
2.2. Phương pháp sản xuất Chitin từ vỏ tôm ................................................................. 20
2.2.1. Tổng quan về phế liệu vỏ tôm ............................................................................. 20
2.2.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất Chitin ............................................................ 21
2.2.3. Công nghệ sản xuất Chitin .................................................................................. 22
2.3. Tổng quan về quá trình thủy phân .......................................................................... 25
2.3.1. Quá trình thủy phân ............................................................................................. 25
2.3.2. Các phương pháp thủy phân protein[10]............................................................. 26
2.3.3. Ứng dụng của dịch thủy phân protein[10] .......................................................... 27
2.4. Phương pháp sản xuất dịch đạm thủy phân từ vỏ tơm ........................................... 27
2.4.1. Tình hình nghiên cứu dịch thủy phân protein ..................................................... 27
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

4


2.4.2. Công nghệ sản xuất dịch đạm thủy phân .............................................................29
2.5. Tổng quan về enzyme Protesae [26] ......................................................................30
2.5.1. Tổng quan về enzyme Papain[25] .......................................................................30
2.5.2. Tổng quan về enzyme Alcalsase[30] ...................................................................31
2.6. Kết luận...................................................................................................................32
CHƯƠNG 3: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ......................................33
3.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ ......................................................................................33
3.2. Thuyết minh quy trình sản xuất Chitin ...................................................................34
3.2.1. Nhận nguyên liệu .................................................................................................34

3.2.2. Ép vỏ tôm.............................................................................................................34
3.2.3. Nghiền .................................................................................................................34
3.2.4. Rửa trung tính 1 ...................................................................................................35
3.2.5. Lọc lần 1 ..............................................................................................................35
3.2.6. Giai đoạn khử protein ..........................................................................................35
3.2.7. Ly tâm 1 ...............................................................................................................35
3.2.8. Rửa trung tính 2 ...................................................................................................35
3.2.9. Lọc lần 2 ..............................................................................................................36
3.2.10. Giai đoạn khử khống........................................................................................36
3.2.11. Ly tâm 2 .............................................................................................................36
3.2.12. Rửa trung tính 3 .................................................................................................36
3.2.13. Lọc 3 ..................................................................................................................36
3.2.14. Tẩy màu .............................................................................................................36
3.2.15. Rửa trung tính 4 .................................................................................................37
3.2.16. Sấy .....................................................................................................................37
3.2.17. Bao gói và lưu kho ............................................................................................38
3.3. Thuyết minh quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân .............................................38
3.3.1. Tiếp nhận nguyên liệu. ........................................................................................38
3.3.2. Thủy phân dịch ép ...............................................................................................38
3.3.3. Cô đặc và bổ sung chất bảo quản ........................................................................39
3.3.5. Đóng chai, dán nhãn và lưu kho ..........................................................................39
CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ............................................................40
4.1. Lập kế hoạch sản xuất ............................................................................................40
4.2. Chọn các thơng số ban đầu .....................................................................................40
4.3. Tính toán hao hụt ....................................................................................................40
4.3.1. Hao hụt vận chuyển .............................................................................................40
4.3.2. Hao hụt chất khô ..................................................................................................41
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

5


4.3.3 Hao hụt ẩm ........................................................................................................... 41
4.3.4. Một số công thức sử dụng ................................................................................... 42
4.4. Tính cân bằng vật chất của từng công đoạn ........................................................... 42
4.4.1. Công đoạn nhận nguyên liệu ............................................................................... 42
4.4.2. Cơng đoạn ép ....................................................................................................... 43
4.4.3. Tính tốn quy trình sản xuất Chitin ..................................................................... 43
4.4.4. Tính tốn quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân ............................................... 53
CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ .................................................................. 57
5.1. Cách chọn và tính tốn ........................................................................................... 57
5.1.1. Chọn thiết bị[13] ................................................................................................. 57
5.1.2. Tính tốn thiết bị[13]........................................................................................... 57
5.2. Tính thiết bị ............................................................................................................ 57
5.2.1. Cân xe ô tô ........................................................................................................... 57
5.2.2. Máy ép trục vít .................................................................................................... 58
5.2.3. Máy nghiền .......................................................................................................... 59
5.2.4. Thiết bị rửa thùng quay ....................................................................................... 60
5.2.5. Thiết bị lọc........................................................................................................... 61
5.2.6. Thiết bị khử protein ............................................................................................. 62
5.2.7. Thiết bị khử khoáng ............................................................................................ 63
5.2.8. Thiết bị ly tâm ..................................................................................................... 64
5.2.9. Thiết bị tẩy màu................................................................................................... 65
5.2.10. Thiết bị sấy ........................................................................................................ 66
5.2.11. Băng tải làm mát ............................................................................................... 67
5.2.12. Thiết bị bao gói ................................................................................................. 67
5.2.13. Thùng chứa ........................................................................................................ 68
5.2.14. Tính Bunke ........................................................................................................ 70

5.2.15. Thiết bị thủy phân dịch ép tôm.......................................................................... 73
5.2.16. Thiết bị cơ đặc ................................................................................................... 73
5.2.17. Thiết bị rót chai ................................................................................................. 74
5.2.18. Thiết bị dán nhãn và in date .............................................................................. 75
5.2.19. Băng tải.............................................................................................................. 76
5.2.20. Vít tải ................................................................................................................. 77
5.2.21. Băng tải định lượng ........................................................................................... 78
5.2.22. Gàu tải ............................................................................................................... 78
5.2.23. Xe xúc nguyên liệu ............................................................................................ 79
5.2.24. Bơm ................................................................................................................... 79
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

6


5.3. Tổng kết thiết bị......................................................................................................81
CHƯƠNG 6: TÍNH TỔ CHỨC ....................................................................................83
6.1. Sơ đồ tổ chức nhà máy ...........................................................................................83
6.2. Tổ chức lao động của nhà máy ...............................................................................83
6.3. Nhân lực của nhà máy ............................................................................................84
6.3.1. Nhân viên làm việc theo giờ hành chính .............................................................84
6.3.2 Nhân viên làm việc theo ca ..................................................................................84
CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG .................................................................................86
7.1. Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy .....................................................................86
7.2. Các hạng mục cơng trình ........................................................................................86
7.2.1. Phân xưởng sản xuất chính ..................................................................................86
7.2.2. Kho chứa hóa chất ...............................................................................................86
7.2.3. Kho chứa thành phầm ..........................................................................................87

7.2.4. Kho chai và túi .....................................................................................................88
7.2.5 Khu hành chính .....................................................................................................88
7.2.6. Nhà để xe .............................................................................................................88
7.2.7. Gara oto ...............................................................................................................88
7.2.8. Nhà thường trực bảo vệ .......................................................................................88
7.2.9. Nhà sinh hoạt .......................................................................................................89
7.2.10. Tháp nước ..........................................................................................................89
7.2.11. Trạm phát điện dự phòng ..................................................................................90
7.2.12. Trạm biến áp ......................................................................................................90
7.2.13. Nhà nồi hơi ........................................................................................................90
7.2.14. Kho nhiên liệu ...................................................................................................90
7.2.15. Nhà ăn ................................................................................................................90
7.2.16. Khu cung cấp và xử lí nước ...............................................................................91
7.2.17. Khu xử lí nước thải ............................................................................................91
7.2.18. Phân xưởng cơ điện ...........................................................................................91
7.2.19. Trạm cân ............................................................................................................91
7.2.20. Khu đất mở rộng ................................................................................................ 91
7.2.21. Bãi tập kết nguyên liệu ......................................................................................91
7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy .............................................................................93
7.3.1. Diện tích khu đất .................................................................................................93
7.3.2. Tính hệ số sử dụng Ksd ........................................................................................93
CHƯƠNG 8: TÍNH NĂNG LƯỢNG ...........................................................................95
8.1. Tính hơi ..................................................................................................................95
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

7

8.1.1. Máy sấy băng tải ................................................................................................. 95
8.1.2. Lượng nhiệt cho thiết bị khử protein................................................................... 99
8.1.3. Thiết bị cô đặc ................................................................................................... 100
8.1.4. Lượng hơi cần cung cấp cho nhà máy............................................................... 100
8.1.5. Lượng hơi vệ sinh, tổn thất vào các mục đích khác .......................................... 100
8.1.6. Tính và chọn nồi hơi ......................................................................................... 100
8.2. Tính nhiên liệu ..................................................................................................... 101
8.3. Tính cấp thốt nước .............................................................................................. 102
8.3.1. Cấp nước ........................................................................................................... 102
8.3.2. Thoát nước......................................................................................................... 103
CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM .......................................... 104
9.1. Kiểm tra nguyên liệu đầu vào .............................................................................. 104
9.1.1. Vỏ tôm nguyên liệu ........................................................................................... 104
9.1.2. Hóa chất & Enzyme .......................................................................................... 104
9.1.3. Bao bì ................................................................................................................ 104
9.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất .......................................................................... 104
9.2.1. Thiết bị ép và thiết bị nghiền ............................................................................. 104
9.2.2. Khử protein........................................................................................................ 105
9.2.3. Khử khoáng ....................................................................................................... 105
9.2.4. Sấy ..................................................................................................................... 105
9.2.5. Đóng gói sản phẩm ............................................................................................ 105
9.2.6. Cơ đặc ................................................................................................................ 105
9.3. Kiểm tra sản phẩm................................................................................................ 105
9.3.1. Chitin ................................................................................................................. 105
9.3.2. Dịch đạm thủy phân .......................................................................................... 106
CHƯƠNG 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP ........................ 107
10.1. An tồn lao động ................................................................................................ 107
10.1.1. Các nguyên nhân chủ yếu gây tai nạn trong quá trình sản xuất ...................... 107
10.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động ..................................................... 107
10.1.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ..................................................... 108

10.2. Vệ sinh xí nghiệp................................................................................................ 109
10.2.1. Vệ sinh cá nhân của cơng nhân ....................................................................... 109
10.2.2. Vệ sinh máy móc, thiết bị................................................................................ 109
10.2.3. Vệ sinh xí nghiệp............................................................................................. 109
10.2.4. Xử lý nước thải ................................................................................................ 109
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 111
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

8


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Vị trí khu dịch vụ thủy sản Đà Nẵng ..............................................................14
Hình 2.1 Vỏ tơm và Chitin ............................................................................................15
Hình 2.2 Sắp xếp các mạch trong phân tử chitin ...........................................................16
Hình 2.3 Cơng thức cấu tạo của Chitin .........................................................................16
Hình 2.4 Phản ứng tạo Chitosan từ Chitin ....................................................................17
Hình 2.5 Phản ứng tạo Glucosamin từ Chitin ...............................................................17
Hình 2.6 Sơ đồ quy trình sản xuất Chitin theo phương pháp hóa học ..........................23
Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ thu nhận Chitin bằng phương pháp sử dụng enzyme của
PGS-TS Trần Thị Luyến ...............................................................................................25
Hình 3.1 Quy trình sản xuất Chitin và dịch đạm thủy phân từ tôm ..............................33
Hình 3.2 Máy ép trục vít................................................................................................ 34
Hình 3.3 Hình vẽ thiết bị tẩy màu .................................................................................37
Hình 3.4 Thiết bị sấy băng tải nhiều tầng ......................................................................38
Hình 5.1 Cân ơ tơ ...........................................................................................................58
Hình 5.2. Máy ép trục vít...............................................................................................59
Hình 5.3 Máy nghiền .....................................................................................................60

Hình 5.4 Máy rửa lồng quay ..........................................................................................60
Hình 5.5 Thiết bị lọc ......................................................................................................62
Hình 5.6 Bể phản ứng bằng thép khơng gỉ ....................................................................63
Hình 5.7 Thiết bị ly tâm liên tục....................................................................................65
Hình 5.8 Lưới lọc nước inox .........................................................................................66
Hình 5.9 Máy sấy băng tải nhiều tầng ...........................................................................67
Hình 5.10 Băng tải làm mát ...........................................................................................67
Hình 5.11 Thiết bị bao gói .............................................................................................68
Hình 5.12 Thiết bị thùng chứa .......................................................................................68
Hình 5.13 Bunke ............................................................................................................70
Hình 5.14 Thiết bị cơ đặc tuần hồn..............................................................................74
Hình 5.15 Máy chiết rót 2 trong 1 .................................................................................75
Hình 5.16 Máy dán nhãn ...............................................................................................76
Hình 5.17 Băng tải cao su..............................................................................................77
Hình 5.18 Vít tải ............................................................................................................77
Hình 5.19 Tủ điều khiển và kết cấu cơ khí của phần băng tải định lượng ....................78
Hình 5.20 Gàu tải...........................................................................................................79
Hình 5.21. Xe xúc lật .....................................................................................................79
Hình 5.22 Máy bơm.......................................................................................................80
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

9


DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1 Thành phần hóa học cơ bản của vỏ tôm thẻ chân trắng [6] ........................... 40
Bảng 4.2 Bảng tổng kết hao hụt qua các công đoạn trong sản xuất Chitin................... 41
Bảng 4.3 Tỷ lệ hao hụt vận chuyển qua các công đoạn trong ....................................... 41

sản xuất dịch đạm thủy phân ......................................................................................... 42
Bảng 4.4 Bảng tổng kết nguyên liệu ............................................................................. 55
Bảng 4.5 Bảng tổng kết bán thành phẩm qua các giai đoạn của công đoạn sản xuất
Chitin ............................................................................................................................. 55
Bảng 4.6 Bảng tổng kết bán thành phẩm qua các giai đoạn của công đoạn sản xuất dịch
đạm thủy phân ............................................................................................................... 56
Bảng 5.1 Bảng tổng kết chọn bơm ................................................................................ 80
Bảng 5.2 Tổng kết các bể, thùng chứa trong dây chuyền sản xuất ............................... 81
Bảng 5.3 Bảng tổng kết các thiết bị trong dây chuyền sản xuất ................................... 82
Bảng 6.1 Nhân viên tham gia sản xuất trong phân xưởng ............................................ 84
Bảng 6.2 Nhân viên làm việc gián tiếp ......................................................................... 85
Bảng 7.1 Bảng kích thước các cơng trình xây dựng tồn nhà máy ............................... 92
Bảng 8.1 Bảng thông số trạng thái của thiết bị ............................................................. 96
Bảng 8.2 Bảng thông số của không khí qua calorife trước khi vào máy sấy ................ 96
Bảng 8.3 Thơng số của khơng khí sau khi sấy .............................................................. 97
Bảng 8.4 Bảng tổng kết lượng hơi sử dụng................................................................. 100
Bảng 8.5 Bảng lượng nước dùng cho các công đoạn .................................................. 103
Bảng 9.1 Chỉ tiêu Chitin thành phẩm .......................................................................... 105

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

10


MỞ ĐẦU

Giáp xác là nguồn nguyên liệu thủy sản dồi dào chiếm 1/3 tổng sản lượng
nguyên liệu thủy sản ở Việt Nam. Trong công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu, tỷ

lệ cơ cấu các mặt hàng đông lạnh từ giáp xác chiếm từ 70 – 80% công suất chế biến.
Hàng năm các nhà máy chế biến đã thải bỏ một lượng phế liệu giáp xác khá lớn
khoảng 70000 tấn/năm [1].
Theo ước tính, có khoảng 65% sinh khối của tơm có thể ăn được, phần cịn lại
được loại bỏ như chất thải (đầu ngực và bộ xương ngoài). Tuy nhiên lượng phế thải đó
chứa nhiều protein, chất màu, Chitin, nên là nguồn sản xuất Chitin phong phú và quan
trọng.
Chitin là polymer thiên nhiên đang được ứng dụng nhiều trong y học, dược
phẩm, xử lý nước thải, sản xuất Chitosan. Chính vì vậy cần có biện pháp xử lý và thu
hồi Chitin. Cho đến nay việc thu hồi Chitin từ các phế thải thủy sản đã mang lại những
kết quả khả quan và có triển vọng về bảo vệ mơi trường cũng như mang lại hiệu quả
kinh tế.
Hiện nay có hai phương pháp sản xuất Chitin chính đó là phương pháp hóa học
và phương pháp sinh học. Phương pháp hóa học tuy mang lại kết quả nhanh hơn
nhưng lại gây ảnh hưởng đến chất lượng Chitin hơn so với phương pháp sinh học,
đồng thời nước thải của phương pháp hóa học cũng gây ảnh hưởng đến mơi trường.
Trong khi đó, phương pháp sinh học giúp đem lại sản phẩm Chitin chất lượng cao hơn,
không gây ảnh hưởng đến môi trường.
Bên cạnh đó, Min-Soo Heu và cộng sự [21] đã chỉ ra rằng dịch thủy phân
protein từ phế liệu tơm có chứa thành phần acid amin khá cao và có giá trị về mặt sinh
học. Vì vậy, việc tận thu dịch protein từ phế liệu tơm là rất cần thiết, vì khơng những
vừa nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mà cịn góp phần khuyến khích cải tiến
cơng nghệ sản xuất Chitin ở Việt Nam theo hướng thân thiện với môi trường.
Xuất phát từ những vấn đề trên, em quyết định chọn đề tài “Thiết kế nhà máy
sản xuất Chitin và dịch đạm thủy phân từ phế liệu vỏ tôm với năng suất 50 tấn nguyên
liệu/ngày”. Nhằm tiếp thu những tiến bộ khoa học trong việc thiết kế nhà máy sản xuất
Chitin và dịch đạm thủy phân thân thiện với môi trường và đạt năng suất cao.

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

11


CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ-KỸ THUẬT

1.1. Đặc điểm tự nhiên
1.1.1. Địa lý tự nhiên[23]
Thành phố Đà Nẵng gồm vùng đất liền và vùng quần đảo trên biển Đông. Vùng
đất liền nằm ở 15055' đến 16014' vĩ độ Bắc, 107018' đến 108020' kinh độ Đông, Bắc
giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế, Tây và Nam giáp tỉnh Quảng Nam, Đông giáp Biển Đơng.
Vùng biển gồm quần đảo Hồng Sa nằm ở 15045’ đến 17015’ vĩ độ Bắc, 1110 đến 1130
kinh độ Đông, cách đảo Lý Sơn (thuộc tỉnh Quảng Ngãi, Việt Nam) khoảng 120 hải lý
về phía Nam.
Nằm ở vào trung độ của đất nước, trên trục giao thông Bắc - Nam về đường bộ,
đường sắt, đường biển và đường hàng khơng, cách Thủ đơ Hà Nội 764km về phía Bắc,
cách thành phố Hồ Chí Minh 964 km về phía Nam. Ngồi ra, Đà Nẵng cịn là trung
điểm của 4 di sản văn hố thế giới nổi tiếng là cố đơ Huế, Phố cổ Hội An, Thánh địa
Mỹ Sơn và Rừng quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng.
Trong phạm vi khu vực và quốc tế, thành phố Đà Nẵng là một trong những cửa
ngõ quan trọng ra biển của Tây Nguyên và các nước Lào, Campuchia, Thái Lan,
Myanma đến các nước vùng Đông Bắc Á thông qua Hành lang kinh tế Đông Tây với
điểm kết thúc là Cảng biển Tiên Sa. Nằm ngay trên một trong những tuyến đường biển
và đường hàng khơng quốc tế, thành phố Đà Nẵng có một vị trí địa lý đặc biệt thuận
lợi cho sự phát triển nhanh chóng và bền vững.
Thành phố Đà Nẵng có diện tích tự nhiên là 1.283,42 km2; trong đó, các quận nội
thành chiếm diện tích 241,51 km2, các huyện ngoại thành chiếm diện tích 1.041,91
km2.
1.1.2. Khí hậu[23]

Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít
biến động. Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và
miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam. Mỗi năm có 2 mùa
rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7,
thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đơng nhưng khơng đậm và khơng kéo dài.
Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9°C; cao nhất vào các tháng 6, 7, 8,
trung bình từ 28-30°C; thấp nhất vào các tháng 12, 1, 2, trung bình từ 18-23°C. Riêng
vùng rừng núi Bà Nà ở độ cao gần 1.500m, nhiệt độ trung bình khoảng 20°C.
Độ ẩm khơng khí trung bình là 83,4%; cao nhất vào các tháng 10, 11, trung bình
từ 85,67 - 87,67%; thấp nhất vào các tháng 6, 7, trung bình từ 76,67 - 77,33%.
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

12


Lượng mưa trung bình hàng năm là 2.504,57 mm/năm; lượng mưa cao nhất vào các
tháng 10, 11, trung bình từ 550 - 1.000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng 1, 2, 3, 4,
trung bình từ 23-40 mm/tháng.
Số giờ nắng bình quân trong năm là 2.156,2 giờ; nhiều nhất là vào tháng 5, 6,
trung bình từ 234 đến 277 giờ/tháng; ít nhất là vào tháng 11, 12, trung bình từ 69 đến
165 giờ/tháng.
1.1.3. Hướng gió[27]
Trong các tháng mùa nóng (IV,V, VI) hướng gió chủ đạo nổi trội là hướng Đơng
(tần suất 10%) và Nam (~7%). Gió Tây Nam gây khơ nóng cũng xuất hiện, tần suất
khoảng 5%, từ tháng IV đến tháng VIII, tuy đã yếu hơn so với vùng Bình Trị Thiên.
Do thành phố nằm kề với biển nên gió đất, gió biển xảy ra hàng ngày, có ảnh
hưởng rất tốt cho tiện nghi nhiệt và sức khoẻ.
Trong ba tháng mùa lạnh (XII, I, II) gió hướng Bắc vẫn chiếm ưu thế, tuy nhiên

nhiệt độ của nó đã tăng lên rõ rệt, khơng cịn gây giá lạnh như các địa phương ở phía
Bắc đèo Hải Vân. Gió Đơng và Tây Bắc có tần suất xấp xỉ nhau (khoảng 10%) cịn gió
Bắc Tây Bắc tần suất nhỏ hơn.
1.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu
Nhà máy chủ yếu sử dụng nguồn nguyên liệu là vỏ tôm. Vỏ tôm được nhập về
nhà máy từ các công ty chế biến thủy sản trong khu vực như:
+ Công ty Chế biến và Xuất nhập khẩu thuỷ sản Thọ Quang.
+ Công ty Cổ phần Thuỷ sản Nam Ô.
+ Công ty Cổ phần Thuỷ sản Đà Nẵng.
+ Công ty Cổ phần Thủy sản và Thương mại Thuận Phước.
+ Cơng ty Cổ phần XNK Thuỷ sản miền Trung.
Đó là những công ty gần với địa điểm xây dựng nhà máy, tiết kiệm chi phí vận
chuyển nguyên liệu.
1.3. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu
Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp
riêng. Dịng điện nhà máy sử dụng có hiệu điện thế 220V. Ngồi ra, để đảm bảo q
trình dẫn xuất được liên tục, nhà máy có trang bị thêm máy phát điện dự phòng.
Lượng hơi đốt cung cấp cho phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhà máy.
Các loại nhiên liệu như dầu FO dùng cho lò hơi, xăng dùng cho ôtô,… được mua từ
trạm xăng dầu trong địa bàn thành phố.
1.4. Nguồn cung cấp nước
Nước được lấy từ hệ thống cấp nước thành phố, sau khi qua hệ thống xử lý của
nhà máy, đạt tiêu chuẩn mới được đưa vào sản xuất.
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

13

1.5. Thốt nước và xử lí nước thải
Tồn bộ nước thải của nhà máy sau khi qua hệ thống xử lý của nhà máy được
thải vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.
1.6. Hệ thống giao thông vận tải
Vị trí địa lí của thành phố Đà Nẵng cũng như sự phát triển của cơ sở hạ tầng giao
thông rất thuận lợi cho việc nhập, vận chuyển nguyên liệu cũng như tiêu thụ sản phẩm
theo các đường bộ, đường hàng không, đường biển.
1.7. Nguồn nhân lực và thị trường tiêu thụ
Đà Nẵng là một thành phố khá năng động và đang thu hút rất nhiều lao động trẻ.
Đây là một thị trường rộng lớn và đầy tiềm năng của các nhà sản xuất. Đặc biệt, với
tuyến hành lang Đông Tây mà Đà Nẵng là điểm cuối của tuyến đường, thị trường sẽ
tiếp tục mở rộng đến Myanma, Thái Lan, Lào, mở ra cơ hội lớn cho các nhà đầu tư.
Ngoài ra, thành phố còn tiếp nhận nguồn nhân lực từ các vùng lân cận nên sẽ
giảm được chi phí thuê nhân công. Đội ngũ cán bộ khoa học kĩ thuật và quản lý nhà
máy sẽ tiếp nhận từ các trường Đại học.
Thị trường tiêu thụ được chọn là thị trường cả nước và hướng đến xuất khẩu sang
các nước trong khu vực, đặc biệt là khu vực Đông Nam Á.
1.8. Khả năng tiêu thụ sản phẩm
Chitin là một sản phẩm có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y học, xử lý
nước thải, công nghiệp nhuộm, giấy, mỹ phẩm, thực
phẩm, dược phẩm,… Do đó khả năng tiêu thụ nội địa
được đảm bảo, tương lai hướng tới các nước trong khu
vực. Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ là những nước nhập
khẩu chính Chitin từ Việt Nam để tinh chế lại và sản
xuất Chitosan.
Kết luận: Với những điều kiện thuận lợi trên, em
quyết định đặt nhà máy sản xuất Chitin và dịch đạm
thủy phân từ phế liệu vỏ tôm với năng suất 50 tấn
nguyên liệu/ngày tại Khu công nghiệp Dịch vụ Thủy
Sản Đà Nẵng. Khu cơng nghiệp có tổng diện tích là

77,3 ha, nằm tại Phường Thọ Quang, Quận Sơn Trà,
thành phố Đà Nẵng.

SVTH: Mai Thị Mỹ Dun

Hình 1.1 Vị trí khu dịch vụ
thủy sản Đà Nẵng

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

14


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về Chitin
2.1.1. Giới thiệu về Chitin
Chitin là polymer hữu cơ phổ biến trong thiên nhiên, sau Cellulose [5].
Về mặt lịch sử, Chitin được Braconot phát hiện đầu tiên vào năm 1821, trong cặn
dịch chiết một lồi nấm. Ơng đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ nguồn gốc
của nó. Năm 1823, Odier phân lập được một chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi là
Chitin hay “chiton”, tiếng Hy Lạp có nghĩa là “vỏ giáp”, nhưng ơng khơng phát hiện ra
sự có mặt của Nito trong đó. Cuối cùng cả Odier và Braconot đều đi đến kết luận
Chitin có dạng cơng thức giống cellulose.
Những cơng trình đầu tiên ở Nga, liên quan đến việc điều chế Chitin được thực
hiện dưới sự chỉ đạo của Viện sĩ P.Sorugin những năm 1934-1935. Các thử nghiệm sử
dụng Chitosan được F.Cadov thực hiện năm 1941.
Hiện nay nhằm mục đích phát triển các nghiên cứu về Chitin/Chitosan ở Nga có
Hiệp hội liên bang về Chitin (The Russian chitin society), được thành lập từ năm 2000
[4].

Hình 2.1 Vỏ tơm và Chitin
2.1.2. Cấu trúc hóa học, tính chất hóa học của Chitin
2.1.2.1. Cấu trúc hóa học Chitin
Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta đã chứng minh được chitin tồn tại ở
ba dạng cấu hình: α, β, γ – chitin.
Các dạng này của Chitin chỉ khác nhau do sự sắp xếp về hướng của mỗi mắt xích
(N-acetyl-D-Glucosamin) trong mạch. Có thể biểu diễn mỗi mắt xích này bằng mũi tên

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

15


sao cho phần đầu của mũi tên chỉ nhóm –CH2OH, phần đi chỉ nhóm –NHCOCH3,
thì các cấu trúc α, β, γ- chitin được mơ tả như sau:

Hình 2.2 Sắp xếp các mạch trong phân tử chitin
α - chitin có cấu trúc các mạch được sắp xếp ngược chiều nhau đều đặn, nên
ngoài liên kết hydro trong một lớp và hệ chuỗi, nó cịn có liên kết hydro giữa các lớp
do các chuỗi thuộc lớp kề nhau nên rất bền vững. Do các mắt xích sắp xếp đảo chiều,
xen kẽ thuận lợi về mặt không gian và năng lượng. Đây cũng là dạng phổ biến trong tự
nhiên.
β, γ - chitin do mắt xích ghép với nhau theo kiểu song song (β - chitin) và hai
song song một ngược chiều (γ - chitin), giữa các lớp khơng có loại liên kết hydro.
Dạng β - chitin cũng có thể chuyển sang dạng α - chitin nhờ q trình axetyl hóa cho
cấu trúc tinh thể bền vững hơn.
Qua nghiên cứu về sự thủy phân chitin bằng enzyme hay axit HCl đậm đặc thì

người ta thấy rằng Chitin có cấu trúc là một polymer được tạo thành từ các đơn vị NAcetyl-β-D-Glucosamin liên kết với nhau bởi liên kết -1,4 glucoside.
Công thức cấu tạo của chitin:
Công thức phân tử: [C8H13O5N]n
Phân tử lượng: Mchitin = (203,09)n [20].

Hình 2.3 Cơng thức cấu tạo của Chitin
Liên kết -1,4 glucoside của mỗi mắt xích cấu tạo nằm lệch nhau một góc 1800
tạo nên mạch xoắn. Liên kết này kém bền, dễ bị cắt đứt bởi tác nhân ion H+ của acid.
Sự có mặt của nhóm amino trong Chitin làm cho chúng có những đặc tính sinh học
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

16


chuyên biệt và có thể tham gia các phản ứng đặc trưng. Chitin là polymer có những
tính chất xác định, bao hàm cả khả năng bị phân hủy bởi vi sinh vật và có hoạt tính
sinh học. Nên Chitin cịn được quan tâm nghiên cứu như một loại vật liệu chức năng
đặc biệt mới.
Điều khác biệt của Chitin so với các polysaccharide khác là phân tử Chitin tích
điện dương mạnh, nó giúp cho Chitin tạo ra liên kết với các phân tử mang điện tích âm
trên bề mặt.
Trong mỗi nguyên liệu khác nhau thì Chitin có sự khác biệt về thành phần cấu
tạo và hàm lượng Chitin khác nhau [3] .
2.1.2.2. Tính chất hóa học của Chitin
Chitin có màu trắng hay màu trắng phớt hồng, dạng vảy hoặc dạng bột, không
mùi, không vị, không tan trong nước, trong môi trường kiềm, acid lỗng và các dung
mơi hữu cơ như ete, rượu… nhưng tan trong dung dịch đặc nóng của muối thioxianat
canxi (Ca(SCN)2) tạo thành dung dịch keo.

Chitin có khả năng hấp thu tia hồng ngoại có bước sóng 884 – 890 cm-1.
Chitin tương đối ổn định với các chất oxy hóa khử như thuốc tím (KMnO4), oxy
già (H2O2), nước javen (NaOCl – NaCl)…, lợi dụng tính chất này mà người ta sử dụng
các chất oxy hóa trên để khử màu cho Chitin.
Khi đun nóng trong dung dịch NaOH đậm đặc (40 – 50%), ở nhiệt độ cao thì
Chitin sẽ bị mất gốc acetyl tạo thành Chitosan:

Hình 2.4 Phản ứng tạo Chitosan từ Chitin
Lợi dụng tính chất này người ta điều chế ra Chitosan – chất có nhiều ứng dụng
trong cơng nghiệp thực phẩm (màng bao gói, bảo quản thực phẩm), là chất trung gian
điều chế ra Glucosamine có nhiều tác dụng trong y học.
Khi đun nóng trong acid HCl đậm đặc, ở nhiệt độ cao thì Chitin sẽ bị cắt mạch
thu được Glucosamine:

Hình 2.5 Phản ứng tạo Glucosamin từ Chitin

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

17


Lợi dụng tính chất này người ta điều chế ra Glucosamine là một loại thuốc có tác
dụng chống thối hóa khớp [2].
2.1.3. Ứng dụng của Chitin
Khả năng ứng dụng của Chitin thường thấp hơn so với các dẫn xuất của nó như
Chitosan, Glucosamin, vì vậy Chitin thường được sử dụng để điều chế các dẫn xuất
của nó. Chitosan là một chất có nhiều đặc tính hóa học thích hợp nên được nghiên cứu
sử dụng trong nhiều ngành lĩnh vực.

2.1.3.1. Trong y học
Chitin và Chitosan là nguyên liệu sản xuất thuốc điều trị bỏng, viêm loét dạ dày,
hạ cholesterol, trị béo phì, giảm đau, chống đơng tụ máu, tăng sức đề kháng, chữa
xương khớp và chống được cả bệnh ung thư.
Tác nhân hạ cholesterol: Chitosan có chức năng hạ cholesterol trong ruột động
vật. Người ta đã tiến hành thí nghiệm với thỏ và thấy khi được cho ăn thức ăn giàu
cholesterol 0.9% trong 39 ngày, lượng cholesterol huyết thanh tăng từ 79 lên 650 mg/
kg thể trọng. Trong trường hợp với khẩu phần ăn như trên nhưng bổ sung 2%
Chitosan, lượng cholesterol huyết thanh chỉ tăng khoảng 300 mg/kg thể trọng, trong đó
lượng cholesterol có ích (HDL – cholesterol) giảm khơng đáng kể. Và từ lâu, một số
chuyên gia ở Trung tâm Huyết học thuộc Viện Hàn lâm Y học Nga cũng đã phát hiện
Chitosan có thể ngăn chặn sự phát triển của chứng nhồi máu cơ tim và bệnh đột quỵ
Điều trị béo phì: Khi vào đường tiêu hóa, Chitosan có khả năng bao các hạt cầu
béo và kéo chúng thải ra ngồi theo (động vật khơng tiêu hóa Chitosan) nhờ đó nó
được ứng dụng làm thuốc giảm béo.
Các vật liệu y sinh học và dược phẩm: Chitin và các dẫn xuất được sử dụng như
những vật liệu y sinh học hay vật liệu để bao gói các loại thuốc tan chậm. Film
Chitosan bao thuốc cũng có cơng dụng như các dạng con nhộng thương phẩm và được
sử dụng như vật liệu dùng để cấy giải phóng chậm các loại thuốc chống ung thư.
Chitosan cũng được đưa vào công thức các loại thuốc uống làm gia tăng sự hấp thu
của thuốc vào máu.
Vật liệu vá vết thương: Các vết thương ở mơ động, thực vật có thể được bao bằng
một tấm màng hay một miếng xốp Chitin và Chitosan dạng bơng hoặc dạng bột mịn.
Các vết thương cũng có thể được trị liệu bằng các dung dịch hay kem Chitin và
Chitosan. Kết quả là sự phát triển của các tế bào ở vùng mơ bị thương được kích thích,
Chitinase và lysozyme được tăng cường dẫn đến mau lành vết thương và hạn chế
nhiễm trùng. Tại cuộc chiến Iraq vừa qua, Mỹ cũng đã sử dụng loại băng cứu thương
kiểu mới, kỹ thuật cao, có thành phần cấu tạo bởi chất Chitosan. So với các loại băng

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

18


thường, tốc độ cầm máu, tính sát khuẩn và thời gian lành mơ khi sử dụng loại băng
này có hiệu quả hơn gấp nhiều lần.
Chữa bệnh khớp: Hiện nay, loại thuốc chữa khớp làm từ vỏ tơm có tên
Glucosamin đang được sử dụng rộng rãi. So với các sản phẩm cùng loại thì
Glucosamin có ưu thế hơn, vì được sản xuất từ nguồn vỏ tôm tự nhiên nên sản phẩm ít
gây tác dụng phụ, không độc hại và không bị rối loạn tiêu hố cho người bệnh (điều
này có ý nghĩa rất quan trọng). Nước Mỹ đã tiêu thụ được hơn 1 tỷ viên nang
Glucosamin. Những năm gần đây, loại thuốc chữa khớp này còn đựợc sử dụng rộng rãi
ở nhiều nước trong đó có Việt Nam [18].
2.1.3.2. Trong nơng nghiệp
Làm phân bón rau sạch: Chitin và Chitosan chủ yếu được bón ở dạng bột, dạng
miếng hay dạng dung dịch vào đất nông nghiệp hay môi trường nuôi cấy lỏng. Ngồi
ra dung dịch Chitosan có thể được phun lên lá cây [4].
Thuốc bảo vệ thực vật: Theo danh mục thuốc bảo vệ thực vật Việt Nam hiện nay,
có khoảng 20 sản phẩm đăng ký với hoạt chất là Chitosan. Hiện nay Chitosan được
đăng ký để phòng trừ các loại dịch hại như sương mai hại bắp cải; đạo ôn trên lúa;
tuyến trùng trên cà rốt, cải xanh, bầu bí, cà phê; héo rũ cà chua; thối nhũn cho hành;
thuốc kích thích sinh trưởng cho cà chua, lúa, mía, chè; thán thư trên ớt…[53].
2.1.3.3. Trong mỹ phẩm
Chitosan là nguyên liệu sản xuất kem dưỡng da, kem chống tia tử ngoại…
Các muối hữu cơ của Chitosan phân tử thấp hòa tan trong ethanol loãng và được
sử dụng như một thành phần của keo xịt tóc.
CM-Chitin và HP-Chitosan cationic hịa tan trong nước và bền trong một khoảng
pH rộng, chúng được sử dụng như một thành phần của mỹ phẩm chăm sóc da.

Chitosan, CM-Chitosan, HP-Chitosan có chức năng tạo độ ẩm cho da, ngăn cản sự hủy
hoại cơ học tóc. Đặc tính giữ độ ẩm tương ứng với dung dịch propylenglycol 20% và
dung dịch hyaluronic lỗng. Những dẫn xuất trên của Chitosan có thể ngăn chặn sự
nhiễm khuẩn trên da và hoạt hóa tế bào da, dẫn đến ngăn chặn sự lão hóa của da [18]
[19].
2.1.3.4. Trong thực phẩm
Hiện nay, Chitosan được sử dụng rất phổ biến trong sản xuất thực phẩm.
Chitosan được chứng minh là có khả năng tạo dạng màng mỏng để sử dụng như là
những lớp màng mỏng hoặc những lớp bao khơng độc hại (có thể ăn được). Màng bao
Chitosan có thể cải thiện khả năng bảo quản các loại thực phẩm dễ bị thối rữa bằng
cách giảm lượng khơng khí bên trong bao gói cũng như giảm q trình thốt hơi nước.

SVTH: Mai Thị Mỹ Dun

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

19


Có thể nhúng trực tiếp thực phẩm vào dung dịch Chitosan pha sẵn rồi để khô, tạo
thành một lớp màng mỏng tự nhiên trên bề mặt sản phẩm: trứng, thịt cá, rau quả, giá
đỗ, bánh gạo, nhúng cải bắp trước khi làm kim chi… Hoặc cũng có thể tạo thành màng
trước rồi mới cho sản phẩm vào: bánh mì, xúc xích…
Hoặc cho Chitosan trực tiếp vào sản phẩm dạng lỏng: xử lý nước quả, làm trong
giấm, bảo quản tàu hũ, đồng hóa sữa, kem và mayonaise, bảo quản mì…[17][19] [24].
2.1.4. Nguồn thu nhận Chitin
Trong thiên nhiên, Chitin tồn tại ở cả động vật và thực vật.
Trong giới động vật, Chitin là thành phần cấu trúc quan trong của vỏ một số
động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun trịn. Trong
giới thực vật, Chitin có ở thành tế bào của nấm Zygemycethers và một số tảo

Chlorophiceaae.
Trong động vật thủy sản, đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng Chitin
chiếm tỉ lệ khá cao, từ 14÷35% so với trọng lượng khơ. Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ là
nguồn nguyên liệu tiềm năng sản xuất Chitin [5, tr 23].
2.2. Phương pháp sản xuất Chitin từ vỏ tôm
2.2.1. Tổng quan về phế liệu vỏ tôm
2.2.1.1. Sản lượng phế liệu vỏ tôm trong công ngiệp chế biến thủy sản
Ở Việt Nam nguồn nguyên liệu tôm là rất dồi dào, được thu từ 2 nguồn chính là
đánh bắt tự nhiên và nuôi trồng. Đặc biệt, nuôi tôm đã phát triển mạnh trong những
năm gần đây và trở thành ngành kinh tế mũi nhọn. Diện tích ni tơm đã tăng từ
250.000 ha năm 2000 lên đến 478.000 ha năm 2001 và 540.000 ha năm 2003, năm
2012 diện tích ni tôm của nước ta xấp xỉ khoảng 640.000 ha [1].
Phần lớn tôm được đưa vào chế biến dưới dạng đã được bóc vỏ, bỏ đầu. Phần
đầu thường chiếm 34-45%, phần vỏ, đuôi và chân chiếm 10-15% trọng lượng của tôm
nguyên liệu. Tuy nhiên tỉ lệ này tùy thuộc vào giống loài, giai đoạn sinh trưởng của
chúng [2].
Việc tiêu thụ một số lượng lớn nguyên liệu của các nhà máy chế biến thủy sản đã
thải ra một lượng lớn phế liệu trong đó phế liệu vỏ, đầu tơm là chủ yếu. Các loại phế
liệu này nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường trầm trọng và nếu
đem xử lý chất thải thì chi phí sẽ rất lớn [1].
2.2.1.2. Cấu tạo vỏ tôm[2]
Vỏ tôm được cấu tạo từ một phức hợp Chitin - protein liên kết với một số hợp
chất hữu cơ khác (astaxanthin, lipid), bị hóa cứng do kết hợp với canxi cacbonat.
Vỏ tôm chia làm 4 lớp chính:

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

20

+ Lớp biểu bì: Lớp này cơ bản khác so với các lớp cịn lại là nó chứa lipid nhưng
khơng chứa Chitin. Do lớp này chứa lipid nên nó cản trở tác động của acid trong q
trình tách khống ở nhiệt độ thường.
+ Lớp màu: Lớp này chứa những thể hình hạt của vật chất mang màu giống
melanin. Chúng gồm những túi khí hoặc khơng bào, một vài vùng xuất hiện những hệ
thống rãnh, thẳng đứng là con đường cho canxi thẩm thấu vào.
+ Lớp canxi hóa: lớp này chiếm phần lớn vỏ, thường có màu xanh trải đều khắp,
Chitin ở trạng thái tạo phức với canxi.
+ Lớp không bị canxi hóa: Đây là vùng trong cùng của lớp vỏ bao gồm các phức
Chitin-protein bền vững, khơng có canxi và quinone. Lớp này chiếm một phần rất nhỏ
so với tổng chiều dày vỏ.
2.2.1.3. Thành phần hóa học của vỏ tơm
Thành phần chiếm tỉ lệ đáng kể trong phế liệu vỏ, đầu tôm là protein, Chitin,
canxi cacbonat, sắc tố. Tỉ lệ giữa các thành phần này là không ổn định, chúng thay đổi
theo giống, loài, đặc điểm sinh thái, sinh lý, mùa vụ…
Chitin tồn tại trong vỏ, đầu của tôm dưới dạng liên kết với protein, canxi
cacbonat và nhiều hợp chất khác.
Protein trong vỏ tơm thường là loại protein khơng hịa tan, protein liên kết với
Chitin thành từng lớp xen kẽ, ngồi ra protein cịn liên kết với CaCO3 quyết định tính
bền vững của vỏ. Canxi trong vỏ, đầu của tơm có chứa một lượng lớn muối vơ cơ, chủ
yếu là muối CaCO3.
Sắc tố chủ yếu trong vỏ tôm là astaxanthin, nó là dẫn xuất của caroten kết tinh
dạng vảy tím, tan trong CS2, piridin và khơng tan trong nước.
Ngồi những thành phần chính trên cịn có lipid, phospho, nước và cả enzyme
cũng có tỉ lệ nhỏ trong vỏ, đầu tơm [2].
Từ thành phần, tính chất nguồn phế liệu đầu, vỏ tôm, ta thấy đây là nguồn
nguyên liệu phong phú, giàu tiềm năng, không chỉ để sản xuất chitin - chitosan mà cịn
có thể thu hồi một lượng protein và astaxanthin có giá trị. Do đó, cần có chế độ xử lý

thích hợp để thu hồi các chất này một cách tốt nhất.
2.2.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất Chitin
2.2.2.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất Chitin trên thế giới[2]
Trước đây, người ta đã thử chiết tách Chitin từ thực vật biển nhưng nguồn
nguyên liệu không đủ để đáp ứng nhu cầu. Trữ lượng Chitin phần lớn có nguồn gốc từ
vỏ tôm, cua. Trong một thời gian, các chất phế thải này không được thu hồi mà lại thải
ra ngồi gây ơ nhiễm mơi trường. Năm 1977, Viện kỹ thuật Masachusetts (Mỹ) khi
tiến hành xác định giá trị của Chitin và protein trong vỏ tôm, cua đã cho thấy việc thu
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

21


hồi các chất này có lợi nếu sử dụng trong công nghiệp. Phần protein thu được sẽ dùng
để chế biến thức ăn gia súc, còn phần Chitin sẽ được dùng như một chất khởi đầu để
điều chế các dẫn xuất có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực cơng nghiệp.
Thời gian gần đây, xuất hiện nhiều nghiên cứu tập trung vào việc sản xuất bột
đầu tôm bằng phương pháp sử dụng enzyme proteaza (Synowwiecki và Al-Khateeb,
2003; Mizani, 2005; Helenice Duarteda Holanda and Netto F.M, 2006). Q trình thủy
phân protein đầu tơm bằng phương pháp enzyme cho kết quả khả quan. Thủy phân đầu
tôm bằng chế phẩm Alcalase thu được dịch thủy phân có nhiều các acid amin khơng
thay thế rất thích hợp cho thức ăn gia súc và tăng khả năng thu hồi protein trong dịch
thủy phân và có thể dùng làm thức ăn cho cá. Dịch thủy phân thu được bằng phương
pháp sinh học có chứa các peptit có hoạt tính sinh học có thể dùng trong sinh học.
Thời gian thủy phân bằng enzyme ngắn hơn phương pháp lên men.
2.2.2.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất Chitin ở Việt Nam[5
Việc nghiên cứu, sản xuất Chitin - Chitosan và các ứng dụng của chúng trong sản
xuất phục vụ đời sống là một hướng nghiên cứu tương đối mới mẻ ở nước ta. Vào

những năm 1978 đến 1980, Trường đại học Thủy sản Nha Trang đã cơng bố quy trình
sản xuất Chitin – Chitosan của kỹ sư Đỗ Minh Phụng, nhưng chưa có ứng dụng cụ thể
trong sản xuất. Hiện nay, Việt Nam có nhiều cơ sở khoa học đang nghiên cứu sản xuất
Chitin – Chitosan như: Trường đại học Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh; Trung tâm
nghiên cứu polymer – Viện khoa học Việt Nam.
2.2.3. Công nghệ sản xuất Chitin
2.2.3.1 Phương pháp hóa học
Quy trình tách chiết và làm sạch Chitin được tiến hành theo phương pháp hóa
học thơng thường được áp dụng từ trước tới nay trong nhiều phịng thí nghiệm trên thế
giới cũng như ở Việt Nam để thu nhận Chitin từ nguyên liệu chế phẩm thủy sản. Q
trình gồm 3 giai đoạn chính là loại khống, loại protein và khử màu.
Phương pháp thu nhận Chitin của Trần Thị Luyến và Huỳnh Nguyễn Duy Bảo.

Phế phẩm thủy sản
HCl 5%, v/w=20, nhiệt
GVHD: TS. Lê Lý Thùy Khử
Trâm khoáng
độ phịng, 12-24h.

SVTH: Mai Thị Mỹ Dun

Rửa trung tính

22


Hình 2.6 Sơ đồ quy trình sản xuất Chitin theo phương pháp hóa học
Bước 1: Q trình khử khống
Trong vỏ tơm, thành phần khống chủ yếu là muối CaCO3, và rất ít là Ca3(PO4)2.
Nên người ta thường dùng các loại acid như HCl, H2SO4, .. để khử khoáng. Khi khử

khoáng nếu dùng HCl thì cho hiệu quả cao hơn.
Cho một lượng vừa đủ dung dịch 2,74N vào nguyên liệu đã được rửa sơ bộ bằng
nước máy nhằm loại bỏ bớt thịt, ngâm trong 12-24 giờ. Sau đó rửa bằng nước máy tới
khi pH trung tính, cơng đoạn này có tác dụng rửa trơi hết lượng muối tạo thành và acid
cịn dư.
Bước 2: Q trình khử protein
Cơng đoạn khử protein và lipid thường sử dụng NaOH loãng ở nhiệt độ cao cho
hiệu quả cao hơn. Phản ứng thủy phân protein tạo thành acid amin, peptid hòa tan.
Ngâm sản phẩm vừa thu được với NaOH 4% ở nhiệt độ phòng trong thời gian
ngắn (15-30 phút), đun sôi 1-2 giờ rồi rửa sạch bằng nước máy đến pH trung tính.
Bước 3: Khử màu
Các chất màu trong Chitin thô được tẩy trắng đầu tiên bằng cách dùng dung dịch
thuốc tím KMnO4 0,1% ngâm khoảng 15 phút cho đến khi sản phẩm có màu trắng thì
lấy ra rửa sạch bằng nước máy, phơi khơ hoặc sấy. Ta thu được Chitin sạch [1].
Ưu điểm
- Thời gian tạo ra sản phẩm rất nhanh chỉ trong 1 ngày, tiết kiệm được thời gian
và sức lao động.
- Quy trình đơn giản, khơng địi hỏi kỹ thuật cao.
- Trang thiết bị thông dụng.
Nhược điểm
SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

23


- Chất thải của phương pháp hóa học này có khả năng gây ô nhiễm cao, độc hại
đối với con người, vật ni, động vật thủy sinh.
- Hiệu quả trích ly không cao, dưới 10%.

- Chất lượng sản phẩm kém, chất lượng khơng đồng đều giữa các mẻ trích ly.
- Khó khăn trong việc kiểm sốt q trình [6].
2.2.3.2. Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học chỉ khác ở công đoạn khử protein khơng sử dụng hóa chất
mà có thể sử dụng hệ vi khuẩn, nấm men hoặc các enzyme để loại bỏ các enzyme một
cách triệt để. Có thể sử dụng enzyme protease hoặc deacetylase để thay thế NaOH
trong quy trình hóa học.
Enzyme protease thường được sử dụng là Papain, Bromelin và các enzyme động
thực vật, vi sinh vật. Enzyme deacetylase thu nhận được từ q trình ni cấy vi sinh
vật.
Các sinh vật này thường tồn tại nhiều trên vỏ tôm, đặc biệt ở những nơi vỏ tôm
đang phân hủy.
Khi xử lý vỏ tơm trong mơi trường có chế phẩm protease thì protein sẽ bị phân
hủy thành các thành phần đơn giản như acid amin và peptid [7][8].
Ưu điểm
- Hiệu suất thu hồi cao hơn so với phương pháp hóa học, tương ứng khoảng
7,45% và 10,4%.
- Chất lượng sản phẩm tốt hơn so với phương pháp hóa học.
- Lượng hóa chất chủ yếu trong q trình tách chiết Chitin là HCl và NaOH được
sử dụng ít hơn, từ đó tiết kiệm được hóa chất và lượng nước rửa sau khi xử lí acid và
kiềm.
- Ít gây ơ nhiễm mơi trường từ chất thải.
- Thiết bị sử dụng ít hơn, điều này mang lại ý nghĩa kinh tế lớn đối với quy trình
cơng nghệ khi phát triển tạo ra sản phẩm thương mại.
Nhược điểm
- Thời gian thu nhận sản phẩm lâu hơn.
- Tiêu tốn nhiều công lao động hơn, do có nhiều tiến trình hơn [7] [8].
Các nhà khoa học đã nghiên cứu các phương pháp sản xuất Chitin từ vỏ tơm ứng
dụng các enzyme khác nhau. Đó là phương pháp thu nhận Chitin bằng cách khử
khoáng bằng HCl 10% ở nhiệt độ phịng. Sau đó khử protein bằng enzyme Papain,

Pepsin hoặc Tripsin.
Phương pháp đang được áp dụng nhiều tại các sơ sở sản xuất Chitin ở nước ta là
phương pháp thu nhận Chitin của PGS-TS Trần Thị Luyến.

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

24


Vỏ tôm được ngâm trong HCl 10% tỷ lệ w/v = 1/10, để ở nhiệt độ phòng trong
thời gian 5 giờ. Rửa sạch đến pH = 7. Sau đó khử protein bằng Papain 13%, tỷ lệ w/v
= 1/5, ở nhiệt độ 70 - 800C trong thời gian 4 giờ. Rửa sạch, tẩy màu và sấy khô thu
được Chitin khô, trắng.
Quy trình sử dụng enzyme Papain cho sản phẩm có độ nhớt cao hơn các quy
trình khác. Vì vậy để nâng cao chất lượng Chitin có thể sử sụng enzyme Papain thay
thế cho NaOH để khử protein trong vỏ tôm. Đặc biệt dịch thủy phân thu được sử dụng
cho các mục đích thu hồi protein và tận dụng [1].
Vỏ tơm tươi

Vỏ tôm khô

Ngâm HCl 10%, 5 giờ,
w/v = 1/5

Ngâm HCl 10%, 5 giờ,
w/v = 1/10

Rửa trung tính

Khử Protein
Rửa sạch
Làm khơ
Chitin
Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ thu nhận Chitin bằng phương pháp sử dụng enzyme của
PGS-TS Trần Thị Luyến
2.3. Tổng quan về quá trình thủy phân
2.3.1. Quá trình thủy phân
Thủy phân theo nghĩa đen là phản ứng với nước. Nó là một q trình hóa học
trong đó một phân tử được tách thành hai phần bằng cách cho thêm một phân tử nước.
Một đoạn của phân tử mẹ có được một ion hydro (H + ) từ các phân tử nước bổ
sung. Các nhóm khác thu thập các nhóm hydroxyl cịn lại (OH - ) [28].

SVTH: Mai Thị Mỹ Duyên

GVHD: TS. Lê Lý Thùy Trâm

25