Tài liệu Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lítnăm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 5 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT ................................................................ 7 1.1. Tình hình sản xuất nước mắm ở Việt Nam ............................................................. 7 1.2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy..................................................................... 8 1.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu .................................................................................... 9 1.2.1. Cá ....................................................................................................................... 9 1.2.2. Muối .................................................................................................................. 9 1.2.3. Enzyme ............................................................................................................... 9 1.3. Điện nước .................................................................................................................. 9 1.4. Giao thông vận tải ................................................................................................... 10 1.5. Nguồn nhân lực ...................................................................................................... 10 1.6. Thị trường tiêu thụ ................................................................................................. 10 1.7. Vệ sinh môi trường, xử lý nước thải ...................................................................... 10 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC MẮM ........................................................................................................... 11 2.1. Nguyên liệu ............................................................................................................ 11 2.2.1. Cá ..................................................................................................................... 11 2.1.2. Muối ................................................................................................................. 17 2.1.3. Enzyme ............................................................................................................. 19 2.2. Sản phẩm ................................................................................................................. 21 2.2.1. Thành phần hóa học: ....................................................................................... 21 2.2.2. Thành phần tạo hương của nước mắm............................................................. 22 2.2.3. Chỉ tiêu sản phẩm............................................................................................. 28 2.3. Lựa chọn qui trình công nghệ ................................................................................ 31 2.3.1. Phương pháp sản xuất nước mắm dài ngày ..................................................... 31 2.3.2. Phương pháp sản xuất nước mắm ngắn ngày ................................................. 35 2.4. Thuyết minh qui trình công nghệ ......................................................................... 36 2.4.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ ............................................................................ 36 2.4.2. Thuyết minh qui trình ....................................................................................... 37 CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM ................................................................. 43 3.1. Lượng đạm toàn phần có trong 1 kg nguyên liệu: ................................................ 43 3.2. Hàm lượng N thu được trong nước mắm từ 1 kg nguyên liệu ............................. 43 3.3. Lượng cá cần dùng trong quá trình chế biến trong 1 năm................................... 44 3.4. Khối lượng cá cơm cần để chế biến chượp gây hương ......................................... 44 3.5. Khối lượng nguyên liệu cá tạp dùng để chế biến chượp ngắn http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 ngày ................ 44 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm 3.6. Chu kỳ sản xuất trong 1 năm của chượp gây hương ............................................ 45 3.7. Tính lượng muối cần dùng ..................................................................................... 46 3.8. Tính lượng enzyme cần bổ sung: ........................................................................... 47 3.9. Tính lượng nước cần bổ sung ................................................................................ 47 3.10. Tính lượng muối bổ sung khi nấu phá bã ........................................................... 50 3.11. Lượng muối sắt NaFeEDTA cần bổ sung trong 1 năm ...................................... 51 3.12. Kế hoạch sản xuất của nhà máy: ......................................................................... 51 CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ .............................................................. 55 4.1. Thiết bị cân nguyên liệu ......................................................................................... 55 4.2. Băng tải vận chuyển ............................................................................................... 55 4.3. Máy rửa cá ............................................................................................................. 56 4.4. Máy trộn cá ............................................................................................................. 57 4.5. Thiết bị vận chuyển vít tải ...................................................................................... 57 4.6. Thiết bị lên men nước mắm ngắn ngày ................................................................. 58 4.7. Bể chứa dịch lọc ...................................................................................................... 60 4.8. Thùng chứa nước muối .......................................................................................... 61 4.9. Bể chứa nước thuộc ................................................................................................ 61 4.10. Thùng lên men nước mắm dài ngày .................................................................... 61 4.11. Bể chứa nước bổi .................................................................................................. 63 4.12. Bể chứa nước mắm sau khi gây hương ............................................................... 64 4.13. Thùng pha đấu nước mắm ................................................................................... 64 4.14. Bể chứa nước mắm thành phẩm .......................................................................... 65 4.15. Thùng hòa trộn muối sắt vào nước mắm 15 gN/l ............................................... 65 4.16. Máy chiết chai, đóng nắp...................................................................................... 66 4.17.Máy dán nhãn ........................................................................................................ 67 4.18. Tính thùng đựng dung dịch CIP .......................................................................... 68 4.19. Tính bơm ............................................................................................................... 68 4.20. Máy lọc khung bản ............................................................................................... 69 4.21. Bể chứa bã cá ........................................................................................................ 70 CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ XÂY DỰNG ............................................................................. 72 5.1. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy.......................................................................... 72 5.1.1. Địa chất ............................................................................................................ 72 5.1.2. Địa hình ............................................................................................................ 73 5.1.3. Vệ sinh công nghiệp ......................................................................................... 73 http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm 5.2. Nguyên tắc bố trí tổng mặt bằng ............................................................................ 73 5.2.1.Vùng trước nhà máy .......................................................................................... 74 5.2.2. Vùng sản xuất ................................................................................................... 74 5.2.3. Khu vực công trình phụ trợ và năng lượng ...................................................... 74 5.2.4. Khu vực kho tàng, bến bãi ................................................................................ 74 5.3. Tính kích thước hạng mục các công trình ............................................................ 74 5.3.1. Khu vực xử lý nguyên liệu ................................................................................ 74 5.3.2. Phân xưởng sản xuất nước mắm ngắn ngày .................................................... 75 5.3.3. Phân xưởng sản xuất nước mắm dài ngày ....................................................... 75 5.3.4. Nhà hoàn thiện sản phẩm ................................................................................. 76 5.3.5. Các công trình phụ trợ ..................................................................................... 76 5.3.6. Tính các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật ..................................................................... 83 5.3.8. Thiết kế nhà sản xuất chính .............................................................................. 84 CHƯƠNG 6 : TÍNH HƠI - LẠNH - ĐIỆN - NƯỚC ........................................................ 87 6.1. Tính lượng hơi dùng cho toàn nhà máy ................................................................ 87 6.1.1. Tính hơi cho quá trình lên men ngắn ngày: ..................................................... 87 6.1.2. Tính nhiệt dùng để nấu phá bã : ...................................................................... 88 6.1.3. Tính lượng hơi dùng cho quá trình lên men ngắn ngày ................................... 89 6.1.4. Lượng hơi dùng cho toàn nhà máy .................................................................. 89 6.1.5. Tính và chọn lò hơi........................................................................................... 90 6.1.6. Tính nhiên liệu cho lò hơi ................................................................................ 90 6.2. Tính lượng nước sử dụng cho nhà máy ................................................................ 91 6.2.1.Nước dùng để rửa ở phân xưởng xử lý nguyên liệu .......................................... 91 6.2.2. Nước dùng cho vệ sinh phân xưởng lên men ngắn ngày .................................. 92 6.2.3. Nước dùng để vệ sinh phân xưởng lên men dài ngày....................................... 93 6.2.4. Lượng nước vệ sinh dùng trong phân xưởng hoàn thiện ................................. 94 6.2.5. Lượng nước dùng để nấu bã trong 1 ngày ....................................................... 94 6.2.6. Lượng nước dùng cho nồi hơi .......................................................................... 94 6.2.7. Lượng nước dùng cho các yêu cầu khác .......................................................... 94 6.2.8. Tổng lượng nước dùng cho nhà máy trong một ngày ...................................... 95 6.3. Tính điện tiêu thụ của toàn nhà máy ..................................................................... 95 6.3.1. Tính phụ tải chiếu sáng. .................................................................................. 95 6.3. 2. Tính phụ tải động lực .................................................................................... 101 6.3.3. Xác định phụ tải tiêu thụ thực tế .................................................................... 103 6.3.5. Xác định công suất và dung lượng bù ........................................................... 105 6.3.6. Chọn máy biến áp........................................................................................... 105 6.3.7. Chọn máy phát dự phòng .............................................................................. 106 CHƯƠNG 7: VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG ........................................................... 106 7.1. Vệ sinh ................................................................................................................... 106 7.1.1. Vệ sinh cá nhân .............................................................................................. 106 7.1.2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng.............................................................................. 107 7.2. An toàn lao động ................................................................................................... 107 7.2.1. Chống khí độc trong nhà máy ........................................................................ 107 7.2.2. An toàn khi vận hành thiết bị ......................................................................... 108 http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm 7.2.3. An toàn về điện ............................................................................................... 108 7.2.4. Phòng cháy chữa cháy ................................................................................... 108 CHƯƠNG 8 :MÔI TRƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ......................................... 109 8.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường ................................................................ 109 8.2. Phương pháp xử lý nước thải............................................................................... 110 8.2.1. Phương pháp cơ học ...................................................................................... 110 8.2.2. Phương pháp hóa học và lý học ..................................................................... 111 8.2.3. Phương pháp sinh học.................................................................................... 111 8.3. Phương pháp xử lý nước thải của nhà máy nước mắm ..................................... 112 8.3.1. Sơ đồ công nghệ ............................................................................................. 112 8.3.2. Thuyết minh công nghệ: ................................................................................. 113 CHƯƠNG 9: TÍNH KINH TẾ ......................................................................................... 116 9.1. Mục đích ý nghĩa .................................................................................................. 116 9.2. Nội dung tính toán ................................................................................................ 116 9.2.1 . Danh mục tài sản cố định.............................................................................. 116 9.2.2. Tính vốn lưu động .......................................................................................... 121 9.2.3. Tính giá thành sản xuất sản phẩm ................................................................. 125 9.2.4. Tính giá bán sản phẩm ................................................................................... 126 9.2.5. Doanh thu và thu nhập ................................................................................... 127 9.3. Đánh giá dự án và tính thời gian hoàn vốn......................................................... 127 KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 131 http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm LỜI MỞ ĐẦU Nước ta nằm trên bán đảo Đông Dương, phía đông và nam giáp biển Đông. Do đường bờ biển dài hơn 3200 km và diện tích thềm lục địa, lãnh hải rộng lớn đã tạo điều kiện thuận lợi cho ngành khai thác thủy sản phát triển. nước ta thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn tài nguyên đa dạng và phong phú. Theo dự tính sơ bộ, biển Việt Nam có khoảng 2000 loài cá, hiện nay đã nhận dạng được gần 1000 loài. Theo số liệu [1] cho biết tổng trữ lượng cá đáy ở vùng biển Việt Nam khoảng 1,7 triệu tấn, khả năng cho phép khai thác hàng năm 1,2 – 1,3 triệu tấn, tổng trữ lượng cá tầng là 1,2 – 1,3 triệu tấn, khả năng cho phép khai thác là 700 – 800 nghìn tấn. Từ đó cho thấy tiềm năng to lớn của thủy sản nước ta do đó việc khai thác và sử dụng hợp lý, hiệu quả nguồn tài nguyên này là vấn đề rất cần quan tâm. Hiện nay, do được đầu tư trang thiết bị hiện đại để đánh bắt xa bờ nên sản lượng khai thác thủy sản hàng năm ngày càng tăng. Năm 2008, sản lượng khai thác thủy sản biển đạt 2136 nghìn tấn trong đó cá chiếm 1605 nghìn tấn[16]. Năm 2009 sản lượng khai thác thủy sản ước đạt 2 277 nghìn tấn trong đó cá đạt 1 703 nghìn tấn[16]. Nghề cá trong nhân dân ta có từ lâu đời, trong quá trình khai thác do yêu cầu bảo quản nguyên liệu, dự trữ thực thực phẩm lâu dài mà ngành làm nước mắm ra đời. Nước mắm là một loại nước chấm quen thuộc được ưa chuộng nhất ở nước ta và không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày. Nước mắm có giá trị dinh dưỡng cao ( trong nước mắm có chứa 17 loại axit amin, vitamin B, PP và nhiều chất khoáng vi và đa lượng khác)[5]. Nước mắm hấp dẫn người ăn bởi hương vị đậm đà, đặc trưng mà không một loại sản phẩm nào có thể thay thế được. có lẽ vì thế mà nhiều người xa quê vẫn luôn nhớ hương vị nước mắm quê nhà. Theo thống kê, mỗi năm thị trường Việt Nam cần hơn 200 triệu lít nước mắm. Với hơn 95% các hộ gia đình ở nước ta sử dụng nước mắm để chấm, ướp và nấu trong các bữa ăn hàng ngày thì đây là thị trường hấp dẫn[11]. Do vậy rất cần được quan tâm đầu tư để phát triển mạnh ngành chế biến nước mắm. Với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình vào sự phát triển của ngành sản xuất nước mắm, em thực hiện đề tài “ Thiết kế nhà máy sản xuất nước mắm năng suất 5 triệu lít/ năm, trong đó có 2 triệu nước mắm 20 gN/l và 2 triệu lít nước mắm 15 gN/l và 1 triệu lít nước mắm 15 gN/l bổ sung sắt”. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 1.1. Tình hình sản xuất nước mắm ở Việt Nam Nước mắm là sản phẩm truyền thống của nước ta. Đây là sản phẩm chính của ngành chế biến thủy sản. Mỗi năm nước ta sản xuất với sản lượng lớn và ổn định từ 170 - 180 triệu lít/ năm. Các xí nghiệp sản xuất phân bố khắp các tỉnh ven biển từ Bắc tới Nam. Tuy nhiên các xí nghiệp sản xuất nước mắm lớn chủ yếu tập trung ở Nam Trung Bộ và Nam Bộ như: Nha Trang, Phan Thiết, Phú Quốc…Ở miền Bắc và Bắc Trung Bộ chỉ có một vài xí nghiệp lớn với công suất 2 - 4 triệu lít nước mắm/ năm ở Nghệ An, Thanh Hóa, Hải Phòng… còn lại chủ yếu là các xí nghiệp nhỏ với qui mô hộ gia đình. Phú Quốc có 84 nhà thùng mỗi năm sản xuất khoảng 12 triệu lít[13]. Nha Trang với hơn 200 cơ sở, doanh nghiệp sản xuất nước mắm với tổng sản lượng ước tính 15 triệu lít/năm[14]. Phan Thiết với 14 cơ sở sản xuất nước mắm được cấp giấy chứng nhận sử dụng nhãn hiệu Phan Thiết có tổng sản lượng 10,9 triệu lít/ năm[15]. Đây là 3 nhãn hiệu nước mắm đã được cục sở hữu công nghiệp công nhận và bảo hộ độc quyền. Hiện nay doanh nghiệp mạnh trong ngành sản xuất nước mắm là Masan food với sản phẩm nước mắm mang nhãn hiệu Nam Ngư, Chinsu. Theo khảo sát của Euromonitor, nước mắm của Masan food đã chiếm lĩnh 19 % thị phần nước mắm Việt Nam[12]. Sản phẩm nước mắm không chỉ phục vụ nhu cầu trong nước mà còn được xuất khẩu sang thị trường thế giới như các nước Châu Âu, Mỹ, Nhật…Sản phẩm xuất khẩu là nước mắm Phú Quốc chất lượng cao làm hoàn toàn từ cá cơm. Rất nhiều doanh nghiệp cũng đang tìm cách đầu tư trang thiết bị hiện đại để sản xuất, nâng cao năng suất chất lượng nước mắm và tìm ra chiến lược đưa sản phẩm nước mắm ra thị trường nước ngoài. Nghề nước mắm có ở khắp nơi trên đất nước ta nhưng chủ yếu vẫn sản xuất theo phương pháp cổ truyền, qui trình công nghệ còn thô sơ, thời gian kéo dài do vậy hiệu quả kinh tế đạt thấp. Đã có rất nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước về phương pháp sản xuất nước mắm nhằm rút ngắn thời gian sản xuất, tăng độ đạm và cải thiện hương vị của nước mắm ngắn ngày đã đạt được những kết quả nhất định. Hiện nay đã có một số xưởng sản xuất nước mắm theo công nghệ mới sử dụng enzyme trong quá trình chế biến để tăng hiệu suất thu hồi đạm, tăng tốc độ thủy phân và rút ngắn thời gian sản xuất như nước mắm Cửa Hội ( Nghệ An), Tân Hảihttp://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm Hải Hậu ( Nam Định)…nhưng sản lượng đó chỉ là một phần nhỏ so với tổng sản lượng nước mắm hiện trên thị trường. Như vậy cần phát triển và hoàn thiện công nghệ sản xuất nước mắm ngắn ngày và đưa phương pháp này ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Một vấn đề quan trọng của nước mắm Việt Nam là quản lý chất lượng nước mắm. Hiện nay, chất lượng nước mắm trên thị trường đang bị thả nổi, không được quan tâm đúng mức. Nước mắm giả tràn lan, không đạt tiêu chuẩn vệ sinh, không được kiểm nghiệm chất lượng. Điều này gây mất uy tín của các doanh nghiệp chân chính, ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người tiêu dùng, ngăn cản sự phát triển của ngành sản xuất nước mắm. Do vậy trong thời gian tới mong rằng các cơ quan có thẩm quyền sẽ quan tâm đúng mức tới sản phẩm nước mắm. Hình 1.1. Nước mắm trên thị trường 1.2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy Huyện Diễn Châu- Nghệ An là nơi có nghề làm nước mắm từ lâu đời, tập trung chủ yếu là các xã như: Diễn Ngọc, Diễn Bích, Diễn Vạn… các địa phương này sản xuất nước mắm cung cấp cho địa bàn trong tỉnh. Đặc biệt Diễn Châu nổi tiếng với thương hiệu nước mắm Vạn Phần được khắp trong Nam ngoài Bắc biết đến. Do vậy em lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy là xã Diễn Bích, Huyện Diễn Châu, Tỉnh Nghệ An. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm Là một huyện ven biển do vậy gần nguồn nguyên liệu, giảm chi phí vận chuyển nguyên liệu. Có con đường thông thương sang Lào là một lợi thế rất lớn để xuất khẩu nước mắm, mở rộng thị trường tiêu thụ sản phẩm. Việc xây dựng nhà máy sản xuất nước mắm có những ích lợi to lớn đối với địa phương về kinh tế cũng như xã hội, đóng góp một phần vào tổng thu nhập toàn huyện, giải quyết công ăn việc làm cho nhân dân địa phương, góp phần nâng cao đời sống nhân dân. Thúc đẩy ngành nghề khác phát triển đặc biệt là ngành sản xuất muối và khai thác thủy sản. 1.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu Nguyên liệu dùng để sản xuất nước mắm bao gồm: cá, muối và enzyme 1.2.1. Cá Cá là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất nước mắm. cá được dùng để sản xuất nước mắm thường là cá nhỏ, có giá trị kinh tế thấp như: cá cơm, cá nục, cá liệt, cá trọng,…chúng thường được thu mua từ các tàu thuyền đi đánh bắt hoặc từ các cơ sở thu mua cá. 1.2.2. Muối Đây là nguyên liệu quan trọng thứ 2 sau cá. Muối được cho vào với tỉ lệ 2530% và nó có tầm quan trọng quyết định đối với chất lượng nước mắm. Muối trong tự nhiên gồm có muối mỏ, muối giếng, muối ở đáy hồ nước mặn và muối bể. Người ta thường dùng muối bể để chế biến nước mắm. Diễn Châu là địa phương sản xuất nhiều muối do vậy muối có thể được thu mua từ các nơi trong huyện, nếu thiếu thì có thể bổ sung từ các nơi khác như: Quỳnh Lưu, Nghi Lộc….. 1.2.3. Enzyme Công nghệ nước mắm ngắn ngày sử dụng chế phẩm enzyme protease Flavourzyme. 1.3. Điện nước Nguồn điện của nhà máy lấy từ hệ thống lưới điện quốc gia. Ngoài ra còn lắp đặt một máy phát điện phòng ngừa trường hợp điện gặp sự cố. Nước nhà máy lấy từ nguồn nước ngầm qua hệ thống xử lý nước của nhà máy để đảm bảo chất lượng phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm 1.4. Giao thông vận tải Diễn Châu có mạng lưới giao thông thuận tiện cả về đường bộ, đường biển. là huyện giáp biển việc chuyên chở nguyên liệu dễ dàng và chi phí thấp. Có đường quốc lộ 1A chạy qua, có tuyến đường sắt Bắc Nam và ga Si nên rất thuận tiện để chuyên chở hàng hóa đi tiêu thụ. Mặt khác có 2 tuyến đường thông thương với nước bạn Lào nên việc mở rộng thị trường sang Lào rất thuận lợi. 1.5. Nguồn nhân lực Diễn châu có nguồn lao động trẻ, dồi dào do vậy nguồn nhân công sẽ lấy từ địa phương. Nguồn nhân công sẽ được đào tạo trước khi đi vào thực tiễn của nhà máy . Nguồn cán bộ kỹ thuật cao sẽ tuyển mộ bao gồm những người có kinh nghiệm và các kĩ sư có trình độ và lòng nhiệt tình với công việc. 1.6. Thị trường tiêu thụ Là một tỉnh có dân số đông do vậy đây là thị trường tiềm năng rất lớn. Sản phẩm của nhà máy sản xuất sẽ phục vụ cho các địa bàn trong tỉnh và các tỉnh lân cận như: thanh Hóa, Hà Tĩnh và các tỉnh miền Trung khác. Mặt khác nước mắm là sản phẩm cổ truyền mang tính chất đặc trưng của người Việt, do vậy cơ hội để đưa sản phẩm xuất khẩu ra thị trường nước ngoài là rất lớn. 1.7. Vệ sinh môi trường, xử lý nước thải Nhà máy cam kết thực hiện đúng luật môi trường, không gây ô nhiễm môi trường gây khó chịu cho người dân sống xung quanh. Nhà máy cũng sẽ đầu tư xây dựng hệ thống xử lý chất thải để xử lý nước thải đảm bảo tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC MẮM 2.1. Nguyên liệu 2.2.1. Cá Cá là nguyên liệu chính dùng để sản xuất nước mắm. Nó đóng vai trò quan trọng, có tính chất quyết định chất lượng của nước mắm. Trong cá có chứa lượng lớn các chất dinh dưỡng tốt cho sức khỏe đặc biệt là protein. Đây là nguồn cơ chất cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, phân giải thành các chất thấp phân tử peptid và các axit amin giúp cho cơ thể chúng ta dễ dàng hấp thụ, tạo hương vị đặc trưng cho nước mắm. Cá làm nước mắm chủ yếu là những loài cá biển nhỏ như: cá cơm, cá nục, cá ve, cá liệt, …là những loài có giá trị kinh tế thấp. Cá nước ngọt thường ít được sử dụng do nguồn nguyên liệu này ít và giá cả cao hơn. Hình 2.1: Nguyên liệu cá chế biến nước mắm Theo giá trị sử dụng để làm nước mắm thì cá được chia làm 3 nhóm: Cá nhóm 1: gồm có cá cơm Kiên Giang ( than, sọc tiêu), ve, trích… vừa có độ đạm cao, vừa cho sản phẩm có hương vị đặc trưng , chất lượng cao. Các loại cá này thường được sử dụng lâu dài trong quá trình chế biến để tạo sản phẩm có hương vị đặc trưng, ngoài ra còn dùng để tạo hương cho loài cá không có hương hoặc ít hương. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm Cá nhóm 2: gồm cá sơn, cá nục, cá cơm duyên hải… chủ yếu là cá linh, sử dụng khử mùi cho các nhóm cá tạp, một phần dùng để tạo hương riêng biệt cho một số sản phẩm. Cá nhóm 3: gồm các cá xô tạp, cá liệt, cá bò… những loại cá này có mùi vị kém cho nên khi sản xuất nước mắm phải cho đi qua chượp gây hương để bổ sung hương cho sản phẩm. Nguyên liệu cá của nhà máy chủ yếu là cá tạp: cá liệt, cá căng, cá mòi… và cá nổi như cá ve, cá cơm, cá nục… Cơ thể cá có nhiều phần gồm đầu, xương, vảy, thịt cá, nội tạng. Sản xuất nước mắm chỉ phân hủy phần thịt cá còn xương, vây vảy thì hầu như không bị thủy phân. Bảng 2.1. Thành phần khối lượng của một số loài cá:[1] STT Tên cá Thịt cá Đầu cá Vây vảy Nội tạng ( %) Xương cá( %) (%) ( %) ( %) 1 Nhồng 65,20 19,40 8,36 1,67 4,00 2 Mòi 51,90 17,30 13,50 4,10 10,50 3 Nục sồ 55,80 22,90 10,08 3,82 5,60 4 Phèn hai sọc 49,40 22,30 13,90 9,65 5,00 5 Mối thường 53,10 19,10 10,70 5,67 9,70 a, Thành phần hóa học của cá: Thành phần hóa học của cá khác nhau rất nhiều, tùy từng loài và từng cá cụ thể, phụ thuộc tuổi, giống, môi trường sống và mùa vụ. Sự biến đổi thành phần của cá liên quan mật thiết với thức ăn mà chúng ăn, với sự di cư và biến đổi sinh dục liên quan đến sự sinh sản. Bảng 2.2. Thành phần hóa học chính của cá[14] Thành phần Nước protein Lipit Muối vô cơ Thịt cá 48 – 85,1 10,3 – 24,4 0,1 – 5,4 0,5 – 5,6 http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 12 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm Trứng cá 60 – 70 20 – 30 1 – 11 1–2 Gan cá 40 – 75 8 -18 3–5 0,5 – 1,5 Da cá 60 – 70 7 – 15 5 – 10 1–3 Bảng 2.3. Thành phần hóa học của các loài cá nước mặn [5] STT Loài cá Thành phần hóa học( % khối lượng) Nước protein lipit 1 Nục sồ 76,80 21,75 0,85 2 Mối thường 77,50 19,26 1,80 3 Trích 75,90 21,76 3,15 4 Phèn hai sọc 76,20 20,35 2,20 5 Lươn ngắn 79,30 19,03 1,21 6 Cơm 75,14 11,25 2,10 7 Mòi 76,66 9,37 1,14 8 Lẹp 81,84 10,00 1,40 9 Chuồn 76,17 9,75 7,5 Các thành phần hóa học chính của cá gồm: nước, protein, lipid, các vitamin và khoáng chất. Protein Có thể chia protein của mô cơ cá thành 3 nhóm: - Protein cấu trúc: gồm các sợi myosin, actin, actomyosin và tropomyosin, chiếm khoảng 70 – 80% tổng lượng protein ( so với 40 % trong các loài động vật có vú ). Các protein này hòa tan trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion khá cao ( > 0,5 M ). - Protein tương cơ: http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm Gồm myoalbumin, globulin và các enzyme, chiếm khoảng 25 – 30 % tổng lượng protein. Các protein này hòa tan trong nước, trong dung dịch muối trung tính nồng độ ion thấp ( < 0,15%). Đa số protein tương cơ là các enzyme tham gia vào sự trao đổi chất của tế bào, như sự chuyển hóa năng lượng trong điều kiện yếm khí từ glycogen thành ATP. - Protein liên kết: bao gồm các sợi collagen. Chiếm khoảng 3% tổng lượng protein trong cá xương và khoảng 10 % trong cá sụn ( so với 17 % trong động vật có vú). Có trong mạng lưới ngoại bào, không tan trong nước, dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao. Protein của cá có thành phần acid amin gần giống protein trong cơ thịt của động vật có vú, mặc dù tính chất vật lý có thể khác nhau đôi chút. Điểm đẳng điện của protein cá vào khoảng 4,5 – 5,5. Cũng giống như protein trong sữa, trứng và thịt của động vật có vú, protein trong cá có tất cả acid amin chủ yếu và có giá trị sinh học rất cao. Bảng 2.4 : Các acid amin chủ yếu trong các loại protein khác nhau[18] Acid amin cá Sữa Thịt bò Trứng Lysine 8,8 8,1 9,3 6,8 Tryptophan 1,0 1,6 1,1 1,9 Histidine 2,0 2,6 3,8 2,2 Phenylalanine 3,9 5,3 4,5 5,4 Leucine 8,4 10,2 8,2 8,4 Isoleucine 6,0 7,2 5,2 7,1 Threonine 4,6 4,4 4,2 5,5 Methionine-cystine 4,0 4,3 2,9 3,3 Valine 6,0 7,6 5,0 8,1 Các chất chiết xuất chứa nitơ: Đây là các hợp chất hòa tan được trong nước, có phân tử lượng thấp , chứa nitơ với bản chất phi protein. Nhóm nitơ phi protein này chiếm từ 9 – 18 % hàm lượng ni tơ tổng số trong các loài cá xương. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 14 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm Thành phần cơ bản của nhóm này là: các bazơ bay hơi như amoniac và trimethylamin ( TMAO), creatine, acid amin tự do, nucleotit và các bazơ purin, ở cá sụn còn có cả ure. TAMO là thành phần đặc trưng quan trọng của nhóm ni tơ phi protein trong cá biển. Hợp chất này có từ 1- 5% trong mô cơ, nhưng đặc biệt không có trong các loài cá nước ngọt và động vật trên cạn. Về mặt định lượng, thành phần chủ yếu của nhóm nitơ phi protein là creatine. Khi cá ở trạng thái nghỉ , hầu hết creatine bị phosphoryl hóa và cung cấp năng lượng cho sự co cơ. Nước: Nước đóng vai trò và chức năng quan trọng trong đời sống, chất lượng của cá. Nước tham gia vào phản ứng sinh hóa, vào các quá trình khuếch tán trong cá, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, ngoài ra liên kết với các chất protein. Lipid: Cá sử dụng chất béo như nguồn năng lượng dự trữ để duy trì sự sống trong những tháng mùa đông, khi nguồn thức ăn khan hiếm. hàm lượng lipid trong cá dao động nhiều ( 0,1 – 30 % ). Cá được phân loại theo hàm lượng chất béo như sau: - Cá gầy ( < 1 % ) như cá tuyết, cá cơm,… - Cá béo vừa ( < 10% ) như cá nhồng, cá mập, cá bơn… - Cá béo ( >10 % ) như cá hồi, cá trích, cá thu… Lipid trong các loài cá xương được chia thành 2 nhóm chính là phosphilipid và triglycerit. Phospholipid tạo nên cấu trúc màng tế bào còn triglycerit là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo. Lipid của cá khác với động vật có vú do lipid của cá có tới 40% acid béo mạch dài ( 14 – 20 nguyên tử Cacbon ) và mức độ không no cao ( có nhiều acid béo có 5 -6 nối kép ). Gluxit: Hàm lượng gluxit trong cơ thịt cá rất thấp, thường dưới 0,5 %, tồn tại dưới dạng năng lượng dự trữ glycogen. Cá vừa đẻ trứng có lượng gluxit dự trữ rất thấp. sau khi chết, glycogen chuyển thành axit lactic, làm giảm pH của cơ thịt, mất khả năng giữ nước của cơ thịt. sự biến đổi pH ở cơ thịt sau khi chết có ý nghĩa công nghệ rất lớn. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 15 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm Vitamin và chất khoáng: Lượng vitamin và chất khoáng có tính chất đặc trưng theo loài và có thể thay đổi theo mùa. Nói chung, thịt cá là nguồn vitamin B và với cá béo cũng giàu cả vitamin A và D. Đối với chất khoáng, thịt cá là nguồn cung cấp canxi và phospho có giá trị, đồng thời cũng là một nguồn quí về đồng, sắt và selen. Cá là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất nước mắm do vậy nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước mắm. Vì vậy cá phải đạt được các yêu cầu sau: - Cá dùng để chế biến là loại cá gầy có hàm lượng lipit thấp ( < 1% ) là tốt nhất. - Nên sử dụng các loài cá nhỏ như vậy sẽ hạ được giá thành nguyên liệu và không tốn nhân công cho quá trình xử lý nguyên liệu, đồng thời kích thước nhỏ thì diện tích tiếp xúc giữa bề mặt cá và muối sẽ tăng lên, giảm nguy cơ cá bị thối. - Tuyệt đối không dùng các loại cá có chứa nọc độc như cá nóc để làm nguyên liệu chế biến nước mắm. Theo nghiên cứu của viện Hải Dương học Nha Trang thì độc tố tetrodotoxin trong một số bộ phận cá nóc không bị thủy phân trong quá trình chế biến nước mắm và vẫn gây ngộ độc cho người sử dụng nếu có trong nước mắm. - Không dùng các loại cá có tỉ lệ cơ thịt đỏ cao như cá ngừ, cá thu,… vì trong thành phần cơ thịt đỏ có chứa nhiều axit amin histidin. Đây là tiền chất của amin histamin có thể gây ngộ độc với hàm lượng > 20 mg/100 g. trong quá trình thủy phân thịt cá, chuyển protein thành các phần tử nhỏ hơn, có một số loài vi sinh vật cũng có khả năng chuyển hóa histidin thành histamin trong điều kiện nhiệt độ thích hợp. Với các chượp gây hương ta sử dụng nguyên liệu là cá cơm để sản xuất để nước mắm có hương vị thơm ngon. Nước mắm cá cơm có mùi vị thơm ngon là do các nguyên nhân sau: - Cá cơm là loại cá ăn nổi, hoạt động mạnh nên thành phần của cá ít mỡ. Trong sản xuất không thấy nổi váng mỡ dày, do đó mùi vị ôi khét ít xảy ra. - Cá cơm và các loài cá tầng nổi nói chung, có hoạt tính enzyme protease cao hơn các loại cá khác nên quá trình thủy phân nhanh hơn. Do đó trong cùng một thời gian sản xuất 6 – 12 tháng thì chượp cá cơm thủy phân triệt để hơn, không có mùi vị tanh ngái của cá. - Cá cơm có kích thước nhỏ nên dễ thủy phân. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 16 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm 2.1.2. Muối Muối là nguyên liệu qua trọng thứ hai sau cá, không có muối thì không thể tạo thành nước mắm. Do đó nguyên liệu muối cũng phải được quan tâm đúng mức. Thành phần hóa học của muối cũng sẽ ảnh hưởng tới chất lượng mùi vị của nước mắm. Nhìn chung muối ăn có tác dụng kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật và enzyme. Trong chế biến nước mắm, ta sử dụng muối ăn để khống chế hoạt động của vi sinh vật gây thối rữa. Theo TCVN 3974 – 84 muối ăn phải đảm bảo tiêu chuẩn sau: Bảng 2.5. Tiêu chuẩn muối ăn Hạng Chỉ 1. Mầu sắc tiêu cảm quan 2. Mùi vị Hạng 1 Trắng trong, trắng Chỉ tiêu Thượng hạng Hạng 2 Trắng, ánh Trắng xám, ánh xám, vàng, ánh trắng nâu hồng - không mùi - dung dịch muối 5% có vị mặn thuần khiết, không có vị lạ 3. Dạng bên ngoài và cỡ hạt - khô ráo, sạch - cỡ hạt 1 – 15 mm Chỉ tiêu hóa lý 4. Hàm lượng NaCl tính theo % khối 97,00 lượng khô, không nhỏ hơn 95,00 93,00 5. Hàm lượng chất không tan trong nước, 0,25 tính theo % chất khô, không lớn hơn 0,40 0,80 6. Hàm lượng ẩm tính theo % không lớn 9,50 hơn: 10,00 10,50 7. Hàm lượng các ion tính theo Ca2+ % khối lượng khô, không lớn 0,45 0,55 http://www.ebook.edu.vn 0,30 Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 17 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm hơn Mg2+ 0,40 0,70 1,00 SO42- 1,40 1,80 2,35 Ở Trung Quốc dựa vào thành phần hóa học của muối có thể phân loại muối thành 3 hạng. Bảng 2.6. Thành phần hóa học các hạng muối [2] Hạng muối NaCl (%) Nước (%) Chất không tan (%) Chất tan (%) 1 90 7 0,50 2,50 2 85 10 0,65 4,35 3 80 13 0,80 6,20 Ở Trung Quốc dựa vào thành phần hóa học của muối có thể phân loại muối thành 3 hạng. Muối dùng để ướp muối cá hoặc là sản xuất nước mắm thường dùng muối hạng 2 và 3. Trong muối ăn ngoài thành phần chính là NaCl còn có các thành phần khác như CaCl 2, MgCl2… những muối này có độ hòa tan lớn hơn NaCl. Do đó nó sẽ làm cản trở quá trình thẩm thấu của NaCl vào cơ thể cá. Ngoài ra muối chứa nhiều tạp chất còn làm cho màu sắc, mùi vụ nước mắm kém đi, nước mắm có vị đắng chát. Nếu trong muối có hàm lượng Kali cao gây ngộ độc, đau đầu, buồn nôn. Muối dùng trong sản xuất nước mắm là loại muối ăn và càng tinh khiết càng tốt. Tốt nhất là loại muối kết tinh hạt nhỏ, có độ rắn cao, màu trắng óng ánh, không vón cục, không ẩm ướt , không có vị đắng chát và đã được bảo quản 1 tháng trở lên. http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 18 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm 2.1.3. Enzyme Nước mắm là sản phẩm của quá trình thủy phân Protein từ thịt cá thành các sản phẩm dạng trung gian như: polypeptit, dipeptit, pepton và sản phẩm cuối cùng là axit amin dưới tác dụng của hệ enzyme protease trong bản thân nguyên liệu cá và hệ enzyme từ các vi sinh vật có trong quá trình chế biến nước mắm. Dựa trên cơ sở này, muốn giảm thời gian chế biến nước mắm, ta cần tạo điều kiện thích hợp cho enzyme protease hoạt động hoặc bổ sung thêm enzyme từ ngoài vào giúp cho quá trình thủy phân diễn ra nhanh chóng và mạnh mẽ hơn. a. Enzyme của cá: Các hệ enzyme chủ yếu của cá tham gia vào quá trình sản xuất nước mắm là: - Hệ enzyme Metalo-protease ( aminodipeptidase) Hệ enzyme này tồn tại trong nội tạng cá và chịu được nồng độ muối cao nên ngay từ đầu nó đã hoạt động mạnh. Loại enzyme này có hoạt tính khá mạnh, có khả năng thủy phân rộng rãi đối với các loại peptid. Đây là nhóm thủy phân enzyme trung tính, pH tối thích từ 5 -7. - Hệ enzyme serin-protease Điển hình là enzyme tripsin, tồn tại nhiều trong nội tạng cá. Ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất nước mắm hoạt động của nó yếu, sau đó mạnh dần và đến giai đoạn chượp chín thì giảm dần. Enzyme này phân hủy protein gần như hoàn toàn không còn ở dạng pepton. Hệ enzyme này hoạt động mạnh ở pH = 5 – 10. - Hệ enzyme acid-protease Có trong thịt và nội tạng cá, điển hình là enzyme cathepsin D. Hệ enzyme này dễ bị ức chế bởi nồng độ muối khoảng 15% nên thường nó chỉ tồn tại thời gian ngắn ở thời kỳ đầu của quá trình thủy phân. Loại men này đóng vai trò thứ yếu trong sản xuất nước mắm. b. Enzyme bổ sung thêm: Để rút ngắn quá trình sản xuất nước mắm, nhiều nhà khoa học nghiên cứu sử dụng enzyme protease có nguồn gốc thực vật, động vật, vi sinh vật bổ sung thêm vào trong quá trình chế biến nước mắm. - Các enzyme có nguồn gốc thực vật http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 19 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy nước mắm 5 triệu lít/năm Các nguồn thực vật chứa protease ứng dụng trong sản xuất nước mắm chủ yếu là đu đủ, dứa. Protease từ thực vật không nhiều và hoạt độ không cao so với nguồn từ vi sinh vật. *Papain: Papain là một loại protease có trong nhựa cây đu đủ. Ở các nước nhiệt đới papain được dùng làm mềm thịt từ rất nhiều thế kỷ trước. Papain có tính chịu nhiệt cao, pH tối thích là 4,5. Papain được ổn định trong dung dịch pH 5, khi pH của dung dịch giảm xuống 3 hoặc tăng tới 11 thì tính ổn định bị giảm. Papain có tính đặc hiệu khá rộng, nó thủy phân các cơ chất tổng hợp và thực hiện quá trình thủy phân khá sâu sắc, tạo thành các peptit trọng lượng phân tử thấp và các amino axit. *Bromelin: Bromelin là một loại protease thu được từ cây dứa. Chúng có khả năng thủy phân protein thành các axit amin. Hoạt tính thủy phân protein của bromelin tốt nhất ở pH từ 6-8 và nhiệt độ 550C. Sử dụng Bromelin ( nồng độ 0,8%, cofacto xystien 0,025 M, 33 0C ) cho kết quả tốt nhất và sản phẩm có chất lượng được chấp nhận thu được sau 21 ngày, sản phẩm ít có vị đắng. *Ficin: ficin thu được từ nhựa quả và thân một số loại sung. Ficin có tính chất tương đối giống với papain. Nhiệt độ tối thích cho thủy phân protein là 62,50C, pH 7,5. Enzyme hoàn toàn mất hoạt tính ở 800C. - Các enzyme có nguồn gốc động vật *Enzyme tụy (pancreatin) : Các enzyme quan trọng nhất được tạo ra từ tuyến tuỵ là trypsin và chymotrypsin. Trypsin là một trong những protease của dịch dạ dày ở dưới dạng pancreatin không thuần khiết. Trong công nghiệp thực phẩm trypxin được dùng để sản xuất các sản phẩm thủy phân. Trypsin là một endopeptidaza, pH tối thích vào khoảng 7-9. Trypsin có khả năng biến đổi các phân tử protein thành các axit amin, các dipeptit và các tripeptit. Sử dụng hỗn hợp trypsin : chimotrypsin ( 50 : 50), nồng độ 0,3 %, 370C cho phép giảm thời gian ủ chín hai tháng mà vẫn giữ được hương vị theo yêu cầu của nước mắm sản xuất theo phương pháp truyền thống[5]. -Các enzyme có nguồn gốc vi sinh vật Các protease vi sinh vật được sử dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm. Tất cả chúng đều là enzyme ngoại bào. Khác với protease thực vật và protease động vật protease vi sinh vật có tính đặc hiệu cao. Protease vi sinh vật được sản xuất chủ yếu từ vi khuẩn và nấm mốc và được chia thành 3 nhóm: protease kiềm tính, trung tính http://www.ebook.edu.vn Nguyễn Thị Hiền - Lớp CNLM – K50 20