Tổng quan
Nguyên liệu
Dầu gan cá tuyết là một loại dầu cô đặc giàu dinh dưỡng được chiết xuất từ gan của một vài giống cá tuyết
Cá tuyết là tên gọi chung cho các loài cá thuộc chi Gadus trong họ Gadidae Ngoài ra, thuật ngữ "cá tuyết" còn được dùng để chỉ một số loài cá khác, trong khi một số loài có thể được đề xuất thuộc chi Gadus nhưng không mang tên cá tuyết.
Thành phần hóa học
Dầu gan cá tuyết là nguồn cung cấp vitamin A và D, cùng với các axit béo eicosapentaenoic (EPA) và docosahexaenoic (DHA) Mức độ EPA và DHA trong dầu gan cá phụ thuộc vào loài cá và nhiệt độ nước nơi chúng sinh sống Theo các tiêu chuẩn hiện hành của Công ước Dược phẩm Hoa Kỳ, EPA trong một chất bổ sung cần đạt từ 7-16%, trong khi DHA nên nằm trong khoảng 6-18%.
Hình 2 Cấu tạo của Vitamin A và D
Bảng 1 Thành phần hóa học của dầu gan cá
Thành phần (trong 100g sản phẩm) Đơn vị Hàm lượng
Công dụng
Được sử dụng làm nguồn vitamin và là một chất dinh dưỡng
Dầu gan cá tuyết cung cấp một lượng lớn vitamin A, D và acid béo omega-3, đã được sử dụng từ hàng thế kỷ để tăng cường hệ miễn dịch và phòng ngừa bệnh còi xương ở trẻ em Ngoài những lợi ích này, dầu gan cá tuyết còn chứa các thành phần dinh dưỡng cô đặc có khả năng giảm viêm, cải thiện chức năng não bộ, hỗ trợ sức khỏe mắt và kích thích hệ miễn dịch.
Hàm lượng cao acid béo Omega-3 chống viêm
Dầu gan cá tuyết là nguồn cung cấp Omega-3 tự nhiên phong phú, đặc biệt là DHA và EPA Omega-3 có tính chất chống viêm, giúp giảm sản xuất prostaglandin, từ đó làm giảm cơn đau và viêm ở các mô tổn thương Sản phẩm này có thể giảm nhu cầu sử dụng thuốc chống viêm và hỗ trợ điều trị nhiều triệu chứng tự nhiên, bao gồm yếu tố nguy cơ bệnh mạch vành, trầm cảm và viêm khớp.
Chế độ ăn uống hiện nay thường thiếu cân bằng giữa Omega-3 và Omega-6 Mặc dù Omega-6 không hoàn toàn có hại cho sức khỏe, nhưng khi tiêu thụ quá mức mà thiếu Omega-3, chúng có thể gây ra phản ứng viêm, dẫn đến nhiều bệnh tật.
Tỷ lệ lý tưởng giữa Omega-6 và Omega-3 là 2:1, nhưng thực tế, nhiều người tiêu thụ Omega-6 gấp 5 đến 10 lần mức khuyến nghị Việc tiêu thụ thực phẩm chế biến và thức ăn nhanh giàu Omega-6 đã dẫn đến sự thiếu hụt Omega-3 ngày càng tăng Để giảm viêm và cân bằng tỷ lệ acid béo trong cơ thể, việc bổ sung dầu gan cá tuyết giàu Omega-3 là một giải pháp hiệu quả.
Bổ sung vitamin D thiết yếu
Vitamin D hoạt động như một hormone, ảnh hưởng đến chức năng thần kinh, sức khỏe tim mạch và phản ứng viêm Nó được tổng hợp qua da nhờ ánh nắng mặt trời, vì vậy cách hiệu quả nhất để cung cấp đủ vitamin D là tiếp xúc với ánh nắng vào buổi sáng sớm, khi chưa có tia cực tím gây hại cho da.
Vitamin D là yếu tố thiết yếu cho sự trao đổi chất của xương và nhiều chức năng tế bào khác Thiếu hụt vitamin D có thể dẫn đến tăng nguy cơ mắc các bệnh như cảm cúm, rối loạn tự miễn, bệnh lý nhận thức, bệnh tim mạch, tiểu đường, loãng xương và ung thư.
Nhiều người không bổ sung đủ vitamin D do thường xuyên ở trong nhà Việc sử dụng vitamin D liều cao một cách độc lập có thể dẫn đến một số tác dụng phụ Để bổ sung vitamin D hiệu quả, cách tốt nhất là kết hợp với acid béo Omega-3 có trong dầu gan cá tuyết.
Nguồn cung cấp viatmin A tuyệt vời
Vitamin A là một chất chống oxy hóa thiết yếu, giúp giảm thiểu sự mất cân bằng oxy hóa trong cơ thể Chất này có vai trò quan trọng trong việc phòng ngừa các rối loạn về mắt, hỗ trợ chức năng não bộ, chống lại ung thư và đặc biệt cần thiết cho quá trình sản xuất hormone.
Theo Quỹ Weston A Price Foundation (Mỹ), chế độ ăn truyền thống của người Scotland giàu dầu gan cá, nội tạng, động vật có vỏ và mỡ động vật, cung cấp nhiều vitamin A và D tự nhiên, giúp họ duy trì tỷ lệ mắc bệnh mãn tính rất thấp.
Dầu gan cá tuyết đã được chứng minh có khả năng giảm lượng triglyceride, một loại chất béo nguy hiểm trong máu có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh tim Ngoài ra, sản phẩm này còn hỗ trợ điều trị huyết áp cao và giúp cân bằng mức cholesterol trong cơ thể.
Nhiều nghiên cứu trên người và động vật đã chỉ ra rằng acid béo không bão hòa đa Omega-3 từ dầu gan cá tuyết có hiệu quả cao trong việc ngăn ngừa xơ vữa động mạch và các biến chứng liên quan.
Giảm nguy cơ ung thư
Nồng độ vitamin D trong cơ thể có khả năng giảm nguy cơ ung thư, đặc biệt là ung thư vú ở phụ nữ Nghiên cứu chỉ ra rằng vitamin D có trong dầu gan cá tuyết giúp ức chế sự tăng sinh và thúc đẩy quá trình tự chết theo chương trình của tế bào ung thư vú, từ đó làm giảm kích thước các khối u vú.
Ngăn ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường
Dầu gan cá tuyết là nguồn cung cấp chất béo cần thiết cho sức khỏe, giúp kiểm soát kháng insulin, viêm và lượng đường trong máu Sản phẩm này còn hỗ trợ giảm triệu chứng biến chứng tiểu đường, như bệnh thận Việc sử dụng dầu gan cá và bổ sung vitamin D trong năm đầu đời của trẻ, cùng với việc ăn gan cá tuyết trong thai kỳ, có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường Ngoài ra, dầu gan cá tuyết còn có tác dụng trong việc điều trị viêm khớp.
Vào đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng dầu gan cá tuyết là một chất tự nhiên hiệu quả trong việc chống còi xương Sử dụng dầu gan cá giúp giảm đau, cứng và sưng khớp cho bệnh nhân viêm khớp và các tình trạng viêm khác.
Dầu gan cá tuyết là một giải pháp hiệu quả cho viêm khớp nhờ khả năng hoạt động như một loại thuốc chống viêm non-steroidal Nó không chỉ cải thiện các triệu chứng lâm sàng chính mà còn có thể được sử dụng như một phương pháp thay thế an toàn cho thuốc, hoặc đơn giản là một chất bổ sung hỗ trợ trong điều trị viêm khớp dạng thấp.
Thúc đẩy khả năng sinh sản
Các phương pháp trích ly dầu gan cá
Phương pháp ép cơ học
Dầu động vật được chiết xuất từ mô mỡ, nơi chứa từ 70 đến 95% chất béo Chất béo này là yếu tố quyết định độ ngon và mềm của thịt sau khi chế biến, không phải là nguyên liệu chiết xuất dầu Để thu được dầu, nguyên liệu cần được cắt, rửa sạch và để ráo trước khi chế biến.
Phương pháp trích ly dầu gan cá phổ biến nhất là sử dụng nhiệt độ cao trong bình áp suất Hơi nước được bơm vào dưới áp suất cao giúp phân hủy các tế bào mỡ, từ đó giải phóng chất béo hiệu quả.
Lớp chất béo tinh khiết 99,5% được tách ra và ly tâm để loại bỏ nước, nhưng quá trình xử lý với nước có thể dẫn đến thủy phân triacylglycerides thành axit béo tự do, do đó cần trích ly béo thêm lần nữa Mặc dù axit béo tự do dễ dàng loại bỏ và yêu cầu nhiều thiết bị làm lạnh, phương pháp này vẫn chưa phổ biến trong sản xuất công nghiệp Trong chế phẩm khô, chất béo được chiết xuất từ mô mỡ đã được xử lý trong bình chứa bằng hơi nước, sau đó mỡ được làm mềm và thoát ra, trong khi các mô còn lại được ép để thu hồi chất béo còn lại.
Chất béo từ thủy hải sản đã thu hút sự chú ý trong nhiều thập kỷ nhờ chứa axit béo omega-3 mạch dài, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe Khác với động vật trên cạn có mô mỡ dự trữ rõ ràng, cá được phân loại thành cá nạc và cá béo Trong khi cá nạc như cá tuyết chủ yếu lưu trữ chất béo trong gan, cá béo như cá trích lại phân tán chất béo khắp mô cơ Mặc dù một số cá nạc như cá hồi được sử dụng để sản xuất dầu, hầu hết chất béo thủy hải sản được chiết xuất từ cá béo nhỏ menhaden, thuộc họ cá trích.
Hình 3 Cá tuyết và dầu gan cá tuyết
Hình 4 Cá Menhaden và sản phẩm dầu
Dầu gan cá được chiết xuất từ gan cá đã nấu bằng hơi nước và tách ra bằng phương pháp ly tâm Do chứa axit béo omega-3, dầu gan cá rất dễ bị oxy hóa và cần được tinh chế hoàn toàn trước khi tiêu thụ Tuy nhiên, nhờ vào các cải tiến trong sản xuất như khử mùi và bổ sung chất chống oxy hóa, dầu gan cá hiện nay có hương vị sạch sẽ hơn.
Phương pháp trích chất lỏng ở trạng thái siêu giới hạn (supercritical fluid
Ngày nay, phương pháp trích ly được sử dụng phổ biến để chiết tách dầu từ nhiều nguyên liệu khác nhau, nhờ vào hiệu quả kinh tế vượt trội so với phương pháp ép cơ học.
Phương pháp trích ly hiệu quả trong việc chiết xuất hàm lượng dầu từ nguyên liệu, với lượng dầu còn lại trong bã trích ly chỉ khoảng 1-2%, thấp hơn so với phương pháp ép cơ học (5-6%) Trong sản xuất thực tế, thường áp dụng kết hợp cả hai phương pháp: ép cơ học và trích ly Phương pháp trích ly cũng cho phép khai thác những loại dầu có hàm lượng béo thấp và đạt được năng suất cao.
Quá trình trích ly nhằm đạt được sản lượng chất béo tối đa với ít tạp chất, tuy nhiên, việc sử dụng dung môi đắt tiền và sự phân tán không tập trung của nguyên liệu là những hạn chế đáng kể của phương pháp này.
Sản phẩm phụ từ cá là nguồn chính cung cấp axit béo omega-3, đặc biệt là EPA và DHA, có vai trò quan trọng trong thực phẩm và dược phẩm Phương pháp trích xuất chất lỏng siêu giới hạn bằng CO2 (ở 25 MPa và 313 K) ưu việt hơn so với các phương pháp truyền thống như trích ly lạnh hay khử ẩm, nhờ vào khả năng giảm thiểu oxy hóa dầu gan cá, đặc biệt là dầu cá hồi giàu omega-3, đồng thời hạn chế tạp chất như asen.
Tận dụng cacbon dioxyt ở trạng thái siêu giới hạn như một dung môi trích ly, quá trình trích ly-phân nhánh được đề xuất nhằm loại bỏ axit béo tự do và nâng cao chất lượng dầu gan cá Phương pháp này được coi là một hình thức tinh chế cả về mặt vật lý lẫn hóa học.
Dầu cá được chiết xuất từ các bộ phận của cá bằng nhiều phương pháp khác nhau như trích ly lạnh (CE), ly tâm, khử ẩm (WR), trích ly bằng enzyme (EE) và trích ly lỏng ở trạng thái siêu giới hạn (SFE) Mỗi phương pháp chiết xuất sử dụng khoảng 100g nguyên liệu.
Trong quá trình khai thác lạnh, cá được rã đông ở nhiệt độ phòng trong 12 giờ trước khi tiến hành khử ẩm và trích ly bằng enzyme Nước và dầu được trích ly hiệu quả bằng thiết bị ly tâm Kontron (Centrikon T-124).
The enzyme extraction method, proposed by Gbogouri et al (2006), utilizes protease as the key enzyme, with a substrate-to-enzyme ratio of 0.05 w/w protein.
Phương pháp trích ly lỏng ở trạng thái siêu giới hạn (SFE) đã được nghiên cứu bởi Rubio-Rodríguez và cộng sự vào năm 2008, với các điều kiện chiết xuất tối ưu là áp suất 25 MPa và nhiệt độ 313 K Nguyên liệu thô được sử dụng cho quá trình này đã được xử lý bằng phương pháp lạnh đông khô (FreeZone 12 L - Hệ thống sấy đông kết hợp với buồng sấy, Labconco) Các thí nghiệm SFE được thực hiện thông qua quá trình nén trong hai máy tách liên tiếp, trong đó máy tách đầu tiên (S1) hoạt động ở áp suất 9 ± 0.5 MPa.
308 ± 1 o K, và máy tách thứ hai (S2 ), được giữ ở áp suất 5 ± 0.5 MPa và nhiệt độ 283 ±
Mật độ SC-CO2 trong S1 đạt khoảng 650 ± 50 kg/m³, thấp hơn so với mật độ trong máy chiết là 880 ± 5 kg/m³, nhưng lại cao hơn mật độ ở S2, nơi có mật độ giới hạn qc = 468 kg/m³.
Hình 5 Máy FreeZone 12 L-Hệ thống sấy đông kết hợp với buồng sấy
Hầu hết các chất béo trung tính đã được thu hồi trong S1, trong khi hầu hết các axit béo tự do được thu hồi trong S2 Để giảm thiểu hư hỏng, dầu sau khi tách chiết được lưu trữ trong các bình ở nhiệt độ 18°C và trong bóng tối.
Việc tận dụng giá trị từ phụ phẩm cá thông qua quá trình trích ly dầu có ảnh hưởng lớn đến ngành công nghiệp cá, nhất là khi dầu gan cá chứa nhiều triglycerides và axit béo omega-3 bão hòa Quá trình khai thác dầu gan cá giàu omega-3 đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dầu, liên quan đến quá trình oxy hóa lipid, hàm lượng chất ô nhiễm và các đặc tính cảm quan của sản phẩm.
Phương pháp trích ly không chỉ ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng dầu khai thác, mà còn tác động đến chất lượng protein cá hoặc bột cá thu được, từ đó ảnh hưởng đến giá trị thành phần của sản phẩm.
So sánh các loại dầu thu được từ phương pháp chiết xuất siêu tới hạn (SFE) với dầu cá khô lạnh đông và các phương pháp phòng thí nghiệm khác như trích ly lạnh, khử ẩm và trích ly bằng enzyme cho thấy SFE có ưu thế trong việc ngăn ngừa quá trình oxy hóa lipid Đặc biệt, phương pháp này hiệu quả trong việc bảo vệ dầu cá giàu omega-3 như dầu cá hồi, đồng thời giảm đáng kể lượng chất ô nhiễm, bao gồm một số loại asen và các dẫn xuất của chúng.
Phương pháp trích ly lỏng ở trạng thái siêu giới hạn có khả năng trích ly đồng thời nhiều hợp chất dễ bay hơi từ nguyên liệu thô, như amine và axit hữu cơ mạch ngắn, khi thực hiện trong hệ thống kín Tuy nhiên, việc làm dầu gan cá có thể làm tăng mùi tanh và tính axit, dẫn đến giảm chất lượng dầu Điều này cho thấy hiệu quả của phương pháp SFE phụ thuộc nhiều vào chất lượng và độ tươi của nguyên liệu, và trong một số trường hợp, cần thiết phải kết hợp với bước khử mùi.
Phương pháp trích ly bằng Isopropyl Alcohol (IPA)
Quy trình Halifax để trích ly lipid từ cá nhằm sản xuất protein cá với sự sử dụng isopropyl alcohol (IPA) đã gần hoàn thiện Lượng lipid chủ yếu được thu hồi trong lần trích ly đầu tiên, trong khi glyceride chất lượng cao có thể được lấy lại qua phương pháp trích ly lạnh, và trong một số trường hợp, từ lần trích thứ hai Các phospholipid được chiết xuất mà không có sự thoái hóa rõ ràng, cùng với axit béo tự do, chủ yếu xuất hiện trong pha giàu IPA từ lần trích đầu tiên Nồng độ lipid còn lại trong protein cá tương đương với lipid trong cơ thể cá, và thành phần axit béo chi tiết thay đổi tùy thuộc vào các hóa chất sử dụng.
Phương pháp trích ly này bao gồm ba lần thực hiện liên tiếp, trong đó có thêm một lượng nhỏ axit photphoric để điều chỉnh độ pH trong lần trích ly đầu tiên Tất cả các quá trình trích ly diễn ra ở nhiệt độ 81 oC (178-180 oF) và hỗn hợp sau khi gia nhiệt được ly tâm trong máy ly tâm thùng Các loại rượu thu hồi được lọc qua giấy lọc định tính Whatman số 1 bằng phễu Buchner để loại bỏ các hạt, và bộ lọc được rửa sạch bằng petroleum ete nhằm thu hồi lượng dầu còn lại.
Hình 9 Mô hình hoạt động của máy ly tâm thùng
Trong quá trình trích ly lần I, IPA được bổ sung cho các nhóm cá mẫu với tỷ lệ IPA:H20p là 30 Kết quả chiết xuất từ cá trích cho ra dịch trích có màu nâu đậm, trong khi dịch trích từ các loại cá tươi khác có màu nâu nhạt hơn.
Chiết xuất lần II bằng IPA cho thấy tỷ lệ nhóm cá mẫu đạt 99%, với hàm lượng nước trong chiết xuất khoảng 5% Phương pháp này khác biệt so với chiết xuất từ cá nạc, thường sử dụng tỷ lệ 70:30 giữa IPA và H2O Chiết xuất từ cá trích có màu vàng đậm, trong khi chiết xuất từ cá tươi có màu vàng nhạt hơn.
Chiết xuất lần ba với 99% IPA tạo ra dịch trích màu vàng nhạt Khi làm lạnh đến 25 o C, hai pha được hình thành từ dịch trích lần I và II, với dầu cá nằm ở lớp dưới cùng và được loại bỏ Dịch trích lần I có hàm lượng lipid cao, nhưng hai lớp không tách rời Dịch trích từ các quá trình trích ly, đặc biệt là lần I và II, giàu IPA và được làm lạnh từ từ đến +3 o C Các lớp dầu cá được tách ra sau đó, và khi dịch trích từ cá thuần chủng được làm mát đến +3 o C, một pha dầu hình thành.
Phương pháp trích ly dầu gan cá bằng enzyme
Kỹ thuật trích ly dầu gan cá bằng enzyme mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tính dễ sử dụng, tiêu thụ năng lượng thấp và hiệu quả cao Phương pháp này còn giúp giảm thiểu sự phá hủy các thành phần chức năng của dầu gan cá.
Trong quá trình trích ly dầu gan cá bằng enzyme, việc kiểm tra tính chất phản ứng enzyme là cần thiết để tối ưu hóa hiệu quả trích ly Các tính chất thủy phân của enzyme được nghiên cứu thông qua phương trình Michaelis-Menten, liên quan đến sự ức chế chất nền Cuối cùng, nồng độ enzyme và nồng độ chất phản ứng có thể được xác định bằng cách suy luận từ mô hình động học thủy phân enzyme.
Các phương pháp truyền thống để trích ly dầu gan cá như thủy phân bằng kiềm, ép và sấy thường làm mất đi các thành phần dinh dưỡng do điều kiện trích ly không tối ưu Gần đây, việc sử dụng enzyme để trích ly dầu gan cá đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào điều kiện hoạt động nhẹ nhàng, tiêu thụ năng lượng thấp và hiệu quả cao.
Nghiên cứu của Li và cộng sự (1997) cho thấy sản phẩm dầu từ quá trình thủy phân chứa đầy đủ các axit amin cần thiết cho con người (Yuan và Gao, 2002), mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi Việc khai thác tinh dầu từ cá đang trở thành xu hướng trong công nghệ khai thác dầu hiện nay (Yang và Liu, 2008; Hao và cộng sự, 2009) Để nâng cao hiệu suất trích ly dầu gan cá với lượng enzym tối thiểu, cần tiến hành nghiên cứu sâu về các tính chất của phản ứng enzym.
Nghiên cứu này đã sử dụng enzyme protease để thủy phân protein cá, cho thấy rằng vận tốc phản ứng enzym tăng khi nồng độ chất phản ứng tăng, nhưng nồng độ quá cao sẽ gây ức chế enzyme Bằng cách lập mô hình động học thủy phân enzyme, nghiên cứu chỉ ra rằng mô hình này phù hợp hơn với thực tế sản xuất ở mức độ thủy phân thấp Cuối cùng, nồng độ enzym và nồng độ chất phản ứng có thể được suy luận từ mô hình động học này.
Quá trình trích ly dầu gan cá bằng enzyme được thực hiện theo phương pháp của Mbatia et al Đầu tiên, 50 gram mẫu gan cá tươi được đồng nhất và trộn với 50 ml nước Hỗn hợp này được làm nóng trong bể nước đến 55 o C trong 15 phút với cánh khuấy ở tốc độ 500 vòng/phút Sau đó, enzyme bromelain với nồng độ 0.5% (theo khối lượng ướt của nguyên liệu) được thêm vào để bắt đầu quá trình thủy phân, diễn ra trong 2 giờ với sự làm sạch bằng khí nitơ.
Hỗn hợp được ly tâm ở nhiệt độ phòng trong 15 phút Để thu hồi các phần khác nhau, các ống được giữ thẳng đứng ở -20°C trong 2 giờ Sau đó, các phần được tách ra bằng cách cắt các ống và xác định khối lượng ướt.
Phương pháp trích ly bằng dung môi (phương pháp Soxhlet)
Nguyên liệu sản xuất dầu gan cá được làm lạnh đông ở nhiệt độ -47°C trong máy sấy đông lạnh Labconco (Kansas City, MO) với áp suất chân không 0,113bar Sau khi đông lạnh, gan cá được nghiền thành các hạt có kích cỡ từ 0,2 đến 0,5 mm Hàm lượng độ ẩm của mẫu sấy được xác định theo Phương pháp 934.01 (3) của AOAC International Official.
Hình 10 Mô hình hoạt động của máy ly tâm thùng
Một mẫu khối lượng 10g đã được chiết xuất ba lần bằng phương pháp Soxhlet, sử dụng ete dầu mỏ làm dung môi, trong máy trích ly Buchi (mô hình B-811, Essen, Đức) Quá trình chiết xuất diễn ra trong 6 giờ qua ba bước, sau đó dung môi được bay hơi bằng máy làm bay hơi Heidolph WB / VV.
2000, Schwabach, Germany), và các mẫu đã được sấy khô trong lò nung ở 45°C
Hình 11 Hệ thống trích ly B-811
Quy trình sản xuất dầu gan cá
Gia nhiệt
Nguyên liệu nấu chín ở nhiệt độ cao làm phá vỡ cấu trúc cơ thịt, tạo ra ba pha: rắn, nước và dầu, từ đó thuận lợi cho quá trình ép.
Mục đích của quá trình để giải phóng dầu từ các nơi chứa chất béo của cá Diệt khuẩn gây thối
Gia nhiệt là một quá trình quan trọng trong sản xuất, yêu cầu độ chính xác cao và có thể gặp khó khăn trong việc kiểm soát Chất lượng cá và điều kiện gia nhiệt ảnh hưởng lớn đến khả năng ép nguyên liệu Thông thường, gia nhiệt được thực hiện ở nhiệt độ từ 95°-100°C trong khoảng 15 đến 20 phút Việc gia nhiệt đúng cách không chỉ giúp tách dịch ép chính xác mà còn cải thiện khả năng thu hồi dầu, đặc biệt là đối với các loại cá béo.
Gia nhiệt được thực hiện trong nồi 2 vỏ với cơ chế đun nóng gián tiếp Bếp có thiết kế hình trụ dài, vỏ gia nhiệt trong suốt và sử dụng hơi cánh quạt để làm nóng, kết hợp với băng tải trục vít và các khay rỗng Nồi nấu có vỏ trong suốt giúp dễ dàng kiểm tra và làm sạch, đi kèm hệ thống vòi phun thổi hơi nước trực tiếp Thiết bị tự động có thể được lắp đặt để điều khiển nhiệt độ, mức cung cấp nguyên liệu, xả nguyên liệu mềm và thu thập vật lạ nặng như đá và sắt vụn Các bếp này có nhiều kích cỡ, có khả năng xử lý từ 16 tấn đến 1600 tấn nguyên liệu mỗi ngày.
Thoát nước nấu
Quá trình gia nhiệt tạo ra một sản phẩm khác là nước nấu, trong đó chứa dầu và có thể dễ dàng tách ra khỏi chất rắn thông qua phương pháp thoát nước đơn giản.
Quá trình loại bỏ chất lỏng được thực hiện thông qua việc xử lý trong máy ép, máy ly tâm hoặc kết hợp cả hai Để tối ưu hóa quá trình ép, chất lỏng trong nồi nấu được thu hồi từ xác cá đông tụ, sử dụng băng tải lọc hoặc bộ tải rung.
Băng tải lọc được đặt nghiêng giữa nồi và máy ép, thiết kế tương tự như băng tải vít nhưng có phần cuối gần nồi nấu hơn Nó được trang bị lưới lọc dễ dàng thay thế, với kích thước lỗ lọc có thể điều chỉnh theo từng loại cá.
Bộ tải rung, như hình 15, hoạt động dựa trên nguyên lý giữ lại vật liệu nấu chín trong túi lọc và tạo rung động nhờ động cơ điện Trong quá trình này, pha lỏng sẽ đi qua các lỗ lọc, trong khi pha rắn sẽ được rung dọc theo bề mặt bộ lọc và được dẫn đến đầu ra.
Ép
Quá trình ép chất lỏng từ pharắn (xác gan cá) nhằm nâng cao sản lượng và chất lượng dầu cá, đồng thời giảm độ ẩm của bánh gan cá Việc này không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu cho máy sấy mà còn tăng năng suất tổng thể.
Quá trình ép hiện nay thường áp dụng máy ép trục xoắn đôi, mang lại hiệu quả cao trong việc khử nước Các thiết bị này giúp sản xuất bánh cá với độ ẩm thấp chỉ còn 50%, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Hình 15 Máy ép trục xoắn đôi
Nguyên tắc hoạt động của máy ép dựa trên một buồng ép có hai hình trụ rỗng khớp vào nhau, với thành xi lanh làm bệ đỡ cho các tấm lọc bằng thép không gỉ Các vít trong máy xoay ngược chiều nhau, giúp nguyên liệu được đưa vào và ép qua các trục lớn hơn Quá trình này làm giảm không gian cho nguyên liệu, đồng thời cho phép pha lỏng được ép ra ngoài qua các tấm lọc xung quanh các đinh ốc.
Ly tâm thay cho ép
Ly tâm là phương pháp phổ biến trong ngành công nghiệp bột cá và dầu cá, cho phép xử lý nguyên liệu có hàm lượng chất rắn cao Công nghệ decanter được sử dụng để tách các chất rắn khỏi chất lỏng trong cá nấu chín, mang lại hiệu quả vượt trội so với phương pháp ép truyền thống.
- Ly tâm là một quá trình đơn giản
- Ly tâm là một phương pháp được biết là tốt hơn và kiểm soát được nhiều hơn so với cách ép và lọc
- Ly tâm được thực hiện nhanh hơn rất nhiều so với ép và làm giảm đáng kể tảinhiệt trên các nguyên liệu
Máy ly tâm mang lại lợi thế lớn khi có khả năng xử lý các vật liệu mềm mà quá trình ép gặp khó khăn Ngoài ra, thiết bị này cũng dễ dàng vệ sinh và thực hiện các thao tác rửa một cách đơn giản hơn.
Khuyết điểm của quá trình này là cần nghiền gan cá sau khi nấu chín để nâng cao hiệu quả ly tâm Hơn nữa, máy ly tâm thường tạo ra chất rắn có độ ẩm cao hơn so với phương pháp ép, dẫn đến việc tiêu thụ nhiên liệu tăng cao trong các hoạt động sấy Điều này cũng gây ra nhiều nhũ tương và cặn bụi, làm khó khăn cho việc tách dầu và nước trong pha lỏng sau đó.
Máy móc sử dụng bình lắng thay vì phương pháp ép đang được triển khai rộng rãi trên toàn cầu, với năng suất trung bình từ 12 đến 300 tấn nguyên liệu mỗi ngày.
Quá trình nghiền (trước ly tâm)
Nguyên liệu được nghiền nhỏ
Mục đích: phá vỡ màng tế bào, tạo điều kiện cho quá trình ly tâm tách dầu có thể dễ diễn ra dễ dàng
Cấu tạo của máy nghiền: Nó bao gồm một cánh quạt bằng dao so le và hệ thống một hàng dao cố định.
Phân tách dịch ép
Dịch ép trước khi lọc bao gồm nước, dầu và chất khô, trong đó hàm lượng dầu phụ thuộc vào tỷ lệ dầu trong cá Lượng chất khô có sự biến đổi dựa trên kích thước, chất lượng gan cá, cũng như mức độ xử lý cơ học, quá trình nghiền và nấu chín trước đó.
Lượng dịch ép từ nguyên liệu sẽ biến đổi dựa trên tính chất và chất lượng của nguyên liệu, đặc biệt là do quá trình tự thủy phân (autolysis) của cá Trong điều kiện trung bình, có thể ước tính rằng khoảng 70% nguyên liệu sẽ tạo ra dịch ép, trong khi 30% còn lại sẽ là bã ép.
Sự phân tách dịch ép thành ba thành phần: cặn dầu, dầu và nước, dựa trên trọng lượng riêng khác nhau Sau thời gian trong bể chứa, dịch ép tạo thành ba lớp: cặn dầu ở dưới, nước ở giữa và dầu ở trên Phương pháp này đã được sử dụng trong những ngày đầu sản xuất dầu cá, nhưng có nhiều hạn chế như năng suất thấp và hiệu suất chậm Ngày nay, sử dụng công nghệ ly tâm, quá trình tách dầu có thể thu được năng suất cao gấp vài ngàn lần so với phương pháp truyền thống và chỉ mất vài giây để hoàn thành.
Để quá trình tách diễn ra hiệu quả, nhiệt độ cao là điều kiện quan trọng; dịch ép cần được làm nóng đến 90-95°C trước khi đưa vào máy ly tâm nhằm loại bỏ bã cặn và tách dầu cùng nước.
Hình 18 Self-cleaning disc centrifuge
Đĩa ly tâm tự làm sạch dạng đĩa hoạt động dựa trên nguyên tắc các đĩa hình nón xếp chồng lên nhau với khoảng cách từ 0.5 đến 2 mm Chất lỏng được đưa vào qua ống điều khiển, di chuyển dọc theo đĩa và được thải qua các lỗ hổng trong đai ốc Pha nước sẽ dịch chuyển ra biên và thải ra phía sau tấm phân tách nhờ vào việc điều chỉnh vành khung Bã được tách ra dọc theo rìa phễu và thải ra đều đặn qua rãnh phễu vào cột dốc Máy ly tâm có năng suất đa dạng, từ 500 đến 25000 lít/h.
Tách pha lần 2
Tinh luyện dầu là quá trình quan trọng diễn ra trong thiết bị chuyên dụng, nhằm loại bỏ tạp chất trước khi dầu được bơm vào kho chứa Bằng cách sử dụng nước nóng, quá trình này giúp đảm bảo sự ổn định của dầu trong suốt thời gian lưu trữ.
Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình ly tâm:
- Hiệu quả của sự phân tách phụ thuộc vào thiết kế và chế độ hoạt động của máy ly tâm
- Tốc độ tách phụ thuộc vào sự vận động của các hạt và lực ly tâm
Sự dịch chuyển của vật liệu phụ thuộc vào các đặc tính như độ nhớt và trọng lượng riêng, đặc biệt là ảnh hưởng của nhiệt độ dầu Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng, và nhiệt độ của dầu nên được duy trì trong khoảng 95 độ, không được thấp hơn 90 độ.
Bay hơi nước
Sau khi quá trình phân tách loại bỏ dầu và chất cặn từ dịch ép, chúng ta thu được pha nước, chiếm khoảng 65% trong nguyên liệu thô Pha nước này không chỉ chứa nước mà còn bao gồm các thành phần như protein hòa tan, protein không hòa tan, vitamin, dầu còn lại và amin/ammoniac.
Hàm lượng dầu còn lại sau quá trình tách nên thấp hơn 1% để đạt hiệu suất tối ưu Các thành phần khô, chiếm từ 5-6% ở cá tươi và gần 20% ở bột cá, cho thấy tầm quan trọng của việc thu hồi các chất rắn hòa tan trong pha nước Để thu hồi các chất rắn trong pha lỏng, người ta thực hiện quá trình bay hơi nước và sau đó là sấy.
Hình 19 Thiết bị bay hơi nước Quadruple
Hình 20 minh họa một thiết bị bay hơi nước với năng suất tăng gấp bốn lần, hoạt động qua các giai đoạn I-II-III-IV Quá trình này đảm bảo pha lỏng được cung cấp liên tục cho giai đoạn tiếp theo.
Dần dần, quá trình tập trung vào các giai đoạn II, III và IV diễn ra theo thời gian Hơi nước trực tiếp từ thiết bị bay hơi cung cấp nhiệt cho giai đoạn đầu tiên, trong khi hơi thoát ra từ giai đoạn này được sử dụng để làm nóng cho giai đoạn thứ hai Hơi từ giai đoạn thứ hai tiếp tục được sử dụng trong giai đoạn III, và quy trình này lặp lại cho đến giai đoạn IV Cuối cùng, hơi nước từ giai đoạn cuối thường được cô đọng trong một tháp ngưng tụ, nhưng cũng có thể được tận dụng để làm nóng nguyên liệu.
Chỉ tiêu chất lượng của dầu gan cá
Chỉ tiêu chất lượng của dầu gan cá được đánh giá dựa vào tiêu chuẩn Việt Nam về dầu mỡ động thực vật
- Chỉ số Acid theo TCVN 6127: 2010
Bảng 2 Bảng Chỉ số acid của một số dầu thực phẩm
- Chỉ sô xà phòng TCVN 6026:2007
Bảng 3 Chỉ số xà phòng của một số dầu thực phẩm
- Chỉ sô iot theo TCVN 6122:2010
- Chỉ số peroxit theo TCVN 6121:2010
A: Dầu hạt cải/hạt hướng dương tinh luyện (1:1) G: Mỡ động vật B: Dầu olui (hỗn hợp của dầu oliu nguyên chất và tinh luyện ) H: Mỡ lợn
C: Dầu oliu nguyên chất ngoại hạng I: Dầu cọ
D: Dầu oliu nguyên chất ngoại hạng J: Stearin cọ
E: Dầu hạt cải dầu để lâu K: Dầu dừa
Dầu hạt cải tinh luyện
Dầu mầm lúa mì ép lạnh
Acid béo kỹ thuật Chỉ số acid
Dầu cải Dầu dừa Dầu MCT
Bảng 4 Chỉ số peroxit của một số dầu thực phẩm
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và bảo quản
Những biến đổi của dầu cá trong quá trình bảo quản
Dầu gan cá có những đặc trưng riêng về mùi vị khi được khai thác trong điều kiện công nghệ bình thường, nhưng những đặc trưng này có thể thay đổi trong quá trình bảo quản Sự thay đổi này thường dẫn đến việc mất mùi vị ban đầu, đôi khi xuất hiện mùi vị khó chịu và làm thay đổi màu sắc, từ đó làm giảm giá trị của sản phẩm dầu gan cá.
6.1.1 Sự thủy phân của dầu cá
Dầu mỡ, về mặt hóa học, là triglycerid, một este của glyxerol và các axit béo Tính chất hóa học của dầu mỡ chủ yếu liên quan đến các phản ứng của triglycerid, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm Trong điều kiện thích hợp, dầu mỡ có thể bị thủy phân qua các phản ứng hóa học.
Nếu có một lượng kiềm (KOH, NaOH) thì sau phản ứng thủy phân, acid béo tác dụng với kiềm để tạo thành muối kiềm (xà phòng )
6.1.2 Sự oxi hóa của dầu cá
Dầu mỡ chứa nhiều acid béo không no, dễ bị oxy hóa do tác động của oxy trong không khí lên các mạch cacbon Nếu quá trình oxy hóa không diễn ra sâu, những thay đổi chủ yếu sẽ ảnh hưởng đến tính cảm quan như mùi và vị của dầu mỡ Hiện tượng này được gọi là sự ôi hỏng của dầu mỡ, thường xảy ra khi.
Để đảm bảo quá trình oxy hóa diễn ra hiệu quả, cần bảo quản dầu mỡ ở điều kiện thích hợp Trong một số trường hợp, quá trình oxy hóa sâu có thể dẫn đến sự hình thành những tính chất hóa học và lý học mới trong dầu mỡ.
Sự oxy hóa lipid tạo ra hợp chất peroxyd, và các peroxyd này tiếp tục phân hủy thành các sản phẩm cuối cùng như aldehyt, aceton, rượu và acid Quá trình này dẫn đến việc dầu trở nên có mùi ôi chua khó chịu, độc hại và không thể xử lý được.
Cơ chế của quá trình oxy hóa dầu gan cá:
Với chất khơi mào tạo gốc tự do R *
AOO * + RH AOOH + R * Phát triển mạch
ROOH có thể bị phân hủy bởi nhiệt, bức xạ hoặc ion kim loại
R * + R * R-LR ROO * + R * ROOR ROO * + ROO * ROOR + O2
Sơ đồ quy trình oxy hóa dầu gan cá
Hình 20 Sơ đồ quy trình oxy hóa chất béo
Sự ôi hỏng thực phẩm thường làm tăng chỉ số acid do sự tích tụ acid béo tự do Nguyên nhân chính của hiện tượng này là do quá trình thủy phân glyceride dưới tác động của nước, các enzyme thủy phân trong dầu mỡ, vi sinh vật, hoặc các ion kim loại nặng như sắt Quá trình ôi hỏng diễn ra nhanh chóng hơn khi nhiệt độ bảo quản tăng cao, cùng với sự tiếp xúc với không khí và ánh sáng.
Sự ôi hỏng của dầu mỡ có thể nhận biết qua sự tích tụ các hợp chất peroxyd, gây ra mùi khó chịu Chỉ số peroxyd được sử dụng để biểu thị hàm lượng của các chất này, mặc dù nó không cao.
Sơ đồ quá trình ôi khétdầu :
Hydro peroxyd, acid h,,ion KL
Aldehyd Ceton Ôi khét dấầu Acid
- Ôi khét do sinh ra aldehyde
Hiện tượng oxy hóa tạo aldehyde có thể xảy ra cả với và không có enzyme, thông qua quá trình khử acid béo Khi acid béo chuyển hóa thành aldehyd, nó sẽ phát ra mùi ôi khét khó chịu.
Ôi khét do sự sinh ra ceton là hiện tượng xảy ra khi các chất béo có acid bão hòa và hydro tham gia phản ứng oxy hóa glycerin Quá trình oxy hóa này được kích thích bởi một số kim loại như chì, sắt, mangan và đồng Khi glycerin bị oxy hóa, nó giải phóng dần dần ra các chất tự do, chuyển hóa thành epiadehyd (epihydrin aldehyde), gây ra mùi ôi khét cho dầu mỡ.
Ôi khét do sự oxy hóa các acid béo chưa bão hòa xảy ra khi oxy gắn vào liên kết đôi của acid béo, dẫn đến hình thành peroxyd và oxy acid, cuối cùng phân hủy thành aldehyde Phản ứng này không đồng thời, khiến sản phẩm chứa hỗn hợp acid, aldehyde, ceton, và peroxyd Quá trình oxy hóa dầu mỡ diễn ra liên tục từ phân tử này sang phân tử khác mà không thể ngăn chặn.
Dầu mỡ đun ở nhiệt độ cao hình thành acrolein C3H4O (Acrylaldehyde) là một aldehyde độc.
Quá trình bảo quản
Dầu cá có tính không ổn định và dễ bị phân hủy bởi ánh sáng, nhiệt độ cao và oxy, dẫn đến tình trạng dầu cá bị hôi Để khắc phục vấn đề này, các nhà sản xuất thường pha thêm vitamin E, một chất chống oxy hóa, nhằm giữ cho dầu cá luôn tươi ngon Bên cạnh đó, gelatin và glycerin cũng được bổ sung vào dầu cá để cải thiện chất lượng sản phẩm.
Để bào chế các viên nang mềm, cần ngăn tiếp xúc với không khí và bảo quản ở nơi khô thoáng, mát mẻ với độ ẩm thấp nhằm tránh các phản ứng thủy phân và ôi hóa.
Bảo quan trong chai có màu sẫm nhằm hạn chế các ảnh hưởng của các tia sáng xúc tác các phản ứng ôi hóa.
