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, thuộc chi Gadus và họ Gadidae, là tên gọi chung cho nhiều loài cá Ngoài ra, một số loài cá khác cũng được gọi là cá tuyết, mặc dù chúng có thể không thuộc chi Gadus.
Thành phần hóa học
Dầu gan cá tuyết là nguồn cung cấp quan trọng vitamin A và D, cùng với các axit béo omega-3 như eicosapentaenoic acid (EPA) và docosahexaenoic acid (DHA) Hàm lượng EPA và DHA trong dầu gan cá có thể thay đổi tùy thuộc vào loài cá và nhiệt độ môi trường sống của chúng Theo tiêu chuẩn của Công ước Dược phẩm Hoa Kỳ, mức EPA trong các sản phẩm bổ sung nên đạt từ 7-16%, trong khi DHA yêu cầu 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
Acid béo đa chức không bão hòa g 26,0
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, được sử dụng từ lâu để tăng cường hệ miễn dịch và phòng ngừa còi xương, một bệnh do thiếu vitamin D thường gặp ở trẻ em Ngoài ra, dầu gan cá tuyết còn mang lại nhiều lợi ích khác như giảm viêm, cải thiện chức năng não bộ, hỗ trợ thị lực 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, bao gồm DHA và EPA, giúp giảm viêm hiệu quả Omega-3 có khả năng giảm sản xuất prostaglandin, một chất liên quan đến đau và viêm ở mô tổn thương, từ đó giảm nhu cầu sử dụng thuốc chống viêm Sản phẩm này có thể hỗ trợ điều trị nhiều triệu chứng tự nhiên, bao gồm các yếu tố nguy cơ bệnh mạch vành, trầm cảm và viêm khớp.
Phần lớn chế độ ăn uống của chúng ta bị mất cân bằng Omega-3 và Omega-6 Omega-
Mặc dù 6 loại thực phẩm này không hoàn toàn xấu cho sức khỏe, nhưng việc tiêu thụ quá nhiều mà không bổ sung Omega-3 có thể dẫn đến phản ứng viêm, nguyên nhân gây ra nhiều bệnh tật.
Tỷ lệ chuẩn của Omega-6:Omega-3 = 2:1, tuy nhiên hầu hết mọi người ăn gấp 5 đến
Tiêu thụ Omega-6 vượt quá 10 lần mức cho phép dẫn đến sự thiếu hụt Omega-3, chủ yếu do thói quen ăn uống với nhiều thực phẩm chế biến và đồ ăn nhanh chứa dầu mỡ Để giảm viêm và cân bằng tỷ lệ axit béo trong cơ thể, bổ sung dầu gan cá tuyết giàu Omega-3 là một giải pháp hiệu quả.
Bổ sung vitamin D thiết yếu
Vitamin D đóng vai trò như một hormone trong cơ thể, ảnh hưởng đến chức năng dẫn truyền thần kinh, sức khỏe tim mạch và các phản ứng viêm Vitamin này được tổng hợp qua da nhờ ánh nắng mặt trời, và cách hiệu quả nhất để bổ sung đủ vitamin D là dành thời gian tiếp xúc với ánh nắng vào buổi sáng sớm, khi chưa có tia cực tím có hại cho da.
Vitamin D là yếu tố thiết yếu cho sự trao đổi chất của xương và nhiều chức năng tế bào quan trọng khác Việc thiếu hụt vitamin D có thể dẫn đến tăng nguy cơ mắc các bệnh như cảm cúm, rối loạn tự miễn, vấn đề về nhận thức, bệnh tim mạch, tiểu đường, loãng xương và ung thư.
Nhiều người không nhận đủ vitamin D do thường xuyên ở trong nhà, và việc uống vitamin D liều cao một mình có thể gây ra một số tác dụng phụ Để bổ sung vitamin D hiệu quả, cách tốt nhất là kết hợp với axit 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 tình trạng mất cân bằng oxy hóa Nó đóng vai trò quan trọng trong việc phòng ngừa các rối loạn về mắt, hỗ trợ chức năng não bộ, ngăn ngừa ung thư và đặc biệt cần thiết cho quá trình sản xuất hormone.
Theo Quỹ Weston A Price Foundation (Mỹ), chế độ ăn uống truyền thống của người Scotland giàu dầu gan cá, nội tạng, động vật có vỏ và mỡ động vật, cung cấp 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 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 mắc ung thư Nghiên cứu cho thấy, vitamin D có trong dầu gan cá tuyết có tác dụng ngăn ngừa ung thư vú ở phụ nữ bằng cách ức chế sự tăng sinh và thúc đẩy quá trình tự chết theo chương trình của các 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 Nó còn có khả năng giảm triệu chứng các biến chứng liên quan đến bệnh tiểu đường, như bệnh thận Sử dụng dầu gan cá và bổ sung vitamin D trong năm đầu đời của trẻ, cũng như ăn gan cá tuyết trong thời kỳ mang thai, có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường.
Vào đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng dầu gan cá tuyết là một chất tự nhiên có khả năng chống còi xương Việc sử dụng dầu gan cá không chỉ giúp giảm đau mà còn làm giảm tình trạng cứng và sưng khớp ở bệnh nhân viêm khớp và các bệnh viêm khác.
Dầu gan cá tuyết là một phương pháp điều trị hiệu quả cho viêm khớp nhờ khả năng hoạt động như 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 giải pháp thay thế an toàn cho thuốc, hoặc đơn giản là một chất bổ sung hỗ trợ 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, mang lại độ ngon và mềm cho thịt sau khi chế biến Chất béo trong mô thịt không phải là nguyên liệu chiết xuất dầu, mà là phần tạo ra hương vị đặc trưng Để thu được dầu, nguyên liệu cần được cắt, rửa sạch và để ráo trước khi xử lý.
Phương pháp trích ly dầu gan cá phổ biến nhất là sử dụng nhiệt độ cao trong bình áp suất Quá trình này bao gồm việc bơm hơi nước vào chất béo đã được sơ chế dưới áp suất cao, giúp phân hủy tế bào mỡ và giải phóng chất béo.
Lớp chất béo được tách ra và ly tâm để loại bỏ nước, tạo ra chất béo tinh khiết 99,5% Tuy nhiên, quá trình xử lý này có thể dẫn đến thủy phân triacylglycerides thành axit béo tự do, do đó cần phải trích ly béo thêm lần nữa Mặc dù axit béo tự do dễ dàng loại bỏ, việc này vẫn chưa phổ biến trong sản xuất công nghiệp vì yêu cầu thiết bị phức tạp Trong chế phẩm khô, chất béo được chiết xuất từ mô mỡ đã được tỉa bằng hơi nước, làm mềm mỡ để thoát ra, và các mô còn lại được ép để thu hồi chất béo.
Chất béo từ thủy hải sản đã thu hút sự chú ý lớn trong nhiều thập kỷ nhờ vào hàm lượng cao axit béo omega-3 mạch dài, đóng vai trò quan trọng trong sức khỏe tim mạch và chức năng não Việc tiêu thụ các loại chất béo này có thể mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm giảm nguy cơ mắc bệnh tim và cải thiện tâm trạng.
Cá được cho là có nhiều lợi ích cho sức khỏe người dùng, với sự khác biệt quan trọng so với chất béo động vật khác Trong khi động vật trên đất liền có khu vực dự trữ chất béo rõ ràng, cá được phân chia thành cá nạc và cá béo Ở cá nạc như cá tuyết, chất béo chủ yếu lưu trữ trong gan, trong khi ở cá béo như cá herring, chất béo phân tán khắp mô cơ Mặc dù một số cá nạc được dùng để sản xuất dầu, như dầu gan cá hồi, hầu hết chất béo từ 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 qua quá trình ép bằng hơi nước, sau đó tách nước và dầu bằng 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 sử dụng Tuy nhiên, nhờ vào những cải tiến trong sản xuất, như khử mùi và bổ sung chất chống oxy hóa, dầu gan cá hiện nay đã 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 các nguyên liệu nhờ vào hiệu quả kinh tế cao hơn so với phương pháp ép cơ học Phương pháp này cho phép thu hồi triệt để hàm lượng dầu có trong nguyên liệu, với lượng dầu còn lại trong bã trích ly chỉ khoảng 1-2%, thấp hơn nhiều so với 5-6% của phương pháp ép cơ học Trong sản xuất thực tế, thường kết hợp cả hai phương pháp: ép cơ học và trích ly Bên cạnh đó, phương pháp trích ly còn có khả năng khai thác những loại dầu có hàm lượng béo thấp và đạt được năng suất lớn.
Mặc dù phương pháp trích ly mang lại hiệu quả cao trong việc thu nhận chất béo, nhưng việc sử dụng dung môi đắt tiền và nguồn nguyên liệu phân tán không tập trung là những hạn chế lớn Mục tiêu chính của quá trình này là tối ưu hóa sản lượng chất béo đồng thời giảm thiểu tạp chất.
Sản phẩm phụ từ cá là nguồn tự nhiên 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 điều kiện 25 MPa và 313 K vượt trội hơn so với các phương pháp truyền thống như trích ly lạnh hay khử ẩm, vì nó giảm thiểu sự oxy hóa của dầu gan cá, đặc biệt là dầu cá hồi, đồng thời loại bỏ tạp chất như asen.
Tận dụng cacbon dioxyt ở trạng thái siêu giới hạn như 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, kết hợp giữa phương pháp tinh chế vật lý và hóa học.
Dầu cá được chiết xuất từ các bộ phận của cá thông qua nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm 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 thường sử dụng khoảng 100g nguyên liệu để đảm bảo hiệu quả chiết xuất tối ưu.
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 được trích ly cùng với dầu và được loại bỏ thông qua quá trình ly tâm bằng thiết bị Centrikon T-124 của Kontron.
The enzyme extraction method proposed by Gbogouri et al (2006) utilizes protease as the 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) được thực hiện qua các thí nghiệm bán thí nghiệm tại điều kiện tối ưu (p = 25 MPa, T = 313 K) theo nghiên cứu của Rubio-Rodríguez và cộng sự năm 2008 Nguyên liệu thô cho quá trình trích ly được xử lý bằng phương pháp đông khô (FreeZone 12 L - Hệ thống sấy đông kết hợp với buồng sấy, Labconco) Các thí nghiệm SFE bao gồm quá trình trích ly thông qua nén trong hai máy tách liên tiếp, với máy tách đầu tiên (S1) được duy trì 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 dao động trong khoảng 650 ± 50 kg/m³, thấp hơn so với mật độ trong máy chiết là 880 ± 5 kg/m³, nhưng lại cao hơn so với S2, nơi mật độ nằm dưới giới hạn qc là 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 được thu hồi trong S1, trong khi phần lớn axit béo tự do được thu hồi trong S2 Sau khi trích ly, dầu được lưu trữ trong các bình ở nơi tối và nhiệt độ 18 o C để giảm thiểu hư hỏng.
Việc tận dụng giá trị từ phụ phẩm cá thông qua quá trình trích ly dầu gan cá có ảnh hưởng lớn đến ngành công nghiệp cá, đặc biệt khi dầu gan cá chứa nhiều triglycerides và axit béo omega-3 bão hòa Quá trình khai thác để thu được dầu gan cá giàu omega-3 không chỉ quan trọng mà còn ảnh hưởng đến chất lượng dầu, liên quan đến oxy hóa lipid, mức độ ô nhiễm và các đặc tính cảm quan của sản phẩm.
Phương pháp trích ly không chỉ tác động đến sản lượng và chất lượng dầu khai thác, mà còn ảnh hưởng đến chất lượng protein cá hoặc bột cá thu được, từ đó làm thay đổi giá trị thành phần của sản phẩm.
So sánh các loại dầu thu được từ SFE với cá khô lạnh đông và các phương pháp khác như trích ly lạnh, khử ẩm và trích ly bằng enzyme cho thấy SFE có ưu thế nổi bật trong việc ngăn ngừa quá trình oxy hóa lipid Điều này đặc biệt quan trọng đối với dầu cá giàu omega-3 như dầu cá hồi, giúp giảm đáng kể lượng chất ô nhiễm, đặc biệt là một số loại asen và các dẫn xuất của chúng.
Phương pháp trích ly lỏng ở trạng thái siêu giới hạn (SFE) 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 sử dụng phương pháp 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 SFE phụ thuộc vào chất lượng và độ tươi của nguyên liệu, và trong một số trường hợp, cần thiết phải kết hợp với bước khử mùi để cải thiện sản phẩm.
SFE là phương pháp hiệu quả để trích ly dầu từ các phụ phẩm của sản phẩm cá lạnh đông đã sơ chế, như lườn hoặc gan, với hàm lượng chất béo thấp Phương pháp này giúp giảm thiểu tình trạng sản xuất nước thải, từ đó bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế.
Phương pháp trích ly bằng Isopropyl Alcohol (IPA)
Quy trình Halifax để trích ly lipid từ cá nhằm sản xuất protein cá bằng isopropyl alcohol (IPA) đã gần hoàn thiện Lượng lipid chủ yếu được thu hồi trong lần trích ly đầu tiên, với glyceride chất lượng cao có thể lấy lại qua phương pháp trích ly lạnh; trong một số trường hợp, lipid cũng có thể thu hồi 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 ly đầu tiên Nồng độ lipid còn lại trong protein cá tương tự như lipid trong cơ thể cá, trong khi 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 được thực hiện ở nhiệt độ 81 oC (178-180 oF) và sau khi gia nhiệt, hỗn hợp được ly tâm bằng máy ly tâm thùng Rượu thu hồi sau đó được lọc qua giấy lọc định tính Whatman số 1 bằng phương pháp hút trong phễu Buchner để loại bỏ các hạt không mong muốn Cuối cùng, bộ lọc được rửa sạch bằng petroleum ete nhằm thu hồi lượng dầu bám chặt.
Hình 9 Mô hình hoạt động của máy ly tâm thùng
Trong quá trình chiết xuất lần đầu, IPA được bổ sung cho các nhóm cá mẫu, tạo ra tỷ lệ IPA: H20p:30 Dịch chiết xuất từ cá trích có màu nâu đậm, trong khi dịch chiết xuất từ các loại cá tươi khác lại có màu nâu nhạt hơn.
Trong quá trình trích ly lần II, IPA được bổ sung cho các nhóm cá mẫu đạt 99%, với hàm lượng nước trong chiết xuất khoảng 5% Quy trình này khác biệt so với việc sử dụng cho cá nạc, nơi tỷ lệ thường áp dụng là 70:30 cho IPA và H2O Chiết xuất từ cá trích cho ra dịch trích có màu vàng đậm, trong khi chiết xuất từ các loại cá tươi khác có màu vàng nhạt hơn.
Chiết xuất lần ba sử dụng 99% IPA, tạo ra dịch trích có màu vàng nhạt Khi làm lạnh dịch trích từ cá tươi đến 25 o C, hai pha được hình thành, trong đó dầu cá nằm ở lớp dưới cùng và được loại bỏ trong các dịch trích lần I và II Dịch trích lần I có hàm lượng lipid cao ở giai đoạn trên, nhưng hai lớp không bị tách rời Dịch trích từ các lần chiết xuất này, đặc biệt là từ lần I và II, được làm lạnh từ từ đến +3 o C, dẫn đến việc tách lớp dầu cá Khi dịch trích từ cá được làm mát đến +3 o C, một pha dầu hình thành rõ rệt.
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 quan trọng có trong dầu gan cá.
Trong quá trình trích ly dầu gan cá bằng enzyme, việc kiểm tra tính chất phản ứng của enzyme là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả trích ly Các tính chất thủy phân của enzyme được nghiên cứu dựa trên phương trình Michaelis-Menten, nhằm hiểu rõ hơn về sự ức chế chất nền Cuối cùng, nồng độ enzyme và nồng độ chất phản ứng có thể được xác định thông qua mô hình động học thủy phân enzyme.
Các phương pháp truyền thống trích ly dầu gan cá như thủy phân bằng kiềm, ép và sấy thường làm hỏng các thành phần dinh dưỡng trong dầu (Wu 2004) Việc sử dụng enzyme trong quá trình trích ly đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào điều kiện hoạt động nhẹ nhàng, tiêu tốn ít năng lượng và hiệu quả cao (Posorske và cộng sự, 1984; Li và cộng sự, 1997) Sản phẩm từ quá trình thủy phân này không chỉ bảo toàn tất cả các axit amin cần thiết cho con người (Yuan và Gao 2002) mà còn mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi hơn Khai thác tinh dầu từ cá đang là xu hướng nổi bật trong công nghệ khai thác dầu hiện nay (Yang và Liu 2008; Hao và cộng sự, 2009), do đó, việc nghiên cứu sâu về các tính chất của phản ứng enzym là cần thiết để nâng cao hiệu suất trích ly dầu gan cá với lượng enzyme tối thiểu.
Nghiên cứu này đã sử dụng enzyme protease để thủy phân protein cá, cho thấy rằng vận tốc phản ứng enzym tăng lên khi nồng độ chất phản ứng tăng, nhưng nồng độ quá cao có thể gây ức chế enzyme Qua việc lập mô hình động học thủy phân enzyme, nghiên cứu đã xác định được mô hình phù hợp hơn với thực tế sản xuất ở mức độ thủy phân thấp hơn 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 theo phương pháp của Mbatia et al bắt đầu với việc trộn 50 gram mẫu gan cá tươi đã được đồng nhất với 50 ml nước Hỗn hợp này được làm nóng trong bể nước ở nhiệt độ 55 o C trong 15 phút với tốc độ khuấy 500 vòng/phút Sau đó, enzyme bromelain được thêm vào với tỷ lệ 0.5% so với khối lượng ướt của nguyên liệu thô, và quá trình thủy phân được thực hiện trong 2 giờ dưới khí nitơ.
Hỗn hợp đã 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 đông lạnh ở nhiệt độ -47°C trong máy sấy đông lạnh Labconco, Kansas City, MO, dưới áp suất chân không 0,113 bar Sau đó, gan cá đông lạnh được nghiền thành các hạt có kích thước 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 10g đã được chiết xuất ba lần bằng phương pháp Soxhlet với ete dầu mỏ làm dung môi, sử dụng 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 được nấu chín ở nhiệt độ cao làm phá vỡ cấu trúc cơ thịt, tạo ra ba pha: rắn, nước và dầu, từ đó tạo điều kiện 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 quy trình quan trọng trong sản xuất, yêu cầu độ chính xác cao và có thể khó 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 95°-100°C trong khoảng 15 đến 20 phút Quy trình gia nhiệt hiệu quả giúp tách được lượng dịch ép chính xác, đặc biệt đối với cá béo, và có thể phục hồi dầu một cách hiệu quả.
Gia nhiệt được thực hiện trong nồi 2 vỏ, sử dụng phương pháp đun nóng gián tiếp Bếp có hình trụ dài với vỏ gia nhiệt trong suốt, được làm nóng bằng hơi cánh quạt và thiết kế như băng tải trục vít với các khay rỗng Nồi nấu đi kèm với vỏ trong suốt để dễ dàng kiểm tra và làm sạch, cùng với hệ thống vòi phun hơi nước trực tiếp Thiết bị tự động có thể được trang bị để kiểm soát nhiệt độ, mức cung cấp nguyên liệu, và điều khiển xả, đặc biệt hữu ích cho nguyên liệu mềm Hệ thống cũng thu thập vật lạ nặng như đá và sắt vụn Bếp 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 có chứa dầu, và một phần lớn nước này có thể được tách ra khỏi chất rắn thông qua phương pháp thoát nước đơn giản.
Loại bỏ các chất lỏng được thực hiện tiếp tục bằng cách xử lý tiếp trong máy ép, máy ly tâm hoặc cả hai.
Để tối ưu hóa quá trình ép và giải phóng chất lỏng, cần sử dụng băng tải lọc hoặc bộ tải rung để xử lý xác cá đông tụ trong nồi nấu.
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 tùy theo từng loại cá.
Bộ tải rung hoạt động dựa trên nguyên tắc giúp vật liệu nấu chín được giữ lại trong túi lọc và rung động nhờ vào 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 di chuyển đến đầu ra.
Ép
Quá trình ép chất lỏng từ pharắn (xác gan cá) nhằm tăng cường 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 nâng cao năng suất sản xuất.
Quá trình ép thường sử dụng máy ép trục xoắn đôi, giúp tối ưu hóa hiệu suất Hiện nay, các máy ép hiện đại là thiết bị khử nước hiệu quả, cho năng suất bánh cá với độ ẩm thấp chỉ 50%.
Hình 15 Máy ép trục xoắn đôi
Nguyên tắc hoạt động của máy ép dựa trên một buồng ép với hai hình trụ rỗng khớp vào nhau, trong đó các thành xi lanh hỗ trợ các tấm lọc bằng thép không gỉ Các vít xoay ngược chiều nhau, cho phép nguyên liệu được đưa vào khu vực trục nhỏ hơn và sau đó được ép qua các trục lớn hơn Quá trình này làm giảm không gian cho nguyên liệu, dẫn đến việc 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, nhờ vào sự phát triển của máy ly tâm có khả năng xử lý nguyên liệu với hàm lượng chất rắn cao Phương pháp này sử dụng decanters để tách các chất rắn khỏi chất lỏng trong quá trình chế biến cá nấu chín, thay vì sử dụng 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 tải nhiệt trên các nguyên liệu.
Máy ly tâm mang lại lợi thế quan trọng trong việc xử lý các vật liệu mềm, điều mà quá trình ép gặp khó khăn Ngoài ra, máy ly tâm cũng dễ dàng vệ sinh và có quy trình rửa đơn giản hơn.
Khuyết điểm của quá trình ly tâm là cần phải nghiền gan cá sau khi nấu chín để nâng cao hiệu quả Hơn nữa, các máy ly tâm thường tạo ra chất rắn với độ ẩm cao hơn so với phương pháp ép, dẫn đến việc tiêu thụ nhiên liệu tăng cho các hoạt động sấy Điều này cũng làm gia tăng sản xuất nhũ tương và cặn bụi, gây khó khăn trong việc tách dầu và nước trong pha lỏng sau đó.
Máy móc sử dụng bình lắng thay vì phương pháp ép đang được áp dụng 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 tỷ lệ thuận với lượng dầu có trong cá Ngoài ra, lượng chất khô cũng thay đổi tùy thuộc vào 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 thay đổi tùy thuộc vào tính chất và chất lượng của nguyên liệu, đặc biệt là sự gia tăng quá trình autolysis (tự thủy phân) 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 là bã ép.
Sự phân tách dịch ép thành ba thành phần: cặn dầu, dầu và nước, dựa trên trọng lượng riêng khác nhau của chúng Sau khi để trong bể chứa, dịch ép sẽ hình 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 gặp nhiều hạn chế như năng suất thấp, phân tách không sạch và hiệu suất chậm Ngược lại, phương pháp ly tâm cho phép thu được sản lượng cao gấp nhiều lần so với phương pháp truyền thống và quá trình tách có thể hoàn thành chỉ trong vài giây.
Để quá trình tách diễn ra hiệu quả, nhiệt độ là yếu tố quan trọng, với dịch ép cần được làm nóng đến 90-95°C trước khi đưa vào máy ly tâm Việc này giúp loại bỏ bã cặn và tách dầu cùng nước một cách hiệu quả.
Hình 18 Self-cleaning disc centrifuge
Đĩa ly tâm tự làm sạch dạng đĩa hoạt động dựa trên nguyên tắc của một chồng 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 và di chuyển dọc theo các đĩa, trong khi dầu được thải ra qua các lỗ trong đai ốc Pha nước sẽ dịch chuyển về phía biên và được thải ra phía sau tấm phân tách, trong khi bã được tách ra dọc theo rìa phễu và thải ra qua rãnh phễu Máy ly tâm có năng suất đa dạng, từ 500 đến 25,000 lít/h.
Tách pha lần 2
Tinh luyện dầu là quá trình quan trọng được thực hiện trong thiết bị chuyên dụng trước khi dầu được bơm vào kho lưu trữ Quá trình này sử dụng nước nóng để loại bỏ các tạp chất, từ đó đảm bảo sự ổn định cho 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, cũng như nhiệt độ của dầu Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng, với nhiệt độ dầu cần được duy trì ở khoảng 95 độ, không 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 bao gồm nước mà còn chứa các thành phần khác như protein hòa tan, protein không hòa tan, vitamin, và dầu còn lại dưới dạng amin hoặc ammoniac.
Hàm lượng dầu còn lại trong sản phẩm phụ thuộc vào hiệu suất của quá trình tách, với mục tiêu giữ mức dầu dưới 1% Các thành phần khô, chiếm khoảng 5-6% đối với cá tươi và gần 20% trong 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 này, quá trình bay hơi nước và sấy được thực hiện.
Hình 19 Thiết bị bay hơi nước Quadruple
Thiết bị bay hơi nước có năng suất tăng gấp bốn lần hoạt động theo các giai đoạn I, II, III và IV Pha lỏng được đưa vào giai đoạn I và dần dần chuyển tiếp đến các giai đoạn tiếp theo Hơi nước 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 giai đoạn thứ hai Tương tự, hơi từ giai đoạn thứ hai được sử dụng cho giai đoạn III, và quy trình tiếp tục cho đến giai đoạn IV Cuối cùng, hơi nước từ giai đoạn IV thường được cô đọng trong tháp ngưng tụ hoặc có thể được sử 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
Dầu hạt cải tinh luyện
Dầu mầm lúa mì ép lạnh
- Chỉ sô xà phòng TCVN 6026:2007
Bảng 3 Chỉ số xà phòng của một số dầu thực phẩm
Dầu cải Dầu cọ Dầu dừa Dầu MCT
- 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
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 bằng 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, thậm chí xuất hiện mùi vị khó chịu và làm thay đổi màu sắc của dầu, từ đó làm giảm giá trị của sản phẩm.
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 chúng chủ yếu liên quan đến các phản ứng của triglyceride, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm Dưới điều kiện thích hợp, dầu mỡ có thể trải qua quá trình thủy phân.
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 Khi quá trình oxy hóa diễn ra không sâu, sự thay đổi chủ yếu là về cảm quan như mùi và vị, được gọi là ôi hỏng dầu mỡ Hiện tượng này thường xảy ra khi dầu mỡ được bảo quản trong điều kiện thuận lợi cho oxy hóa Trong những trường hợp khác, nếu quá trình oxy hóa diễn ra sâu, dầu mỡ sẽ xuất hiện những tính chất hóa lý mới.
Khi lipid bị oxy hóa, chúng sinh ra các hợp chất peroxyd Những peroxyd này tiếp tục phân hủy, tạo ra các sản phẩm cuối cùng như aldehyt, aceton, rượu và acid, dẫn đến việc dầu 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 *
A * + O2 AOO * AOO * + RH AOOH + R * Phát triển mạch
R * + O2 ROO * ROO * + RH ROOH + R * 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 gây ra tình trạng tăng chỉ số acid do sự tích tụ acid béo tự do Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng này là do quá trình thủy phân glyceride, xảy ra khi có sự hiện diện của nước, các enzyme thủy phân trong dầu mỡ, vi sinh vật hoặc ion kim loại nặng, đặc biệt là sắt Quá trình ôi hỏng diễn ra nhanh chóng hơn khi nhiệt độ bảo quản tăng cao, đồng thời có sự tiếp xúc với không khí và ánh sáng.
Aldehyd Ceton Acid Ester Alcohol
Hydro peroxyd, acid VSV, E Ôi khét dấầu
Sự ôi hỏng của dầu mỡ thường biểu hiện qua việc tích tụ các hợp chất peroxyd, gây ra mùi khó chịu Chỉ số peroxyd được sử dụng để đo lường hàm lượng của các chất này, mặc dù thường không cao.
Sơ đồ quá trình ôi khétdầu :
- Ôi khét do sinh ra aldehyde
Hiện tượng oxy hóa tạo thành aldehyde có thể diễn ra với hoặc không có enzyme, thông qua quá trình khử acid béo Khi acid béo chuyển hóa thành aldehyd, sẽ phát sinh mùi ôi khét khó chịu.
Ôi khét do sự hình thành 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 thúc đẩy bởi một số kim loại như chì, sắt, mangan và đồng Khi glycerin bị oxy hóa, nó giải phóng dần dần ra các hợp chất tự do, dẫn đến sự hình thành epiadehyd (epihydrin aldehyde), gây ra mùi ôi khét cho dầu mỡ.
Ôi khét do sinh oxy acid là hiện tượng oxy hóa các acid béo chưa bão hòa, trong đó oxy gắn vào liên kết đôi của acid béo, tạo thành peroxyd và sau đó là oxy acid, cuối cùng phân hủy thành aldehyde Phản ứng này không diễn ra đồng thời, dẫn đến sự xuất hiện của acid, aldehyde, ceton và peroxyd trong sản phẩm Quá trình oxy hóa dầu mỡ diễn ra liên tục từ phân tử này sang phân tử khác và 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 độ ổn định thấp và dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với ánh sáng, nhiệt độ cao và oxy, dẫn đến tình trạng dầu cá bị hôi Để khắc phục vấn đề này, nhiều sản phẩm dầu cá trên thị trường được pha thêm vitamin E, một chất chống oxy hóa, nhằm giữ cho dầu cá không bị hôi Ngoài ra, gelatin và glycerin cũng thường được bổ sung vào dầu cá để cải thiện chất lượng sản phẩm.
Bào chế viên nang mềm cần ngăn tiếp xúc với không khí và bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát với độ ẩm thấp để 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.
