Nghiên cứu sử dụng vỏ trứng trong xử lý nước

[TSVN] – Vỏ tôm là một yếu tố gây trở ngại trong quá trình chế biến, do đó, việc loại bỏ chúng là yêu cầu bắt buộc. Cùng với sự phát triển của công nghệ, những năm qua đã có thêm nhiều kỹ thuật tách tôm mới an toàn, tiện lợi và tiết kiệm. Dưới đây là một số kỹ thuật được sử dụng phổ biến.

Sử dụng áp suất cao [High Pressure – HP]

Kỹ thuật áp suất cao [HP] hoạt động theo nguyên lý Le Chatelier, bất kỳ hiện tượng nào ở trạng thái cân bằng trong một phản ứng hóa học, chuyển pha hoặc thay đổi cấu hình phân tử kèm theo sự giảm thể tích và ngược lại [Chawla, Patil và Singh, 2011]. Nhà sản xuất sẽ điều chỉnh áp suất cho vỏ của tôm được tách ra. Xử lý áp suất ở 200 MPa trong 3 phút là đủ cho mục đích bóc tách. Hơn nữa, điều kiện áp suất này làm cho phần đuôi của tôm lột vỏ có độ nguyên vẹn cao. Ngoài ra, chất lượng của tôm được xử lý HP [200 MPa, 3 phút] đã được cải thiện khi tỷ lệ hao hụt giảm một nửa so với tôm tươi không xử lý và màu sắc không thay đổi. Sử dụng HP để cải thiện khả năng lột vỏ của tôm, chất lượng và sự an toàn của tôm rất quan trọng. Tuy nhiên, ảnh hưởng của HP đối với các đặc tính hóa học, hóa lý và vi sinh chưa được đánh giá đối với tôm có vỏ được chế biến HP.

Nhiều công nghệ tách vỏ tôm hiện đại đã ra đời và cho hiệu quả cao. Ảnh: Globalseafood

Enzyme

Xử lý bằng enzyme như một phương pháp xử lý sơ bộ trước khi tách vỏ đã được áp dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm từ lâu, chủ yếu là trong lĩnh vực thực phẩm có nguồn gốc thực vật. Nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu việc sử dụng các enzyme để bóc vỏ cam, bưởi, nho, quýt… và thậm chí cả màng vỏ trứng. Phương pháp này được nghiên cứu bởi Fehmerling [1970] sử dụng enzyme để phân giải vỏ nhuyễn thể và tôm. Phương pháp dựa trên hỗn hợp nước của protease [60 – 96%], carbohydrase [4 – 40%] và cellulase [1 – 20%] và xử lý trong khoảng 45 – 300 phút ở 32 – 80oC. Đối với xử lý tôm, nồng độ của hỗn hợp enzyme thấp, tức là 0,01 – 5%.

Sử dụng lò vi sóng [microwave]

Việc làm nóng bằng lò vi sóng được biết đến nhiều là do khả năng của các vật liệu hấp thụ năng lượng vi sóng và chuyển nó thành nhiệt. Sự chuyển đổi có thể xảy ra theo 2 cơ chế, phân cực lưỡng cực và dẫn truyền ion. Trong công nghiệp chế biến tôm, người ta chỉ sử dụng rộng rãi vi sóng cho việc rã đông. Ngoài ra, với cơ chế thứ 2, kỹ thuật này có tiềm năng được ứng dụng vào việc lột vỏ với tôm, cụ thể là xử lý bằng vi sóng vừa tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thủy phân chitin có tính axit và giảm thời gian thủy phân từ quy trình gia nhiệt 120 phút thông thường xuống quy trình vi sóng 12 phút do bức xạ vi sóng làm nóng nhanh hơn [Ajavakom, Supsvetson, Somboot,  Sukwattanasinitt, 2012]. Tương tự là quá trình khử acetyl hóa chitin thành chitosan được hỗ trợ bằng vi sóng nhanh hơn nhiều [15 – 30 phút] so với quá trình khử acetyl hóa có hỗ trợ trong nồi hấp [1 – 2 giờ] [Alishahi và cộng sự, 2011]. Phương pháp này được đánh giá là khá an toàn, vì dưới tác động nhiệt của vi sóng, các vi sinh vật sẽ được loại trừ gần như triệt để.

Sóng siêu âm [ultrasound]

Siêu âm là một công nghệ phi nhiệt áp dụng các sóng âm có tần số cao hơn tần số mà con người có thể nghe thấy. Siêu âm có thể được phân thành 2 loại chính, siêu âm tần số cao [2 – 20 MHz] và siêu âm tần số thấp [20 – 100 kHz], cả 2 đều đã được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Việc tăng biên độ [0 – 46 µm] và thời gian [0 – 45 phút] của siêu âm bằng enzyme [0,5% Endocut-03L, 6 giờ và 3oC] làm tăng khả năng nới lỏng vỏ của tôm. Sự kết hợp song song của siêu âm và enzyme [biên độ 18,4 μm, xung 0,9 giây, 0,5% Endocut-3L, thời gian 3 giờ và 4 giờ, và nhiệt độ ≤ 5oC] đã cải thiện đáng kể khả năng nới lỏng vỏ của tôm mà không ảnh hưởng bất lợi đến kết cấu và màu sắc của tôm. Siêu âm được phát hiện là làm bất hoạt enzyme phân giải protein trong dung dịch và thay đổi các đặc tính cấu trúc của vỏ tôm.

Trần Tiến

Tổng hợp

Đó là nhận xét của tiến sĩ Đặng Chí Hiền, trưởng phòng công nghệ hóa dược Viện Công nghệ hóa học - Viện Khoa học công nghệ VN, về hai đề tài được đánh giá cao trong cuộc thi nghiên cứu khoa học Eureka năm nay.

1 Dầu diesel sinh học từ vỏ trứng

Ý tưởng tổng hợp dầu sinh học biodiesel bất chợt đến với Nguyễn Bích Thanh - sinh viên năm 3 khoa công nghệ hóa học Trường ĐH Tôn Đức Thắng - khi Thanh đi chụp X-quang. Nhìn thành phần chủ yếu của xương là canxi oxit [CaO], Thanh nghĩ đến vỏ quả trứng gà. Cấu trúc vỏ trứng có nhiều lỗ xốp, giống cấu trúc các chất xúc tác dùng để chế tạo dầu sinh học... Thanh nghĩ đến tương lai hữu dụng mới của những vỏ trứng thay vì bị người ta vứt ra bãi rác rồi chôn lấp như hiện nay.

Biodiesel - nhiên liệu tương lai

Trong tương lai, khi nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt, biodiesel sẽ là nguồn nhiên liệu chính bởi có nhiều ưu điểm như có khả năng phân hủy sinh học, không độc, ít khói thải, có những tính chất vật lý tương tự dầu diesel. Biodiesel được tổng hợp qua phản ứng ancol phân dầu thực vật. Hiện tại, biodiesel đang được nghiên cứu tổng hợp từ các nguồn như bã cà phê, mỡ cá ba sa... và chưa được sản xuất đại trà bởi giá thành cao.

Sau một năm nghiên cứu, Thanh đã mang công trình của mình dự thi giải thưởng sinh viên nghiên cứu khoa học Eureka năm 2010 và là một trong 66 đề tài lọt vào vòng chung kết.

Theo Thanh, hiện nay có khá nhiều chất xúc tác được dùng để tổng hợp biodiesel nhưng các chất xúc tác này còn nhiều nhược điểm. Thử nghiệm tổng hợp biodiesel với CaO thu từ nung vỏ trứng gà cho kết quả rất tốt với các ưu điểm như thời gian phản ứng nhanh, ít sản phẩm phụ, nhiệt độ phản ứng thấp mà không gây phản ứng xà phòng do vỏ trứng có cấu trúc lỗ xốp nhỏ và nguồn CaCO3 khá tinh khiết.

Thanh tính toán: vỏ trứng rất dễ kiếm và rẻ hơn các loại xúc tác khác rất nhiều. Khi nung vỏ trứng cũng thu được khí CO2 có thể dùng cho các mục đích khác như chữa cháy... Mặt khác, có thể tái sử dụng CaO nhiều lần khi tổng hợp biodiesel, trong khi các loại xúc tác kia thì không thể. Thêm vào đó, khâu tinh chế sẽ giảm được chi phí rất nhiều bởi việc tách chất xúc tác thể rắn trong quy trình tổng hợp dễ dàng hơn so với các chất xúc tác thể lỏng, thể khí... Cũng có thể dùng CaO từ đá vôi là nguồn nguyên liệu sẵn có ở VN để giảm chi phí chế tạo diesel sinh học.

2 Tái sinh dầu nhớt... bằng đất Bình Thuận

Tình cờ từ một buổi hội thảo, ý tưởng này đã đến với cô sinh viên quê Bình Thuận Nguyễn Lệ Trúc. Trúc đã dùng “đặc sản” của Bình Thuận - khoáng sét bentonite - để tái sinh dầu nhờn thải. Ý tưởng được triển khai và vào vòng chung kết Eureka sau hai năm nghiên cứu.

Bắt tay vào nghiên cứu tái sinh dầu nhờn thải vào năm 2008, khi đó theo số liệu Trúc thu thập được, với 8 triệu xe máy đang lưu thông, mỗi tháng sẽ có hơn 6 triệu lít nhớt thải được thải xuống ruộng hoặc làm chất đốt gây ô nhiễm môi trường. Trúc thấy có một số công trình nghiên cứu dùng phương pháp chưng cất, dùng than củi để hấp thụ tái sinh dầu nhờn thải không mang lại kết quả cao nên cô đã chọn bentonite, một loại khoáng sét có rất nhiều ở VN và dễ dàng khai thác.

Trúc cho biết cô mua 35kg đất khoáng chỉ tốn 50.000 đồng, qua quá trình sơ chế dễ dàng, Trúc đã có hoạt chất bentonite. Trộn hoạt chất này với nhớt thải, sau quá trình hấp phụ, Trúc tái sinh được nhớt thải có chất lượng bằng 1/3 chất lượng nhớt gốc và có thể sử dụng nhớt tái sinh này cho những thiết bị hoạt động cần độ nhớt thấp. Ngoài ra, Trúc đã thử dùng bentonite có chứa chất thải nhớt này để làm than tổ ong, kết quả đạt được cũng rất tốt bởi than cháy hết hoàn toàn, tạo thành đất, không gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên cũng theo Trúc, giữa môi trường thí nghiệm và quy mô đưa vào thực tiễn sản xuất đại trà sẽ khác nhau và cần phải tiếp tục nghiên cứu.

Khi thuyết trình tại cuộc thi chung kết giải thưởng Eureka 2010, Trúc đã tốt nghiệp ĐH Bách khoa và được giữ lại trường công tác. Đây là cơ hội tốt để cô phối hợp với lớp sinh viên đàn em nghiên cứu thêm.

Tiến sĩ Đặng Chí Hiền nhận xét ý tưởng dùng bentonite để tái sinh dầu nhớt thải là sáng tạo hay của sinh viên, bởi đây là vật liệu vô cơ mà được biến thành vật liệu hữu cơ hấp thụ, có thể nghiên cứu mở rộng ứng dụng bentonite trong xử lý chất thải, nước thải công nghiệp. Nghiên cứu này đóng góp thêm cho tiềm năng ứng dụng khoáng sét có rất nhiều ở VN vào đời sống.

Chung kết giải thưởng Eureka lần thứ 12

Ngày 13-11, vòng chung kết giải thưởng sinh viên nghiên cứu khoa học Eureka lần thứ 12-2010 đã diễn ra tại Trường ĐH Bách khoa TP.HCM. Cuộc thi do Trung tâm Phát triển khoa học và công nghệ trẻ [Thành đoàn TP.HCM] tổ chức.

Có 88/500 đề tài của sinh viên từ 20 trường đại học, học viện trên địa bàn TP.HCM vào vòng chung kết.

Lễ tổng kết và trao giải sẽ được tổ chức ngày 5-12 tại Nhà văn hóa Thanh niên TP.HCM.