Giáo trình Chế biến các phụ phẩm giết mổ

Nội dung text: Giáo trình Chế biến các phụ phẩm giết mổ

1. CHẾ BIẾN CÁC PHỤ PHẨM GIẾT MỔ Về ngành công nghiệp chế biến các phụ phẩm chăn nuôi Biên tập: David L. Meeker Biên dịch: Vũ Chí Cương Đinh Văn Tuyền Nguyễn Thị Kim Anh Nguyễn Ngọc Huân
2. MỤC LỤC Nội dung và tác giả Trang Người dịch Giới thiệu tổng quan về ngành chế biến phụ phẩm 1 Đinh Văn Tuyền giết mổ - David L. Meeker, và C. Ross Hamilton Lịch sử phát triển của ngành chế biến phụ phẩm giết 21 Đinh Văn Tuyền mổ Bắc Mỹ - Fred D. Bisplinghoff Vận hành quy trình chế biến phụ phẩm giết mổ - 36 Đinh Văn Tuyền Doug Anderson Vai trò của công nghiệp xử lý phụ phẩm động vật 62 Nguyễn Công Huân trong an toàn thực phẩm cho người và động vật - Don A. Franco Đóng góp của an toàn sinh học của công nghiệp xử lý 83 Nguyễn Công Huân phụ phẩm chăn nuôi cho sức khỏe cộng đồng và vật nuôi - Richard E. Breitmeyer, C. Ross Hamilton, David Kirstein Phụ phẩm chế biến có thể ăn được – Các sản phẩm 111 Nguyễn Thị Kim Anh chế biến từ phụ phẩm cho con người sử dụng - Herbert W. Ockerman và Lopa Basu Các phụ phẩm chế biến dùng trong dinh dưỡng động 131 Nguyễn Thị Kim Anh vật nhai lại - Thomas C. Jenkins Các sản phẩm của ngành công nghiệp xử lý phụ phẩm 148 Nguyễn Công Huân chăn nuôi trong dinh dưỡng gia cầm - Jeffre D. Firman Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm chăn nuôi trong 166 Nguyễn Công Huân dinh dưỡng cho lợn - Gary L. Cromwell Các sản phẩm mỡ trong thức ăn của sinh vật cảnh - 186 Nguyễn Thị Kim Anh Greg Aldrich Các sản phẩm chế biến dùng trong thức ăn ngành 212 Nguyễn Thị Kim Anh nuôi cá - Dominique Bureau Các sản phẩm chế biến dùng trong thức ăn cho tôm 231 Nguyễn Thị Kim Anh nuôi - Yu Yu Thị trường thế giới của các sản phẩm chế biến từ phụ 251 Nguyễn Thị Kim Anh phẩm - Kent Swisher Sử dụng phụ phẩm động vật trong công nghiệp và tạo 270 Nguyễn Thị Kim Anh năng lượng – Quá khứ và tương lai - Stewart McGlasan Các vấn đề về môi trường của ngành công nghiệp chế 290 Nguyễn Thị Kim Anh biến phụ phẩm - Gregory L. Sindt Công việc nghiên cứu và ngành công nghiệp chế biến 308 Nguyễn Thị Kim Anh phụ phẩm - Gary G. Pearl Các nghiên cứu trong tương lai cho ngành công 326 Nguyễn Thị Kim Anh nghiệp chế biến phụ phẩm - Sergio F. Nates Thế giới sẽ ra sao nếu không có ngành công nghiệp 332 Nguyễn Thị Kim Anh chế biến phụ phẩm? - Stephen Woodgate ii
3. CÁC CHỮ VIẾT TẮT AA A xít amin (Amino Acids) AAFCO Hiệp hội các nhà chức trách quản lý thực phẩm Hoa Kỳ (Association of American Feed Control Officials) AAs A xít amin có chứa lưu huỳnh (Sulffur Amino Acids) ACREC Trung tâm Đào tạo và Nghiên cứu Phụ phẩm Động vật (Animal Co-product Research and Education Center) ADC Tỷ lệ tiêu hóa biểu kiến (Apparent Digestibility Coefficient) ADF Phần xơ tan không tan trong môi trường a xít (Acid Detergent Fiber) ADICP Protein thô không tan trong môi trường a xít (Acid Detergent Insoluble Crude Protein) ALA A xít linolenic ANPR Thông báo về việc xây dựng dự thảo luật (Advance Notice of Proposed Rulemaking) APHIS Dịch vụ Thanh sát Sức khỏe Vật nuôi Cây trồng (Animal and Plant Health Inspection Service) APPI Tổ chức các nhà công nghiệp sản xuất protein động vật (Animal Protein Producers Industry) ARS Dịch vụ Nghiên cứu Nông nghiệp (Agriculture Research Service) ASA Hiệp hội đậu tương Hoa Kỳ (American Soybean Association) ASAS Hội khoa học động vật Hoa Kỳ (American Society of Animal Science) ASTM Hội đồng Kiểm tra và Nguyên liệu Hoa Kỳ (American Society of Testing and Materials) BM Bột máu (Blood Meal) BOD Nhu cầu ôxy hóa sinh (Biochemical Oxygen Demand) BSE Hội chứng bệnh bò điên (Bovine Spongiform Encephalopathy) BTU Đơn vị nhiệt theo hệ thống Anh quốc (British Thermal Unit) CBOD Nhu cầu ôxy hóa sinh cacbon (Carbonaceous Biochemical Oxygen Demand) CNS Hệ thống thần kinh trung ương (Central Nervous System) CP Protein thô (Crude Protein) CVM Trung tâm Thuốc Thú y (Center for Veterinary Medicine) DAF Kỹ thuật tạo và hớt bọt không khí hòa tan (Desolved Air Flotation) DDGS Bã bia ướt và khô có các chất hòa tan (Wet and Dried Distiler’s Grains with Solubles) DE Năng lượng tiêu hóa (Digestible Energy) DM Vật chất khô (Dry Matter) EAA A xít amin không thay thế (Essential Amino Acids) EAAP Hiệp hội chăn nuôi Châu Âu (Europian Association of Animal Production) ELG Hướng dẫn về giới hạn đối với các dòng nước thải (Effluent Limitation Guidelines) EMS Hệ thống quản lý môi trường (Environmental Management System) EPA Tổ chức bảo vệ môi trường (Environmental Protection Agency) ERRC Trung tâm Nghiên cứu miền Đông (East Region Research Centre) ERS Dịch vụ nghiên cứu kinh tế (Economic Research Service) FAC Bảng mầu FAC (Fat Analysis Committee of the Amerian Oil Chemists Society) FCI Viện Chứng nhận Năng lực (Facility Certification Institute) FDA Cơ quan quản lí thuốc và thực phẩm của Hoa Kỳ (Food and Drug Administration) FeM Bột lông vũ đã thủy phân (Hydrolyzed poultry feather Meal) FFA A xít béo tự do (Free Fatty Acids) FPRF Quỹ Nghiên cứu Mỡ và Protein (Fats and Protein Research Foundation) GE Năng lượng thô (Gross Energy) iii
4. GMP Thực hành sản xuất tốt (Good Manufacturing Practices) HACCP Hệ thống phân tích mối nguy và kiểm soát điểm tới hạn (Hazard Analysis and Critical Control Point HEM Nguyên liệu có thể tách chiết hexan (Hexane Extractable Material) ICAR Trung tâm nghiên cứu ô tô quốc tế (International Center for Automotive Research) IEA Cơ quan Năng lượng Quốc tế (International Energy Agency) ISO Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa (International Organization for Standardization) IUFST Liên hiệp Khoa học và Công nghệ Thực phẩm (International Union of Food Science and Technology) IV Trị số Iốt (Iodine Value) LA A xít linoleic MBM Bột thịt xương (Meat and Bone Meal) ME Năng lượng trao đổi (Metabolisable Energy) MIU Tiêu chuẩn về ẩm độ, chất không hòa tan và không saponin hóa (Moisture, Insolubles, and Unsaponifiables) NBRC Trung tâm nghiên cứu gạch nung Quốc gia (National Brick Research Center) NE Năng lượng thuần (Net Energy) NRA Hiệp hội các nhà chế biến phụ phẩm giết mổ quốc gia (National Renderers Association) NVSL Phòng thí nghiệm Dịch vụ Thú y Quốc gia (National Veterinary Services Laboratories) OIE Tổ chức Thú y thế giới (Office of International Epizootics hay World Organization for Animal Health) OSHA Cơ quan quan quản lí sức khỏe và an toàn nghề nghiệp (Occupational Safety and Health Administration) PAP Protein động vật đã được chế biến (Processed Animal Protein) PBM Bột phụ phẩm gia cầm (Poultry By-product Meal) PER Tỷ lệ chuyển hóa protein (Protein Efficiency Ratio) POTW Hệ thống xử lý nước thải công cộng (Publicly Owned Treatment Works) PV Trị số peroxýt (Peroxyde Value) QA Kiểm soát chất lượng (Quality Assurance) RDP Protein có thể phân giải ở dạ cỏ (Rumen Degradable Protein) RTP Quá trình nhiệt phân nhanh (Rapid Thermal Pyrolysis) RUP Protein không phân giải dạ cỏ hay protein thoát qua (Rumen Undegradable protein) SBR Lò phản ứng chuỗi theo đợt (Sequencing Batch Reactors) SPH Thủy phân bằng áp suất hơi nước (Steam Pressure Hydrolyzation) SRM Nguyên liệu được xác định là có nguy cơ (Specified Risk Materials) SV Giá trị Saponin hóa (Saponification Value) TDN Tổng các chất dinh dưỡng có thể tiêu hóa (Total Digestible Nutrients) TDS Tổng các chất hòa tan (Total Disolved Solids) TFA A xít béo tổng số (Total Fatty Acids) TKN Nitơ Kjeldahl tổng số (Total Kjeldahl Nitrogen) TSAA Tổng lượng a xít amin chứa lưu huỳnh (Total Sulffur Amino Acids) TSE Bệnh xốp não ở gia súc có khả năng lây nhiễm (Transmissable Spongiform Encephalopathies) TSS Các chất rắn lơ lửng tổng số (Total Suspended Solids) WAVFH Hiệp hội các nhà Thú y và Vệ sinh Thực phẩm Thế giới (World Association of Veterinary and Food Hygenists) WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization) iv
5. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM GIẾT MỔ David L. Meeker và C. R Hamilton Tóm tắt Từ 1/3 đến một nửa cơ thể gia súc cho thịt, sữa, trứng hoặc lông không được con người sử dụng. Phần thừa này chính là nguyên liệu đầu vào của các quá trình chế biến nhằm tạo ra các sản phẩm hữu ích. Bột thịt xương, bột thịt, bột gia cầm, bột lông vũ, bột máu, bột cá, và mỡ động vật là các sản phẩm chính của ngành chế biến các phụ phẩm giết mổ. Vai trò quan trọng và cũng là giá trị nhất của các sản phẩm này chính là ở chỗ các sản phẩm đó có thể được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, thủy sản và sinh vật cảnh. Đã có rất nhiều tài liệu khoa học khẳng định chất lượng dinh dưỡng của các sản phẩm này, đồng thời cũng không có bất kỳ lí do khoa học nào cho thấy cần phải thay đổi phương thức sử dụng các sản phẩm này trong chăn nuôi. Các cơ quan nhà nước quy định việc chế biến thực phẩm và thức ăn và ngành công nghiệp chế biến các phụ phẩm giết mổ được kiểm tra khá đều đặn. Ngoài ra các chương trình công nghiệp bao gồm việc áp dụng các qui trình sản xuất phù hợp, Hệ thống phân tích mối nguy và kiểm soát điểm tới hạn (Hazard Analysis and Critical Control Point - HACCP) và, các qui tắc thực hành, và chứng nhận của cơ quan thứ ba. Cơ quan quản lí thuốc và thực phẩm của Hoa Kỳ (FDA) qui định các loại thức ăn chăn nuôi và cấm sử dụng một số protein có nguồn gốc từ động vật nhai lại làm thức ăn cho giai súc nhai lại nhằm ngăn ngừa sự lây lan của bệnh bò điên. Mặc dù thường xuyên thất vọng bởi những săm soi nhận được, ngành chế biến phụ phẩm giết mổ hiểu rất rõ vai trò của ngành đối với việc sản xuất các thành phần nguyên liệu thức ăn chăn nuôi an toàn và giàu dinh dưỡng và đã thực hiện vai trò đó một cách hiệu quả trong suốt hơn 100 năm qua. Khả năng cung cấp các sản phẩm chế biến làm thức ăn chăn nuôi trong tương lai phụ thuộc vào thị trường và các qui định của pháp luật. Các nhà chế biến phụ phẩm giết mổ rất sáng tạo và cạnh tranh nên có thể thích nghi với bất kỳ sự thay đổi nào trong cả hai khía cạnh trên. Các cơ quan quản lý sẽ xác định những nguyên liệu nào có thể được dùng làm thức ăn gia súc. Hiệp hội các nhà chế biến phụ phẩm giết mổ quốc gia (NRA) ủng hộ việc sử dụng các kết quả nghiên cứu làm cơ sở cho việc xây dựng các qui định trong khi các vấn đề về thẩm mỹ, thông số kỹ thuật của sản phẩm, và sự khác nhau về chất lượng sản phẩm nên để thị trường qui định. Mong muốn của khách hàng, nhu cầu tiêu dùng, và những tính toán về kinh tế sẽ quyết định đến việc xây dựng các thông số kỹ thuật và giá bán của sản phẩm. Nếu không có những nỗ lực không ngừng của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ thì sự tích tụ của các phế phụ phẩm động vật không được chế biến có thể gây cản trở cho sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến thịt và tạo ra nguy cơ tiềm ẩn nghiêm trọng đối với sức khỏe của gia súc và con người. Nguyên liệu thô Theo định nghĩa thì một phụ phẩm là một sản phẩm thứ cấp có được trong quá trình sản xuất một chính phẩm hàng hóa nào đó. Một đồng sản phẩm là một sản phẩm thường được sản xuất cùng hoặc theo trình tự trước sau với một sản phẩm khác bởi vì các sản phẩm hoặc qui trình sản xuất này là tương tự nhau. Một số người thích dùng thuật ngữ đồng sản phẩm, nhưng để đơn giản hóa, thuật ngữ phụ phẩm sẽ được sử dụng trong cuốn sách này trong phần lớn các trường hợp. Ngoài các sản phẩm chính là thịt, trứng, sữa cung cấp cho con người thì một phần của lợi nhuận thu được từ chăn nuôi và chế biến thực phẩm phụ thuộc vào việc sử dụng các phụ phẩm này. Cơ 5
6. quan FDA qui định các loại nguyên liệu có thể sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và năm 1997 đã ra quyết định cấm sử dụng các nguyên liệu lấy từ động vật nhai lại để làm thức ăn cho động vật nhai lại. Gần đây đã có những tranh luận lớn xung quanh việc nên hay không nên cấm sử dụng một số sản phẩm có nguồn gốc từ động vật nhai lại làm thức ăn cho các loài gia súc khác. Khoảng 300 cơ sở chế biến phụ phẩm giết mổ ở khu vực Bắc Mỹ phục vụ cho ngành chăn nuôi thông qua việc sử dụng các phụ phẩm giết mổ. Lượng phụ phẩm này chiếm tới trên 50% tổng lượng sản phẩm gia súc nông nghiệp. Hiện nay mỗi năm Hoa Kỳ sản xuất, giết mổ và chế biến khoảng 100 triệu lợn, 35 triệu bò và 8 tỷ con gà. Các phụ phẩm bao gồm da, lông tơ, lông vũ, móng guốc, sừng, chân, đầu, xương, móng chân, máu, nội tạng, hạch, ruột, thịt và mỡ, vỏ trứng và thân thịt xẻ. Từ nhiều thế kỷ nay, các phụ phẩm này đã được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích khác nhau. Các sản phẩm được làm từ các nguyên liệu không ăn được có đóng góp quan trọng về kinh tế cho các ngành công nghiệp liên quan khác và cho xã hội. Ngoài ra việc chế biến và sử dụng các phụ phẩm giết mổ cũng góp phần cải thiện chất lượng môi trường, sức khỏe gia súc và sức khỏe cộng đồng. Khoảng 49% khối lượng sống của bò, 44% của lợn, 37% của gà thịt, và 57% của hầu hết các loài cá là phần khối lượng không thể dùng làm thực phẩm cho con người. Một số xu hướng mới như các loại thịt đóng gói sẵn đang làm tăng tỷ lệ phụ phẩm trong ngành giết mổ. Hiện nay mỗi năm ngành công nghiệp giết mổ Hoa Kỳ tạo ra khoảng 54 tỷ pound (1 pound = 0,45 kg) phụ phẩm và Canada tạo ra khoảng 5 tỷ pound. Các phụ phẩm này rất biến động về thành phần nhưng, một cách chung nhất, nước chiếm khoảng 60%, protein và khoáng 20% và mỡ chiếm 20% còn lại. Các chất hữu cơ này rất dễ bị thối rữa và chứa rất nhiều vi khuẩn, trong đó có nhiều loại có khả năng gây bệnh cho cả người và gia súc. Quá trình chế biến các phụ phẩm giết mổ cho phép việc vận chuyển và chế biến các sản phẩm động vật được thực hiện trong một hệ thống khép kín, an toàn và đáp ứng được tất cả các yêu cầu cơ bản của việc kiểm soát dịch bệnh và chất lượng môi trường. Quá trình chế biến phụ phẩm giết mổ Chế biến các phụ phẩm giết mổ là một quá trình chuyển hóa lý học và hóa học thông qua việc sử dụng các thiết bị và qui trình khác nhau. Tất cả các qui trình chế biến phụ phẩm đều bao gồm việc dùng nhiệt để nấu, loại nước, và tách mỡ. Các phương pháp thực hiện quá trình này được minh họa ở Hình 1 (Hamilton, 2004). Các qui trình cũng như trang thiết bị dùng trong chế biến phụ phẩm được mô tả chi tiết trong chương nói về quá trình vận hành trong cuốn sách này. Nhiệt độ và thời gian nấu của quá trình chế biến là rất quan trọng, quyết định đến chất lượng của sản phẩm tạo ra. Qui trình chế biến các phụ phẩm có thành phần khác nhau là khác nhau. Tất cả các công nghệ trong hệ thống chế biến phụ phẩm đều phải có bộ phận thu gom và vận chuyển nguyên liệu thô về cơ sở chế biến. Tại đây các nguyên liệu được nghiền đến một kích thước ổn định rồi chuyển đến nồi nấu. Nồi này có thể là dạng nồi nấu liên tục hoặc dạng nồi nấu theo từng mẻ. Quá trình nấu thường là sử dụng hơi nước có nhiệt độ 240-2900F (khoảng 115-1450C) trong thời gian 40-90 phút tùy thuộc vào hệ thống máy móc và loại nguyên liệu. Hầu hết các dây chuyền chế biến phụ phẩm giết mổ ở các nước khu vực Bắc Mỹ là loại hệ thống nấu liên tục. Dù với loại nồi nấu nào thì phần mỡ tan chảy cũng sẽ được tách ra khỏi phần thịt và xương, đồng thời phần lớn lượng nước trong nguyên liệu được rút ra ngoài. Điều quan trọng nhất là công đoạn nấu ở nhiệt độ cao này đã làm bất hoạt các loại vi khuẩn, virus, protozoa và ký sinh trùng. Các phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi khác như chôn lấp, làm phân vi sinh, và dùng đất để san lấp không có khả năng làm bất hoạt các vi sinh vật độc hại một cách thường xuyên và liên tục. Mỡ được tách khỏi nguyên liệu đã nấu bằng thiết bị ép xoắn trong một nồi kín. Sau khi nấu và tách mỡ, phần còn lại bao gồm protein, khoáng và một phần mỡ sót lại sẽ được xử lý tiếp để làm 6
7. giảm thấp hơn nữa độ ẩm của sản phầm. Sau đó sản phẩm dạng khô này được nghiền rồi chuyển sang kho bảo quản hoặc vận chuyển đi nơi khác. Bột protein thường được bảo quản trong các thùng chứa lớn hoặc trong các tòa nhà kín. Mỡ được bảo quản và vận chuyển trong các thùng chứa. Hình 1: Sơ đồ phác thảo qui trình chế biến phụ phẩm giết mổ Các qui trình và công nghệ chế biến phụ phẩm giết mổ thay đổi theo thời gian và sẽ còn tiếp tục được cải tiến. Các cơ sở chế biến hiện đại thường được xây dựng để có thể tách riêng bộ phận vận chuyển nguyên liệu thô ra khỏi khu vực chế biến và bảo quản sản phẩm. Việc kiểm soát qui trình chế biến được thực hiện với sự trợ giúp của máy tính, nhờ đó có thể ghi chép và lưu giữ được các giá trị về thời gian/nhiệt độ thích hợp cho việc tiêu diệt một số vi sinh vật cụ thể. Nhiệt độ quá cao, vượt quá xa mức độ yêu cầu, là không cần thiết và nên tránh vì có thể làm giảm giá trị dinh dưỡng và tỷ lệ tiêu hóa của các sản phẩm tạo ra. Các qui trình chế biến phụ phẩm ở các nước Bắc Mỹ nhìn chung không sử dụng kỹ thuật nấu dưới áp suất cao trừ trường hợp chế biến lông vũ hoặc các loại phụ phẩm chứa nhiều keratin. Các nghiên cứu đã cho thấy các phụ phẩm tạo ra từ quá trình chế biến thực phẩm có nguồn gốc động vật thường là nơi khu trú của rất nhiều vi sinh vật. Số liệu minh họa tỷ lệ nhiễm các vi sinh vật gây bệnh trong các nguyên liệu thô là phụ phẩm chăn nuôi và hiệu quả của quá trình chế biến phụ phẩm trong việc tiêu diệt các mầm bệnh này được trình bày ở Bảng 1. Người ta nhận ra rằng các công đoạn xử lý tiếp theo sau khi nguyên liệu đã nấu chín có thể là nguyên nhân dẫn đến việc tái nhiễm khuẩn. Việc tái nhiễm này có thể xảy ra ở tất cả các thành phần nguyên liệu trong thức ăn chăn nuôi chứ không chỉ giới hạn ở thành phần bột protein động vật. Salmonella là loại vi khuẩn thường có mặt trong thức ăn và hay bị nghi ngờ một cách nhầm lẫn là có nguồn gốc từ các thành phần thức ăn sản xuất từ các phụ phẩm giết mổ. Dữ liệu từ các nơi trên thế giới cho 7
8. thấy tất cả các thành phần thức ăn kể cả protein thực vật và các loại hạt thực vật đều có thể bị nhiễm Samonella (Beumer and Van der Poel, 1997; Sreenivas, 1998; Mc Chesney và cộng sự., 1995; European Commission, 2003). Như vậy việc tuân thủ các hướng dẫn về an toàn thức ăn công nghiệp và các qui tắc thực hành trong việc xử lý cả trước và sau chế biến các thành phần nguyên liệu và thức ăn thành phẩm là rất quan trọng. Bảng 1: Hiệu quả của hệ thống chế biến phụ phẩm giết mổ Hoa Kỳ trong việc tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh Mầm bệnh Mẫu chưa chế biến (% Mẫu đã chế biến (% dương tính) dương tính) Clostridium perfringens 71,4 0 Listeria species 76,2 0 L. monocytogenes 8,3 0 Campylobacter species 20,0 0 Salmonella species 84,5 0 Nguồn: Troutt và cộng sự., 2001. Mẫu được lấy từ 17 cơ sở chế biến phụ phẩm khác nhau trong cả mùa đông và mùa hè. Mặc dù các nghiên cứu đã chứng minh rằng quá trình chế biến có thể làm giảm khả năng lây nhiễm nhưng hoạt tính của prion - nhân tố thường được cho là nguyên nhân gây ra bệnh xốp não truyền nhiễm ở bò (TSEs - hay bệnh bò điên) – vẫn không bị khử hoàn toàn bởi bất kỳ một qui trình chế biến phụ phẩm giết mổ nào hiện có (Taylor và cộng sự., 1995). Điều này giải thích tại sao FDA đưa ra qui định là tất cả các nguyên liệu thô có chứa các phụ phế phẩm của gia súc nhai lại đều không được sử dụng làm thành phần trong thức ăn cho gia súc nhai lại. Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ Bắc Mỹ nhận thức rõ vai trò của mình trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe con người và gia súc. Do đó ngành đã xây dựng các chương trình an toàn sinh học, hạn chế số lượng Samonella, và Chương trình cấp giấy chứng nhận đã tuân thủ các qui định về sản xuất thức ăn từ cơ quan độc lập. Ngoài ra, các công ty chế biến phụ phẩm giết mổ Bắc Mỹ cũng đã phê chuẩn Qui định chung (một chương trình tự nguyện dựa trên Hệ thống HACCP) của Tổ chức các nhà nghiên cứu và thanh sát dược lý Hoa Kỳ (Academy of Phamaceutical Physicians and Investigators). Các phụ phẩm giết mổ đã qua chế biến Quá trình chế biến các phụ phẩm giết mổ đã chuyển hóa các mô động vật sống thành các sản phẩm dạng bột hoặc lỏng giàu protein, mỡ hoặc khoáng với các thành phần dinh dưỡng khác nhau. Hàng năm Hoa Kỳ sản xuất khoảng 11,2 tỷ pound protein có nguồn gốc từ động vật và 10,9 tỷ pound mỡ đã chế biến. Khoảng 85% lượng sản phẩm tạo ra được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi. Việc sử dụng mỡ đã qua chế biến trong các ngành công nghiệp hóa chất, công nghiệp luyện kim, công nghiệp sản xuất cao su, và công nghiệp sản xuất hóa chất nguồn gốc sinh học gộp lại tạo thành thị trường tiêu thụ lớn thứ hai, với trên 3000 ứng dụng đã được xác định. Việc sử dụng mỡ, đặc biệt là mỡ của gia súc nhai lại (tallow) trong sản xuất xà phòng và các sản phẩm chăm sóc cơ thể khác vẫn là ứng dụng chính của loại mỡ này. Ngoài ra việc sử dụng mỡ này cho các ứng dụng mới hơn như sản xuất nhiên liệu sinh học cũng đang tăng lên. Mỡ động vật và dầu mỡ tái chế Mỡ là thành phần thức ăn sẵn có giàu năng lượng nhất. Ngành công nghiệp sản xuất thức ăn và nguyên liệu thức ăn cho gia súc gia cầm là ngành chính sử dụng mỡ động vật đã qua chế biến và dầu ăn thải loại từ nhà hàng. Đây là nguồn cung cấp năng lượng có giá trị cho khẩu phần của gia súc gia cầm. Đồng thời, ngoài chức năng cung cấp năng lượng, mỡ và các a xít béo còn có vai trò 8
9. trong các chức năng quan trọng và không thể thay thế của cơ thể gia súc. Nếu tính cả lượng dầu thực vật tái chế từ nguồn dầu thải của nhà hàng, ngành chế biến phụ phẩm giết mổ chế biến khoảng 10,9 tỷ pound mỡ mỗi năm (Bảng 2). Bảng 2. Sản lượng mỡ trung bình hàng năm của ngành chế biến phụ phẩm giết mổ Mỡ động vật nhai lại có thể ăn được 1,8 tỷ pound Mỡ động vật nhai lại không ăn được 3,9 tỷ pound Mỡ lợn 0,3 tỷ pound Mỡ mềm vàng 1,5 tỷ pound Các loại mỡ mềm khác 1,2 tỷ pound Mỡ gia cầm 1,2 tỷ pound Mỡ dùng cho thức ăn sinh vật cảnh 1,0 tỷ pound Tổng 10,9 tỷ pound Nguồn: U.S. Census Bureau Current Industrial Report M311K, 2005 Thuật ngữ chất béo (lipid) hàm chứa cả các chất mỡ và các chất dầu. Chất béo có cấu trúc hóa học chủ yếu gồm các triglyceryl –thành phần tạo ra bởi một phân tử glycerol và 3 phân tử a xít béo. Các a xít béo chính là các thành phần tạo nên các đặc tính của các mỡ tương ứng. Hầu hết các a xít béo tìm thấy trong tự nhiên có chuỗi các bon dao động trong khoảng 8-24 nguyên tử. Mỡ trong thức ăn chủ yếu chứa các a xít béo có cấu trúc 14-18 nguyên tử các bon. Các a xít béo được coi là chưa no khi trong cấu trúc phân tử có chứa các liên kết đôi. Các cấu trúc không chứa các liên kết đôi là các a xít béo no. Nếu trong cấu trúc có chứa nhiều hơn hai liên kết đôi thì a xít béo đó được liệt vào nhóm các a xít chưa no đa mạch kép (polyunsaturated). Khi triglyceride chứa nhiều a xit béo no hơn thì điểm nóng chảy của mỡ cũng tăng lên và do đó về tính chất lí học mỡ được coi là cứng hơn. Đơn vị đo độ cứng là titer và được xác định bởi điểm đông cứng của các a xít béo. Giá trị Iốt (IV) là đơn vị khác để đo động cứng/độ mềm, trong đó mỡ không no có giá trị Iốt cao hơn mỡ no. Bảng 3 so sánh độ cứng của mỡ ở các loại gia súc khác nhau theo đơn vị Titer và giá trị Iốt. Bảng 3: Trị số Titer và Iốt của mỡ ở các loài gia súc khác nhau Loại gia súc Trị số Titer Trị số Iốt Cừu 111-1180F (44-480C) 42-43 Bò 108-1130F (42-450C) 43-45 Lợn 97-1040F (36-400C) 63-65 Gia cầm 89-950F (31-350C) 77-80 Nguồn: Fats and Proteins Research Foundation Directors Digest No 269 Mỡ đạt tiêu chuẩn thức ăn chăn nuôi thường là hỗn hợp pha trộn giữa mỡ động vật và dầu thực vật. Các sản phẩm này được sản xuất thông qua (1) chế biến các mô động vật có vú hoặc gia cầm và (2) tái chế dầu ăn thải loại từ nhà hàng. Mỡ ăn được chủ yếu chứa các triglyceride của các a xít béo và không có các a xít béo tự do (NRA, 2003). Các sản phẩm có tên bắt nguồn từ tên loài hoặc giống gia súc tương ứng phải được gọi tương ứng là bò, lợn và gia cầm. Mỡ gia cầm có chứa 100% mỡ lấy từ phủ tạng của gia cầm. Mỡ hỗn hợp dùng làm thức ăn chăn nuôi (Blended feed fat) là nhóm sản phẩm có chứa mỡ động vật, mỡ gia cầm và dầu/mỡ ăn thải loại từ nhà hàng. Mỡ pha trộn từ dầu thực vật và mỡ động vật có chứa các hỗn hợp của mỡ động vật, mỡ gia cầm, mỡ thực vật và dầu/mỡ ăn thải loại từ nhà hàng. Sản phẩm này cũng có thể chứa cả các phụ phẩm chẳng hạn như nước súp trong sản xuất xà phòng. Sản phẩm mỡ thuộc nhóm này có thể được gọi là hỗn hợp mỡ động thực vật. 9
10. Mặc dù các thông số kỹ thuật của sản phẩm đã được định nghĩa rõ ràng và vấn đề bảo đảm chất lượng cũng được định rõ sau khi tham khảo một số nguồn trong đó bao gồm cả Hội các nhà chức trách quản lý thực phẩm Hoa Kỳ (Association of American Feed Control Officials - AAFCO) nhưng các nhà cung cấp mỡ nguyên liệu có thể bán các sản phẩm có ghi nhãn mác và bảo đảm về chất lượng vượt ra ngoài phạm vi tiêu chuẩn thương mại. Những khuyến cáo về xây dựng chỉ tiêu chất lượng mỡ dùng trong thức ăn gia súc được trình bày ở Bảng 4. Cũng giống như bất kỳ thành phần thức ăn nào, các chỉ tiêu kỹ thuật của mỡ dùng trong thức ăn gia súc nên được hiểu một cách chính xác bởi cả người bán và người mua. Dưới đây là các chỉ dẫn thông thường cho loại sản phẩm mỡ dùng trong thức ăn chăn nuôi: 1. Mỡ phải ở trạng thái ổn định với hàm lượng chất chống ôxy hóa đạt tiêu chuẩn chất lượng thức ăn hoặc thực phẩm được bổ sung ở mức khuyến cáo của nhà sản xuất. Có thể phải thực hiện các cuộc kiểm tra để giám sát tính ổn định của sản phẩm. 2. Mỡ dùng trong khẩu phần ăn của gà đẻ, gà giống và gà thịt thì không nên có chứa các phụ phẩm của ngành chế biến hạt bông. 3. Mỡ phải được chứng thực có chứa các tồn dư thuốc bảo vệ thực vật và chất polychlorinated biphenyls (PCBs) ở giới hạn mà chính phủ của tiểu bang và Liên bang cho phép. 4. Người bán nên cố gắng tối đa để có thể cung cấp mỡ có cấu trúc đồng nhất cho mỗi lô hàng. Việc ghi rõ giá trị Iốt tối thiểu hoặc tối đa có thể được thực hiện cho mỗi loại mỡ đã mua. Việc giám sát giá trị Iốt có thể cho phép xác định xem liệu cấu trúc mỡ của sản phẩm có đồng nhất hay không. Bảng 4: Các chỉ tiêu chất lượng khuyến cáo của mỡ dùng trong thức ăn chăn nuôi. Mỡ hỗn hợp Nước súp % Gia súcGia Mỡ động Mỡ động thực vật cầm vật thực vật trong sản xuất xà phòng A xít béo tổng số Tối thiểu 90 90 90 90 90 A xít béo tự do Tối đa 15 15 15 15* 50 Ẩm độ Tối đa 1 1 1 1 1.5 Tạp chất Tối đa 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 Phần không thể Tối đa 1 1 1 1* 4 saponin hóa Tổng giá trị MIU Tối đa 2 2 2 2 6 MIU = Ẩm độ, tạp chất, và phần không thể saponin hóa * Khi mỡ dùng cho chăn nuôi có chứa súp nấu xà phòng có pha a xít thì chỉ tiêu này có thể được điều chỉnh để cho phép hàm lượng a xít béo tự do trong sản phẩm mỡ này cao hơn. Mỡ hỗn hợp có chứa súp nấu xà phòng cũng có thể chứa hàm lượng chất không thể saponin hóa cao hơn. Các thuật ngữ về mỡ A xít béo tổng số (TFA) bao gồm cả các a xít béo tự do và a xít có gắn glycerol (glyceride nguyên gốc). Mỡ được cấu tạo bởi khoảng 90% các a xít béo và 10% glycerol. Glycerol chứa khoảng 4,32 calori (cal)/g còn các a xít béo chứa 9,4 cal. Vì các a xít béo có chứa mức năng lượng cao gấp hơn hai lần hàm lượng năng lượng trong glycerol nên hàm lượng TFA trong mỡ đóng vai trò là chất chỉ thị cho giá trị năng lượng. 10
11. Một đơn vị dùng để xác định chất lượng mỡ là hàm lượng các a xít béo tự do. Mỡ thường được tạo bởi ba a xít béo liên kết với glycerol bằng cầu nối ester. Khi mỡ được thủy phân các a xít béo này được giải phóng tạo thành các a xít béo tự do (FFA). Do đó hàm lượng FFA trong mỡ cao thì chứng tỏ mỡ đã bị tiếp xúc với nước, a xít hoặc enzyme. Mỡ nên được chế biến sao cho hàm lượng nước là thấp nhất có thể để hạn chế quá trình thủy phân trong khi bảo quản. Trước kia, một số người cho rằng hàm lượng FFA tăng lên là do quá trình ôxy hóa mỡ tăng lên trong khi chế biến hoặc bảo quản. Quá trình ôxy hóa khác với quá trình thủy phân. Quá trình này xảy ra khi ôxy kết hợp với các a xít béo không no dưới sự có mặt của chất xúc tác như nhiệt độ, sắt, đồng và ánh sáng. Vai trò của nhiệt độ trong việc thúc đẩy cả quá trình ôxy hóa và quá trình thủy phân mỡ có thể là gốc rễ của những sự hiểu nhầm. Việc bổ sung các chất chống ôxy hóa – cách phổ biến nhất để ngăn chặn quá trình ôxy hóa- nhằm ngăn chặn việc sản sinh các FFA là không nên vì rất nhiều chất chống ôxy hóa có tính a xít và có thể làm tăng lượng FFA. Các tạp chất khó hoà tan thường gồm các hạt hoặc mảnh nhỏ của lông, tóc, xương, da và đất cát. Các chất này có thể làm tắc các màng, miệng vòi xử lý, vận chuyển mỡ và các thiết bị khác cũng như góp phần vào việc tạo các cặn lắng ở đáy các thùng chứa mỡ. Hơi ẩm có tác dụng xấu đến mỡ vì nó làm tăng quá trình ăn mòn các thiết bị xử lý, vận chuyển mỡ và có thể tăng cường quá trình tạo gỉ sắt- một chất xúc tác rất mạnh cho quá trình ôxy hóa và gây ôi thiu. Hơi ẩm cũng không đóng góp năng lượng, chất bôi trơn hay bất cứ lợi ích nào cho thức ăn gia súc và do đó nên được hạn chế ở mức thấp nhất. Hơi ẩm lắng đọng trong mỡ khi bảo quản và làm cho việc lấy mẫu chuẩn trở nên khó khăn hơn. Giá trị saponin hóa (SV) là ước tính khối lượng phân tử trung bình của các a xít béo thành phần có trong mẫu mỡ và được định nghĩa là số miligram hyđroxit Kali cần thiết để saponin hóa một gram mỡ. Giá trị SV cao hơn có nghĩa là độ dài trung bình của mạch C của các glyceride ngắn hơn. Mỡ không thể saponin hóa có chứa một số hợp chất như sterol, hyđro carbon, sắc tố màu, rượu béo (fatty alcohol) và các vitamin không bị thủy phân bởi quá trình saponin hóa bằng kiềm. Các chất không thể saponin hóa thường có giá trị dinh dưỡng không xác định và rất biến động so với mỡ chứa nó. Các chất không thể saponin hóa này cũng có thể làm giảm hàm lượng năng lượng của mỡ thành phẩm. Trị số Iốt (IV): Mỗi một liên kết đôi trong một a xít béo có thể kết hợp với tối đa hai nguyên tử iốt. Dựa vào phản ứng giữa các a xít béo với iốt chúng ta có thể xác định mức độ chưa no của mỡ hoặc dầu. Trị số Iốt được định nghĩa là số gam iốt được hấp thụ bởi 100 gam mỡ. Mỡ chưa no theo tự nhiên có IV cao hơn các mỡ no do đó IV có thể được dùng để ước tính lượng cấu trúc của mỡ hoàn chỉnh. Trị số Titer được xác định bằng cách làm tan chảy các a xít béo sau khi mỡ đã được thủy phân. Các a xít béo này được làm nguội từ từ và nhiệt độ tại đó các a xít béo đông lại tính theo độ C chính là trị số Titer. Mỡ động vật thường được gọi là mỡ cứng (tallow) nếu có trị số Titer là 40 hoặc cao hơn, và được gọi là mỡ mềm (grease) nếu có độ titer dưới 40, không kể nguồn gốc từ loại gia súc nào, mặc dù mỡ cứng chủ yếu được tạo ra từ phụ phẩm của ngành công nghiệp chế biến thịt bò. Màu sắc mỡ biến động từ màu trắng của mỡ bò đã tinh luyện đến màu vàng của mỡ mềm và mỡ gia cầm, rồi đến màu rất đậm của nước nấu xà phòng đã làm chua. Màu sắc không ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của mỡ nhưng có thể là yếu tố cần xem xét khi dùng làm thức ăn cho sinh vật cảnh và các sản phẩm hướng tới người tiêu dùng khác bởi vì màu sắc mỡ có thể ảnh hưởng đến màu sắc bên ngoài của sản phẩm cuối cùng. 11
12. Các chất ổn định và chất chống ôxy hóa: các chất chống ôxy hóa thường được khuyến cáo sử dụng cho tất cả các loại mỡ dùng cho chăn nuôi để ngăn chặn sự ôi thiu gây ra bởi quá trình ôxy hóa - quá trình có thể phân hủy các vitamin A, D, E và gây ra các vấn đề khác trong thức ăn chăn nuôi. Ôi thiu là một thuật ngữ có tính mô tả hay định tính. Thuật ngữ này bắt nguồn từ các giá trị tới ngưỡng mà con người sử dụng trong việc phát hiện sự mất mùi do quá trình ôxy hóa mỡ gây ra. Sự ôi thiu không được định nghĩa theo tính chất hóa học và cũng không thể định lượng được. Do đó ngành công nghiệp chế biến đã thử mô tả sự ôi thiu bằng cách đo rất nhiều sản phẩm hoặc chất trung gian của quá trình ôxy hóa. Hai trong số các phương pháp thử thường được dùng để xác định tính ổn định của mỡ là: 1. Giá trị peroxýt (PV)- Phương pháp này đo lượng qui đổi tương đương miligram (me) của peroxýt/kg và cho biết trạng thái hiện tại của sự ôi thiu do ôxy hóa. Mẫu có giá trị PV thấp (đôi khi được xác định là <10 me/kg) là mẫu chưa bị ôi thiu. 2. Phương pháp thử bằng bơm ôxy một cách chủ động để xác định tính ổn định của mỡ trong thời gian 20h - Đây là phương pháp xác định giá trị PV sau 20h liên tục bơm không khí đi qua mẫu. Phép thử này nhằm mục đích xác định khả năng đề kháng của mỡ đối với quá trình ôi thiu do ôxy hóa gây ra trong thời gian bảo quản. Mỡ cứng chủ yếu tạo ra từ quá trình chế biến thịt bò nhưng cũng có thể có chứa mỡ của các gia súc khác. Hầu hết các nhà sản xuất hóa chất và xà phòng yêu cầu mỡ có độ titer tối thiểu là 40,5- 41. Mỡ phải có độ titer tối thiểu là 40 mới được phân loại vào nhóm mỡ cứng. Mỡ mềm trắng chủ yếu được tạo ra từ quá trình chế biến thịt lợn. Ngành công nghiệp sản xuất xà phòng yêu cầu các chỉ tiêu về màu sắc nhưng đối với việc chế biến thức ăn chăn nuôi thì màu sắc không quan trọng lắm. Như vậy, có thể tiết kiệm đáng kể nếu việc xây dựng các chỉ tiêu kỹ thuật cho mỡ dùng trong chăn nuôi tập trung chủ yếu vào giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Mỡ mềm vàng là thuật ngữ đã được dùng từ lâu và thường bị nhầm với mỡ mềm trắng đã mất màu. Mỡ mềm vàng chủ yếu có nguồn gốc là dầu mỡ thải loại từ các nhà hàng nhưng cũng có thể có chứa các nguồn mỡ lấy từ quá trình chế biến các phụ phẩm giết mổ. Bảng 5: Giá trị năng lượng của một số loại mỡ thường được bổ sung vào thức ăn cho lợn và gia cầm1. Nguồn mỡ ME cho gia cầm, kcal/pound ME cho lợn, kcal/pound2 Mỡ mềm vàng3 3582 3663 Mỡ gia cầm 3539 3641 Mỡ mềm trắng loại 1 3424 3585 Mỡ mềm nâu 3332 3534 Mỡ cứng 3167 3452 Dầu cọ 3069 3401 1 Tính theo các công thức của Wiseman và cộng sự (1991) cho gia cầm và theo Powles và cộng sự (1995) cho lợn. 2 Các công thức này tính giá trị năng lượng tiêu hóa (DE). Năng lượng trao đổi (ME) được tính bằng 96% DE. 3 Tái chế từ dầu mỡ thải loại của nhà hàng. Một số lợi ích của việc sử dụng mỡ động vật trong khẩu phần cho gia súc, gia cầm, thủy sản và sinh vật cảnh, bao gồm cả việc gia tăng hàm lượng năng lượng trong khẩu phần, đã được tập hợp và viết thành tài liệu. Tùy theo loài vật sử dụng mà năng lượng đóng góp từ mỡ có thể lớn hơn từ 2,6 đến 3,8 lần lượng năng lượng có trong ngô hạt. Giá trị năng lượng của một số loại mỡ động vật thường dùng được trình bày ở Bảng 5. Ngoài đóng góp về năng lượng, việc bổ sung mỡ trong 12
13. khẩu phần cũng có tác dụng làm giảm bụi, tăng độ sạch của máy nghiền, tăng sự thoải mái cho công nhân, tăng hiệu suất đóng viên thức ăn, tăng độ ngon miệng của thức ăn, tăng tính ổn định của các vitamin hòa tan trong mỡ và các chất dinh dưỡng khác, tăng độ bền của máy móc, thiết bị và giảm nguy cơ mắc bệnh đường hô hấp của gia súc. Các nguyên liệu protein động vật Protein là thành phần quan trọng của tất cả các sinh vật và có mặt ở tất cả các mô trong cơ thể động vật. Hàm lượng protein trong các mô nội tạng và mô cơ cao hơn, và đặc tính protein biến động từ các loại rất khó hòa tan như lông vũ, tóc, lông tơ và sừng móng đến các loại protein rất dễ hòa tan như các protein trong huyết thanh và huyết tương. Thực phẩm có nguồn gốc động vật là nguồn thức ăn chính cung cấp protein và các chất dinh dưỡng khác cho con người. Một cách tương tự, các mô động vật không được dùng làm thực phẩm cho con người được chế biến thành rất nhiều loại bột thịt dùng cho chăn nuôi. AAFCO định nghĩa thành phần của tất cả các nguyên liệu thức ăn chăn nuôi được sử dụng hợp pháp kể các các sản phẩm phụ của ngành công nghiệp giết mổ. Sổ tay thành phần thức ăn năm 2006 của AAFCO liệt kê khoảng 125 phụ phẩm khác nhau có nguồn gốc động vật và số liệu này được cập nhật hàng năm. Các phụ phẩm protein động vật chính bao gồm bột thịt xương (MBM), bột thịt, bột máu, bột phụ phẩm gia cầm, bột gia cầm, bột lông vũ và bột cá. Lấy bột thịt xương làm ví dụ, AAFCO định nghĩa đây là một phụ phẩm giết mổ có chứa các mô của động vật có vú bao gồm cả xương nhưng không có máu, lông, sừng, móng, da, phân và chất chứa trong dạ cỏ hoặc dạ dày. Theo định nghĩa của AAFCO, bột thịt xương phải có tối thiểu là 4% phốt pho và hàm lượng Ca không vượt quá 2,2 lần hàm lượng P thực có trong sản phẩm. Các sản phẩm có hàm lượng P thấp hơn phải được gắn nhãn bột thịt. Bột thịt xương Ngoài những miêu tả của AAFCO nói trên, MBM phải có hàm lượng chất hữa cơ không thể tiêu hóa bằng men pepsin thấp hơn 12% và hàm lượng protein không thể tiêu hóa bởi men pepsin phải nhỏ hơn 9% tổng protein thô. Pepsin là một men tiêu hóa protein được tiết ra bởi dạ dày nơi protein bị phân giải thành các polypeptit và oligopeptit. Nếu một protein không thể tiêu hóa được bởi pepsin thì gia súc khó có thể tiêu hóa nó. MBM có thể được sử dụng trong thức ăn của tất cả các loài gia súc, gia cầm và thủy hải sản nhưng chỉ các sản phẩm không có nguồn gốc từ động vật nhai lại mới có thể sử dụng làm thức ăn cho gia súc nhai lại (theo qui định của FDA). Bột phụ phẩm gia cầm Bột phụ phẩm gia cầm (PBM) có chứa các phần đã nghiền nhỏ, đã chế biến và các phần còn sạch của thân thịt gia cầm giết mổ như cổ, chân, trứng non, và ruột, không có lông vũ ngoại trừ một lượng nhỏ mà ngay cả những qui trình chế biến tốt nhất cũng không thể tránh khỏi. Trên nhãn mác sản phẩm cũng phải ghi cam kết đảm bảo các yêu cầu đối với lượng protein tối thiểu, xơ tối thiểu, P tối thiểu, lượng Ca tối thiểu và tối đa. Hàm lượng Ca phải thấp hơn hoặc bằng 2,2 lần hàm lượng P thực có trong sản phẩm. Chính chất lượng của PBM kể cả hàm lượng các a xít amin thiết yếu, a xít béo cần thiết, các vitamin, các khoáng chất cùng với độ ngon miệng của sản phẩm đã tạo ra nhu cầu sử dụng sản phẩm này làm thức ăn cho sinh vật cảnh và thủy hải sản. Bột lông vũ thủy phân Bột lông vũ đã thủy phân (FeM) là lông vũ gia cầm sạch không bị phân hủy, được nấu trong nồi áp suất và không chứa các chất phụ gia hoặc chất kích thích. Bột lông vũ thủy phân phải có ít nhất 75% protein được tiêu hóa khi sử dụng phương pháp tiêu hóa bằng men pepsin. Các phương 13
14. pháp chế biến hiện đại nấu lông vũ dưới áp suất cao và dùng hơi nước trực tiếp thủy phân một phần protein và phá hủy các cầu nối keratin – thành phần tạo ra cấu trúc đặc trưng duy nhất ở sợi lông vũ. Bột lông vũ là một sản phẩm có tính ngon miệng cao và dễ tiêu hóa đối với tất cả các loại gia súc gia cầm. Các loại bột lông vũ được sản xuất từ các qui trình hiện đại thường có tỷ lệ tiêu hóa vượt xa mức tối thiểu mà AAFCO qui định. Ở bò, 64-70% protein trong bột lông vũ không bị phân giải ở dạ cỏ nhưng dễ dàng bị tiêu hóa ở ruột. Một đặc điểm rất riêng của bột lông vũ là bột này có nguồn a xít amin chứa lưu huỳnh phong phú, đặc biệt là cystin. Bột máu sấy khô nhanh (flash dried blood meal) Bột máu sấy khô nhanh được sản xuất từ máu tươi, sạch của động vật không chứa các chất ngoại lai như lông, chất chứa dạ dày, nước tiểu ngoại trừ với lượng nhỏ đến mức ngay cả với những qui trình sản xuất tốt nhất cũng không thể tránh khỏi. Trước tiên nước có trong máu tươi được loại bỏ nhờ một quá trình tách nước cơ học hoặc quá trình cô đặc bằng nhiệt. Sau đó máu được chuyển đến bộ phận sấy khô nhanh, ở đó phần nước khó tách sẽ nhanh chóng được loại bỏ. Hoạt tính sinh học tối thiểu của lysine phải là 80%. Các sản phẩm bột máu là những nguồn thức ăn giàu proten và lysine tự nhiên nhất có thể sử dụng cho ngành chế biến thức ăn chăn nuôi. Tuy nhiên trong suốt những năm 60 và 70 việc sử dụng bột máu rất hạn chế vì nó được cho là không có tính ngon miệng. Bột máu vốn dĩ có hàm lượng a xít amin isoleucine thấp và qui trình cô đặc ở giai đoạn một cũng làm giảm lượng lysine sinh học sẵn có. Sự thay đổi về công nghệ chế biến đã làm thay đổi sản phẩm một cách đáng kể. Các phương pháp chế biến mới (sấy khô nhanh dạng dàn phun hoặc sấy khô nhanh dạng quay vòng liên tục) có thể tạo ra các sản phẩm bột máu có tỷ lệ tiêu hóa của các a xít amin đạt 90% hoặc cao hơn. Hàm lượng a xít amin sẵn có được cải thiện cùng với những phương pháp phối hợp khẩu phần được cải tiến cho phép các nhà dinh dưỡng gia súc có thể cân bằng các a xít amin cần thiết kể cả isoleucin. Điều này cũng làm giảm bớt những lo ngại về tính ngon miệng của bột máu. Ngày nay các nhà dinh dưỡng chú ý đến bột máu vì nó có hàm lượng protein cao và được coi là nguồn thức ăn giàu lysine. Các đặc tính của bột máu như tỷ lệ protein thoát qua cao đã được nhấn mạnh trong các kết quả nghiên cứu trên bò sữa, bò thịt. Bột cá Bột cá thường được coi là thành phần thức ăn protein động vật mặc dù nó được miêu tả trong phần các sản phẩm thủy hải sản của AAFCO. Bột cá là các mô sạch, khô, không thối hỏng được nghiền nhỏ của cá nguyên con hoặc các mảnh cắt hoặc cả hai, có hoặc không tách chiết một phần mỡ. Bột cá phải có tỷ lệ nước thấp hơn hoặc bằng 10%. Nếu bột cá có chứa trên 3% muối thì trên nhãn mác phải có chi tiết này, miễn là tỷ lệ muối không được vượt quá 7%. Cá thờn bơn (Menhaden) và cá cơm là những loài cá chủ yếu được đánh bắt ngoài tự nhiên để sản xuất bột cá; một lượng nhỏ hơn cá mòi cũng được dùng để sản xuất bột cá. Với lượng thủy hải sản dùng để chế biến thực phẩm cho con người tăng lên, lượng phụ phẩm tạo ra bởi các khu vực chế biến này đang được tận dụng. Bột cá thường là nguồn thức ăn giàu các a xít amin thiết yếu và vitamin hòa tan trong mỡ. Tỷ lệ tiêu hóa của các a xít amin này là tuyệt vời nhưng, cũng giống như các thành phần thức ăn khác, nó phụ thuộc nhiều vào qui trình chế biến. Các loại bột cá có thể được dùng trong tất cả các loại khẩu phần ăn. Trong một số sản phẩm chẳng hạn như thức ăn cho sinh vật cảnh, các yếu tố liên quan đến độ ngon miệng, mùi cá và hương vị là những lợi thế khác của bột cá. Khi được dùng cho các loài khác, mùi cá có trong các sản phẩm trứng, sữa, thịt tạo ra có thể là một bất lợi không nhỏ khi sử dụng bột cá. Các sản phẩm khác 14
15. Có một số thành phần đặc sản có nguồn gốc từ protein động vật chẳng hạn như huyết tương. Trong những năm gần đây huyết tương đã trở thành một thành phần phổ biến trong khẩu phần của lợn con và bê non. Huyết tương là một nguồn protein dễ tiêu hóa và có khả năng giúp cho gia súc non kháng bệnh tốt hơn. Giá trị dinh dưỡng của các protein Bảng 6: Thành phần dinh dưỡng của các protein động vật1 MBM Bột máu2 Bột lông vũ PBM CP, % 50,4 88,9 81,0 60,0 Mỡ, % 10,0 1,0 7,0 13,0 Ca, % 10,3 0,4 0,3 3,0 P, % 5,1 0,3 0,5 1,7 3 TMEN, kcal/kg 2666 3625 3276 3120 A xít amin Methionin, % 0,7 0,6 0,6 1,0 Cystin, % 0,7 0,5 4,3 1,0 Lysine 2,6 7,1 2,3 3,1 Threonine 1,7 3,2 3,8 2,2 Isolucine 1,5 1,0 3,9 2,2 Valine 2,4 7,3 5,9 2,9 Tryptophan 0,3 1,3 0,6 0,4 Arginine 3,3 3,6 5,6 3,9 Histidine 1,0 3,5 0,9 1,1 Leucine 3,3 10,5 6,9 4,0 Phenylalanine 1,8 5,7 3,9 2,3 Tyrosine 1,2 2,1 2,5 1,7 Glycine 6,7 4,6 6,1 6,2 Serine 2,2 4,3 8,5 2,7 1 NRC, 1994 2 Sấy khô theo công nghệ sấy nhanh hoặc quay vòng liên tục 3 Dale, 1997 TMEN = Năng lượng trao đổi thực đã hiệu chỉnh theo N Các loại bột protein chính (MBM, bột thịt, và PBM) là các thành phần thức ăn chăn nuôi quan trọng trong khẩu phần của gia súc, gia cầm, thủy hải sản và sinh vật cảnh trên toàn thế giới. Hàng năm các sản phẩm này đóng góp trên 3 triệu tấn nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi của Hoa Kỳ. Ngoài protein, các sản phẩm này còn là những nguồn thức ăn giàu a xít amin thiết yếu, mỡ, các a xít béo không thay thế, khoáng và vitamin. Thành phần dinh dưỡng điển hình của bốn loại protein động vật phổ biến nhất được trình bày ở Bảng 6. Như có thể thấy trong Bảng 6, tất cả các loại bột phụ phẩm giết mổ này đều có hàm lượng protein cao hơn của bột đậu tương và các protein thực vật khác. Ngoài ra BMB có hàm lượng P, năng lượng, sắt, và kẽm cao hơn bột đậu tương. Hàm lượng P trong MBM cao gấp bảy lần trong bột đậu tương và ở dạng rất dễ được gia súc gia cầm hấp thu. Phốt pho trong MBM và bột gia cầm có hàm lượng Ca2HPO4 sinh học sẵn có tương đương nhau. Các nhà phân phối bột protein động vật có thể cung cấp các thông số kỹ thuật chi tiết và cụ thể hơn so với các thông số lấy từ các bài báo đã được xuất bản bởi các bài báo này thường sử dụng các giá trị trung bình. Độ chính xác của các phương pháp phân tích thành phần hóa học và giá trị 15
16. dinh dưỡng sẵn có trong các thức ăn giàu protein thành phần ngày càng được cải thiện (Parsons và cộng sự., 1997). Tuy nhiên giá trị chính xác nhất chính là các giá trị có được từ các thí nghiệm nuôi dưỡng. Các qui trình chế biến phụ phẩm giết mổ hiện đại, các thiết bị máy móc được cải tiến, và các hệ thống được điều khiển bằng máy tính đã làm tăng đáng kể tỷ lệ tiêu hóa protein của các sản phẩm này. Số liệu thu thập từ năm 1984 đến nay cho thấy mức độ cải thiện của tỷ lệ tiêu hóa của các a xít amin thiết yếu lysine, threonine, tryptophan và methionine. Số liệu này được tóm tắt ở Bảng 7. Bảng 7: Sự thay đổi của tỷ lệ tiêu hóa của MBM trong thời gian từ 1984 đến 2001. A xít amin 1984a 1989b 1990c 1992d 1995e 2001f Lysine, % 65 70 78 84 94 92 Threonine, % 62 64 72 83 92 89 Tryptophan, % - 54 65 83 - 86 Methionine, % 82 - 86 85 96 92 Cystine, % - - - 81 77 76 a Jorgensen và cộng sự., 1984 d Firman, 1992 b Knabe và cộng sự., 1089 e Parsons và cộng sự., 1997 c Batterham và cộng sự., 1990 f Pearl, 2001 Tỷ lệ tiêu hóa của Lysine trong MBM chất lượng cao tăng từ 65% lên trên 90% trong giai đoạn này. Tỷ lệ tiêu hóa của Tryptophan và Threonine cũng tăng lên đáng kể. Tỷ lệ tiêu hóa của Cystine dao động trong khoảng 76 - 81% nhưng tỷ lệ tiêu hóa này mới chỉ được xác định từ năm 1992 trở lại đây. Mức tăng tương tự trong tỷ lệ tiêu hóa của các a xít amin cũng xảy ra với các sản phẩm bột gia cầm, bột lông vũ, và đặc biệt là bột máu. Sự cạnh tranh Mỡ và các loại bột protein cạnh tranh hàng ngày với các sản phẩm thực vật. Chuyển từ việc sử dụng sản phẩm này sang sản phẩm khác cũng như những sự phát triển mới có thể làm thay đổi môi trường kinh doanh trong tương lai. Một ví dụ là sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp sản xuất cồn ethanol nhiên liệu. Hiện đã có khoảng 97 nhà máy sản xuất ethanol đang hoạt động và 33 nhà máy khác đang được xây dựng. Các nhà máy sản xuất ethanol này có công suất là 4,5 tỷ galon mỗi năm (Renewable Fuels Association, August, 2006). Các nhà máy sản xuất cồn ethanol theo phương pháp nghiền khô là nhóm phát triển nhanh nhất trong ngành công nghiệp sản xuất cồn ở Hoa Kỳ và sản xuất phần lớn (60%) lượng ethanol nhiên liệu. Các phụ phẩm của các nhà máy này bao gồm bã bia ướt và khô, bã bia ướt và khô có các chất hòa tan (DDGS), “bánh ướt” (hỗn hợp giữa bã bia ướt và khô), và sản phẩm đông đặc của các chất hòa tan. Trong số các phụ phế phẩm của các nhà máy sản xuất cồn theo phương pháp nghiền khô, DDGS là sản phẩm chính được bán tại thị trường nội địa (Shurson, 2005). Khoảng 40% lượng sản phẩm này được bán dưới dạng tươi cho các trang trại bò sữa và các cơ sở vỗ béo bò thịt. DDGS được tiếp thị bán trong nước và quốc tế để dùng làm thức ăn cho bò sữa, bò thịt, lợn và gia cầm. Trong năm 2005, Hoa Kỳ sản xuất ra trên 15,4 tỷ pounds DDGS. Ngô hạt là nguyên liệu chính cho các nhà máy sản xuất cồn theo phương pháp nghiền khô và xay ướt vì nó có hàm lượng tinh bột dễ lên men cao hơn so với các nguyên liệu khác. Shurson (2005) đã chỉ ra những thách thức dưới đây mà DDGS gặp phải khi tham gia thị trường thức ăn chăn nuôi: - Định nghĩa cũng như đặc điểm nhận dạng sản phẩm - Tính biến động của hàm lượng chất dinh dưỡng, tỷ lệ tiêu hóa và các đặc tính lý học của sản phẩm 16
17. - Thiếu hệ thống xếp cấp chất lượng và tìm kiếm sản phẩm - Chưa có qui trình kiểm tra đã tiêu chuẩn hóa - Quản lý và chứng nhận chất lượng - Vận chuyển - Nghiên cứu, đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật - Những thách thức từ thị trường quốc tế - Chưa có tổ chức quốc gia về các phụ phẩm của ngành sản xuất cồn và thiếu sự hợp tác trong ngành Bảng 8: Thành phần chất khô, năng lượng, và mỡ của bột thịt, bột đậu tương bỏ vỏ, và DDGS. Loại thức ăn DM (%) DE ME NE Mỡ (kcal/pound) (kcal/pound) (kcal/pound) (%) Bột thịta 94 1224 1178 987 12,0 Bột đậu tươngb 90 1673 1535 917 3,0 DDGS 89 1919 1703 829 10,8 a NRC, 1998 b Trường Đại học Minnesota, www.ddgs.umn.edu/profiles.htm Bảng 9: Thành phần protein và a xít amin của bột thịt, bột đậu tương bỏ vỏ, và DDGS (%). Loại TĂ Prot. Lys Thr Trp Met Cys Ile Val Bột thịta 54,0 3,07 1,97 0,35 0,8 0,6 1,6 2,66 Bột đậu tươngb 47,5 3,02 1,85 0,65 0,67 0,74 2,16 2,27 DDGS 30,9 0,91 1,14 0,24 0,64 0,6 1,17 1,57 a NRC, 1998 b Trường Đại học Minnesota, www.ddgs.umn.edu/profiles.htm Hàm lượng dinh dưỡng và tỷ lệ tiêu hóa của các nguồn DDGS biến động rất lớn khi so với bột đậu tương (Shurson, 2005). Bảng 8 và 9 so sánh các đặc điểm dinh dưỡng của DDGS với bột thịt và bột đậu tương. Các nghiên cứu cho thấy hàm lượng cao hơn của DDGS trong khẩu phần của lợn làm tăng lượng mỡ chưa no và giảm độ cứng của mỡ lợn, điều này ảnh hưởng đến chất lượng thịt và khả năng chấp nhận của người tiêu dùng (Shurson, 2001). Những lo ngại về chất lượng thịt có thể hạn chế lượng DDGS sử dụng trong các khẩu phần nuôi lợn và hàm lượng xơ tương đối cao của DDGS có thể hạn chế việc sử dụng sản phẩm này trong chăn nuôi gia cầm. Ngoài ra vì DDGS có chứa các mỡ không no đa mạch kép (polyunsaturated fats) nên người ta cũng lo ngại rằng việc sử dụng DDGS với hàm lượng cao trong khẩu phần cho bò có thể dẫn đến sự tích tụ các mỡ chuyển mạch (trans fats) không mong muốn ở bò thịt và làm giảm khả năng tạo mỡ sữa ở bò sữa. Mặc dù ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ có lịch sử lâu đời hơn rất nhiều ngành sản xuất ethanol nhiên liệu ở Hoa Kỳ và mặc dù các nhà chế biến thực phẩm đã phải đối mặt với rất nhiều khó khăn tương tự (và đã giải quyết được một phần những khó khăn này), nhưng ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm vẫn cần phải lưu ý đến sự cạnh tranh giữa các ngành này. Khả năng cung cấp các sản phẩm chế biến trong tương lai Khả năng sẵn có trên thị trường của các phụ phẩm giết mổ làm thức ăn chăn nuôi trong tương lai phụ thuộc vào thị trường và các qui định của pháp luật. Trong văn bản số 2002N-0273 FDA đã thể hiện ý định sẽ cấm sử dụng não và dây cột sống lấy từ bò 30 tháng tuổi trở nên làm thức ăn cho bất kỳ loài động vật nào kể cả các động vật không được nuôi để làm thức ăn cho người. Cơ quan này cũng đang đề xuất lệnh cấm sử dụng tất cả các gia súc chết và ốm yếu (họ đặt tên cho nhóm gia súc này là “bò không được kiểm dịch, không dùng làm thức ăn cho người”) cho bất cứ 17
18. loại thức ăn nào nếu não và dây cột sống không được lọc bỏ. FDA ước tính qui định mới sẽ làm giảm khoảng 15 triệu pounds MBM dùng trong thức ăn chăn nuôi. Số lượng này chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ: 0,3% tổng lượng MBM sản xuất ở Hoa Kỳ (Federal Register, 2005). Rất nhiều nhà chế biến phụ phẩm giết mổ tin rằng qui định chặt chẽ đối với gia súc chết này sẽ đồng thời đặt dấu chấm hết cho dịch vụ tìm kiếm xác chết động vật (khoảng 2,2 triệu pounds nguyên liệu thô; Informa Economics, 2004). Nếu điều này xảy ra thì qui định mới này có thể làm giảm khoảng 4% tổng sản lượng MBM dùng làm thức ăn chăn nuôi được sản xuất hàng năm trên toàn nước Mỹ. Các nhà chế biến phụ phẩm rất có ý thức cạnh tranh, đổi mới và sẽ thích ứng tốt với những thay đổi của những qui định pháp luật cũng như thị trường. Các cơ quan ban hành các qui định pháp lý sẽ xác định xem liệu các nguồn nguyên liệu thô nhất định có thể được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi hay không. Mong muốn của khách hàng, nhu cầu của người tiêu dùng và những tính toán về kinh tế sẽ quyết định các thông số kỹ thuật và giá bán của sản phẩm. 18
19. Tài liệu tham khảo Batterham, E.S., L.M. Andersen, D.R.Baigent, S.A. Beech, and R. Elliot. 1990. Utilization of ileal digestible a xít amins by pigs: lysine. British Journal of Nutrition. 64:679. Beumer, H., and A.F.B. Van der Poel. 1997. Effects on hygienic quality of feeds examined. Feedstuffs. 69(53): 13-15, (excerpted from: Expander Processing of Animal Feeds—Chemical Physical and Nutritional Effects; Wageningen Feed Processing Centre, Agricultural University, Wageningen, Netherlands). Dale, N. 1997. Metabolizable energy of meat and bone meal. J. Applied Poultry Research. 6:169-173. European Commission. 2003. Trends and sources of zoonotic agents in the European Union and Norway, 2003. Health & Consumer Protection Directorate-General Report on Salmonella. pp. 51-62. Federal Register. 2005. Docket No. 2002N-0273, Substances Prohibited From Use in Animal Food or Feed. 70:58570-58601. Firman, J.D. 1992. A xít amin digestibilities of soybean meal and meat meal in male and female turkeys of different ages. J. Applied Poultry Research. 1:350-354. Hamilton, C.R. 2004. Real and Perceived Issues Involving Animal Proteins. In Protein Sources for the Animal Feed Industry. Expert Consultation and Workshop. Bangkok, April 29, 2002. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome. pp. 255-276. Informa Economics. 2004. An Economic and Environmental Assessment of Eliminating Specified Risk Materials and Cattle Mortalities from Existing Markets. Prepared for National Renderers Association, August 2004. pp. 5-10. Jorgenson, H., W.C. Sauer, and P.A. Thacker. 1984. A xít amin availabilities in soybean meal, sunflower meal, fish meal and meat and bone meal fed to growing pigs. J. Animal Science. 58:926. Knabe, D.A., D.C. La Rue, E.J. Gregg, G.M. Martinez, and T.D. Tanksley. 1989. Apparent digestibility of nitrogen and a xít amins in protein feedstuffs by growing pigs. J. Animal Science. 67:441-458. McChesney, D.G., G. Kaplan, and P. Gardner. 1995. FDA survey determines Salmonella contamination. Feedstuffs. 67:20–23. National Renderers Association. 2003. A Buyer’s Guide to Rendered Products, 15-16. National Research Council. 1994. Nutrient Requirements of Poultry: Ninth Revised Edition. NRC. 1998. Nutrient Requirements of Swine, 10th ed. National Academy Press, Washington, DC. Parsons, C.M., F. Castanon, and Y. Han. 1997. Protein and a xít amin quality of meat and bone meal. J. Poultry Science. 76:361-368. Pearl, G.G. 2001. Proc. Midwest Swine Nutrition Conf. Sept. 5. Indianapolis, IN. Powles, J., J. Wiseman, D.J.A. Cole, and S. Jagger. 1995. Prediction of the Apparent Digestible Energy Value of Fats Given to Pigs. J. Animal Science. 61:149-154. Shurson, G.C. 2001. Overview of swine nutrition research on the value and application of distiller's dried grains with solubles produced by Minnesota and South Dakota ethanol plants. Department of Animal Science, University of Minnesota, St. Paul. 19
20. Shurson, G.C. 2005. Issues and Opportunities Related to the Production and Marketing of Ethanol By-Products. USDA Ag Market Outlook Forum, Arlington, VA, February 23-25, 2005, pp. 1-8. Sreenivas, P.T. 1998. Salmonella – Control Strategies for the Feed Industry. Feed Mix. 6:5:8. Taylor, D.M., S.L. Woodgate, and M. J. Atkinson. 1995. Inactivation of the Bovine Spongiform Encephalopathy Agent by Rendering Procedures. Veterinary Record. 137:605-610. Troutt, H.F., D. Schaeffer, I. Kakoma, and G.G. Pearl. 2001. Prevalence of Selected Foodborne Pathogens in Final Rendered Products. Fats and Proteins Research Foundation (FPRF), Inc.,Directors Digest #312. Wiseman, J.F., F. Salvador, and J. Craigon. 1991. Prediction of the Apparent Metabolizable Energy Content of Fats Fed to Broiler Chickens. J. Poultry Science. Vol. 70:1527-1533. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM GIẾT MỔ BẮC MỸ 20
21. Fred D. Bisplinghoff, D.V.M Giới thiệu – “Chế biến phụ phẩm giết mổ là gì?” Chế biến phụ phẩm giết mổ là quá trình tái sử dụng các mô động vật tươi sống lấy từ gia súc gia cầm cũng như dầu và mỡ loại thải từ các nhà hàng thành các sản phẩm có giá trị hơn. Trong quá trình chế biến, nhiệt độ, kỹ thuật chiết tách và chắt lọc được áp dụng để tiêu diệt vi sinh vật, sấy khô, chiết tách mỡ ra khỏi protein cũng như sấy khô và chiết tách các protein ra khỏi mỡ. Ở Hoa Kỳ, khoảng 54 tỷ pound mô động vật không dùng làm thức ăn cho người được tạo ra mỗi năm, tương đương với khoảng 37-49% khối lượng sống của gia súc gia cầm được giết mổ. Chế biến phụ phẩm giết mổ là giải pháp an toàn và kinh tế nhất để vô hoạt các vi sinh vật gây bệnh đồng thời sản xuất ra lượng hàng hóa có giá trị hàng tỷ đô la. Khởi đầu của ngành chế biến phụ phẩm giết mổ Tái chế các phụ phẩm giết mổ thành các sản phẩm có giá trị không phải là một phát minh mới. Các tộc người sống trong hang động, tổ tiên của người Jordan, người Eskimo, người da đỏ-và nhiều người nữa- tất cả đã ăn thịt động vật nhiều hơn rất nhiều so với chúng ta ngày nay, nhưng đồng thời họ cũng rất sáng tạo và đã sử dụng những cái họ không ăn được để cải thiện cuộc sống. Họ đã sử dụng da làm quần áo và nhà ở, xương và răng làm vũ khí và kim khâu và họ đốt mỡ thải để nấu chín thịt. Frank Burnham, tác giả của cuốn “The Invisible Industry” (Ngành công nghiệp vô hình), đã cung cấp những thông tin rất giá trị cho các nhà chế biến phụ phẩm giết mổ khi giúp họ có được cái nhìn sâu sắc về quá trình hình thành và phát triển của ngành này trong chương đầu tiên của cuốn sách – một ngành công nghiệp đã ra đời. Chương đầu tiên của cuốn “The Original Recyclers” (Các nhà tái chế nguyên thủy) cũng đã được Burnham đặt tiêu đề là Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ: Triển vọng có tính lịch sử. Và các tài liệu này có vai trò là nguồn tư liệu cơ bản cho phần đầu của Chương sách này. Như người ta phỏng đoán, mỡ động vật nhai lại hay còn gọi là mỡ cứng đã được quan tâm và trở thành hàng hóa chính thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ. Mỡ cứng tiếp tục là lực đẩy kinh tế chính của ngành chế biến phụ phẩm từ thời kỳ Galls đến đế chế Roman, qua thời kỳ trung cổ, đến những năm 1950 của thế kỷ 20. Trong cuốn “The Invisible Industry” Burnham đã kể câu chuyện của một học giả Roman, Plinius Secundas hay còn được biết đến là “Pliny the Elder” (Người thương thảo). Ông đã viết một báo cáo về một hỗn hợp được làm từ mỡ dê và tro củi; về sau đây chính là tư liệu đầu tiên về xà phòng và do đó cũng là tư liệu đầu tiên về ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ - làm tan chảy mỡ động vật để lấy sáp mỡ. Trong suốt kỷ nguyên Roman, xà phòng được miêu tả là chất để vệ sinh thân thể và dùng làm dược phẩm. Vào khoảng năm 800 sau công nguyên, Jabir ibn Hayyan, một nhà hóa học người Ả rập được biết đến như là “Cha đẻ của thuật luyện kim” viết rất nhiều lần rằng xà phòng là một chất tẩy rửa hiệu quả. Có vẻ như xà phòng chỉ được sử dụng để tắm rửa và gội đầu và cho tới giữa những năm 1800 thì xà phòng mới được dùng để giặt quần áo. Điều quan trọng là phải hiểu rằng xà phòng cuối cùng đã trở thành sản phẩm chính được làm từ mỡ cứng, nhưng xà phòng về cơ bản lại là một sản phẩm phụ cho tới tận nửa sau của thế kỷ 19. Nến được tạo ra để đáp ứng một nhu cầu rất quan trọng-ánh sáng-và vì mỡ cứng là thành phần chính của nến thời cổ nên nhu cầu về mỡ cứng đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển của ngành chế biến phụ phẩm giết mổ. Dù sử dụng phương pháp nhúng hay đúc khuôn thì mỡ cứng cũng chỉ có thể tạo ra được loại nến “tương đối tốt”. Sau này, cũng như bây giờ, đã có cuộc cạnh tranh 21
22. gay gắt nhằm tìm ra các nguyên liệu khác để thay thế thành phần thường dùng và điều này đã dẫn đến việc sử dụng sáp ong mật thay thế mỡ, sau đó là dầu cọ và cuối cùng là sáp parafin. Burnham đã đưa ra một câu hỏi thú vị về việc sản xuất nến khi ông mô tả cây nến làm từ dầu cá voi (spermaceti candle). Đây là cây nến được làm từ dầu lấy ra từ các xoang trên đầu của một con cá voi nơi có chứa một loại dầu màu trắng sữa giống tinh dịch. Cây nến trở thành một đơn vị tiêu chuẩn để đo ánh sáng nhân tạo và thuật ngữ “một năng lượng nến” được đưa ra dựa trên lượng ánh sáng tạo ra bởi một cây nến spermaceti tinh khiết nặng 1/6 pounds và cháy với tốc độ 120 hạt/giờ. Như đã đề cập ở trên, xà phòng cuối cùng đã trở thành một sản phẩm chính được làm từ mỡ động vật. Thành phố Marseille của Pháp là nơi sản xuất những bánh xà phòng chất lượng nhất và tất cả xà phòng có chất lượng tốt hay xấu đều bị đánh thuế rất nặng và chỉ những người giàu có mới được dùng xà phòng. Khi thuế được dỡ bỏ và người trung lưu cũng có thể mua xà phòng thì nhu cầu tiêu thụ xà phòng tăng cao và điều đó đã dẫn đến việc phát triển các hệ thống chế biến phụ phẩm hiện đại và tinh vi hơn. Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ và sản xuất xà phòng phát triển song hành với nhau trong khoảng trên 100 năm vì các nhà sản xuất xà phòng dùng mỡ cứng làm thành phần nguyên liệu chính để sản xuất xà phòng. Mỡ có chất lượng cao hơn được dùng để sản xuất xà phòng thơm còn mỡ có chất lượng thấp dùng để sản xuất xà phòng bánh rẻ tiền hơn và loại cuối cùng dùng để sản xuất xà phòng giặt. Trong giai đoạn 1950-1965 ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ trải qua một thời kỳ đen tối. Sự phát minh ra chất tẩy rửa tổng hợp trong những năm giữa thập kỷ 50 của thế kỷ 20 đã hủy hoại công việc kinh doanh của nhiều nhà chế biến phụ phẩm giết mổ. Thực ra chất tẩy rửa tổng hợp (chủ yếu dựa vào việc sử dụng phốt phát) được tạo ra từ nghiên cứu của ngành sản xuất xà phòng nhằm mục đích giải quyết vấn đề ngày càng lớn liên quan đến việc sử dụng bột xà phòng tự nhiên trong nước cứng. Vấn đề chính ở đây là loại bỏ các chất bám vào sợi vải, các chất này khi giặt không những không mất đi mà còn tích tụ thêm sau mỗi lần giặt. Năm 1950, ngành chế biến phụ phẩm giết mổ Hoa Kỳ đã bán cho các nhà sản xuất xà phòng 1,1 tỷ pound mỡ. Từ đỉnh cao này, lượng mỡ bán cho các nhà máy sản xuất xà phòng giảm mạnh, xuống khoảng 146 triệu pound năm 2000 trước khi tăng trở lại mức 257 triệu pound năm 2005 (Hình 1). Sự sụt giảm diễn ra liên tục theo hàm tuyến tính trong suốt giai đoạn từ những năm 1950 cho đến giữa những năm 1970. Sau đó do được thị trường chấp nhận nhiều hơn và sự đầu tư mạnh mẽ vào quảng cáo nên lượng mỡ tiêu thụ đã tăng lên. Một nhân tố đã góp phần thúc đẩy nhanh chóng việc tiêu thụ mỡ trong một thời gian ngắn là sự ra đời của xà phòng diệt khuẩn dùng cho nhà vệ sinh rất được ưu chuộng mang nhãn hiệu Dial của công ty Armour and Co. Hiện nay rất nhiều xà phòng bánh vẫn có nền tảng là chất tẩy rửa, và mỡ ăn là thành phần mỡ chủ yếu có trong các loại xà phòng thơm chất lượng cao nhất. Protein động vật lúc đầu được khám phá một cách tình cờ trong quá trình chế biến mỡ động vật dùng làm thức ăn, sản xuất xà phòng và sản xuất nến. Nhìn chung protein được coi là các chất thải và không được sử dụng. Người da đỏ ở Hoa Kỳ, vì không muốn lãng phí bất cứ phần nào của gia súc, đã rải máu và nội tạng của cá và hươu hoang dã xung quanh các gốc ngô và ngô của họ đã cho năng suất cao hơn, bắp ngô lớn hơn. Từ đây việc sử dụng protein làm phân bón bắt đầu hình thành. Đến cuối thế kỷ, do các nhà máy giết mổ phát triển và mở rộng cùng với sự lớn mạnh nhanh chóng của các trung tâm thương mại, ngành chế biến phụ phẩm giết mổ cũng phát triển mở rộng, trở thành một giải pháp loại thải hữu ích không chỉ với mỡ mà còn với nội tạng và xương. Việc sử dụng mỡ được tiếp tục duy trì đối với loại mỡ cứng, phần protein nhìn chung được dùng làm phân bón cho cây trồng. 22
23. Hình 1: Sử dụng mỡ trong sản xuất xà phòng Bột thịt xương là thức ăn bổ sung protein đầu tiên được dùng trong khẩu phần chỉ toàn thức ăn tinh bột cho lợn và nó nhanh chóng cho thấy hiệu quả của sự cân đối về dinh dưỡng trong khẩu phần. Khởi đầu của việc sử dụng protein làm thành phần nguyên liệu thức ăn chăn nuôi liên quan đến bài viết trích từ câu chuyện lịch sử “Meat for Multitudes” đăng trên Tạp chí “The National Provisioner” phát hành ngày 4 tháng 7 năm 1981. “Một trong những phát minh đáng kể nhất của thời kỳ đầu những năm 1900 là sự khám phá ra rằng sản phẩm trước kia thường dùng để làm phân bón trong các bể chất thải là một thành phần thức ăn có giá trị. Ở thời điểm đó để có thể nuôi một con lợn đến khối lượng giết thịt phải cần một thời gian ít nhất là chín tháng. Ngô là thức ăn duy nhất được dùng để vỗ béo và người nông dân chỉ có thể nuôi một lứa lợn/năm do thời gian cần thiết để nuôi đến tuổi bán thịt dài.” Năm 1901 Giáo sư C. S. Plumb của Trường Đại học Purdue, có thể đã học được kỹ thuật nuôi dưỡng của châu Âu, đã bổ sung một lượng protein động vật vào khẩu phần bột ngô cho lợn nuôi tại trường Purdue. Nguồn bổ sung protein là thứ bỏ đi trong bể chứa chất thải dùng làm phân bón. Thí nghiệm của Plumb đã làm tăng tốc độ sinh trưởng của đàn lợn tới mức chúng đạt đến khối lượng giết thịt khi mới bảy tháng tuổi hoặc thậm chí sớm hơn. Khoảng cùng thời gian này một số nhà nghiên cứu khác đã trộn máu khô với các thức ăn tinh bột khác nhau nhằm mục đích xây dựng các khẩu phần nuôi dưỡng tốt hơn. Công ty Swift and Company đã rất tự hào khi trong nhóm lợn giành ngôi vô địch trong Hội thi lợn năm 1903 có 52 con đạt khối lượng trung bình 365 pound với tỷ lệ thịt xẻ 84% đã được nuôi bằng các chất thải thường được dùng làm phân bón của hãng. Việc khám phá ra công dụng mới này của các phụ phẩm giết mổ là dấu hiệu cho thấy những bước tiến mới đã được tạo ra thông qua việc ứng dụng tốt hơn ngành khoa học cũng như sử dụng tốt hơn các nhà khoa học trong ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm. Sự xuất hiện của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ Hoa Kỳ 23
24. Nhà máy sản xuất xà phòng đầu tiên ở Hoa Kỳ đặt tại Bang New England và nguyên liệu cho nhà máy được lấy từ các cơ sở chế biến phụ phẩm liên kết với các cơ sở đóng gói thực phẩm. Nhu cầu tiêu thụ xà phòng tăng mạnh sau cuộc nội chiến và một số nhà chế biến phụ phẩm giết mổ độc lập có qui mô nhỏ đã nhanh chóng xuất hiện nhằm tận dụng các gia súc chết và phục vụ các cơ sở giết mổ qui mô nhỏ. Boston là một trong những trung tâm đóng gói thực phẩm chính trong những năm cuối của thế kỷ 16 nhưng hầu hết việc giết mổ vẫn chỉ được thực hiện tại các trang trại chăn nuôi cho tới khoảng những năm 1850-1875. Cơ sở đầu tiên được ghi nhận đã có sự kết hợp giữa giết mổ và đóng gói ở Hoa Kỳ nằm tại Alton, bang Illinois năm 1832. Trong khi các ngành công nghiệp giết mổ, chế biến phụ phẩm, và sản xuất xà phòng đã được tổ chức bài bản, chuyên nghiệp ở khu vực phía đông nước Mỹ thì ở các bang kém phát triển phía Tây đã bắt đầu xuất hiện các cơ sở hóa lỏng mỡ vào những năm 1880. Những nông dân nuôi bò đầu tiên ở các bang phía Tây có những điểm tương đồng với các thợ săn trâu chuyên nghiệp. Bufalo Bill và đồng nghiệp của ông chỉ lấy da trâu và để lại phần thân thịt thối rữa trên đồng ruộng. Người nuôi bò cũng rất coi trọng giá trị của da bò nhưng họ đã chế biến phần mỡ để sản xuất mỡ cứng đem bán cho các nhà máy sản xuất xà phòng ở các bang phía Đông. Trong cuốn “The Invisible Industry” Burnham đã đề cập đến những ghi chép về một người buôn bò đầu tiên ở khu vực phía Tây tên là Cleveland Larkin. Năm 1846 Larkin đã thử xác định giá trị của một con bò. Phần da trị giá 2 đô la Mỹ và tùy thuộc vào kích thước con vật có thể thu được 2-3 arrobas (25 pound/arrobas) mỡ với giá 1,5 đô la/arrobas, cộng lại khoảng 5 đô la/con chưa kể giá trị phần thịt bò. Bằng cách ướp muối và sấy khô những miếng thịt ngon, nhà buôn bò có thể bán miếng thịt có trọng lượng 50 pound đã sấy khô với giá 20 cent/pound, và do đó thu được khoảng 15 đô la/con. Việc chuyển tiếp từ thời kỳ giết bò để lấy da sang thời kỳ chế biến mỡ và thịt sấy khô đã cho phép những người nuôi bò cầu tiến làm ăn thương mại - xây dựng các cơ sở giết mổ thuê. Các cơ sở này ở phía Tây và phía Đông nước Mỹ là những cơ sở đi trước trong số hàng ngàn nhà máy giết mổ thuê nở rộ khắp Hoa Kỳ trong thế kỷ 19. Lệ phí cho dịch vụ giết mổ này là 4,5 đô la vào năm 1850 và với cùng qui trình giết mổ (không có phần chế biến phụ phẩm) giá là 15 đô la vào năm 1975. Lý do cho sự tăng giá không đáng kể này là vì các nhà máy giết mổ hiện đại thu được phần giá trị của da sống. Các nhà máy giết mổ qui mô nhỏ là các nhà cung cấp nguyên liệu thô cho các nhà máy chế biến phụ phẩm độc lập cho tới tận thời kỳ suy tàn của các nhà máy này vào cuối những năm 1980. Sự đóng cửa các cơ sở giết mổ qui mô nhỏ (5-30 con/tuần) và các cơ sở đóng gói qui mô nhỏ (50-200 con/ngày) là nhân tố chính dẫn đến sự sụt giảm số lượng nhà máy chế biến phụ phẩm độc lập trong vòng 20 năm qua. Năm 1865 cơ sở Chicago Stockyards được xây dựng đã dẫn đến sự hình thành của các trung tâm đóng gói thực phẩm lớn ở các thành phố như St. Louis, Kansas City, Omaha, vv Sự xuất hiện của các trung tâm giết mổ tập trung đã dẫn đến nhu cầu phải có các trang thiết bị chế biến phụ phẩm với công suất lớn và hiện đại hơn để có thể chế biến lượng lớn các sản phẩm phụ của ngành giết mổ gia súc gia cầm. Tiến bộ kỹ thuật trong các hệ thống chế biến phụ phẩm giết mổ Bước sang thế kỷ mới, số lượng đàn gia súc gia cầm đã tăng lên đáng kể và đồng thời số lượng gia súc chết cũng tăng theo. Nông dân vẫn nuôi và giết mổ gia súc gia cầm của họ nhưng các cửa hàng thực phẩm ở các khu vực thành thị bắt đầu tạo ra lượng mỡ và xương uy với số lượng nhỏ nhưng tăng đều, cung cấp cho các cơ sở chế biến phụ phẩm giết mổ. Tất cả những yếu tố trên cho thấy sự cần thiết phải có những cải tiến đối với các hệ thống chế biến phụ phẩm. Thế nhưng điều này đã không thể thực hiện được cho tới khi nồi nấu phụ phẩm dạng khô được giới thiệu ở Đức trong những năm 1920. Kể từ đây ngành chế biến phụ phẩm mới bắt đầu sản xuất ra các sản phẩm protein và mỡ chất lượng cao. 24
25. Qui trình nấu theo dạng bình hở (open kettle) rất nguy hiểm đã nhường đường cho hệ thống nồi hấp trong các nhà máy đóng gói thực phẩm tập trung và các nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ độc lập nhưng hệ thống bình hở vẫn được duy trì cho tới tận thế chiến II. Nồi hấp là một ống thép lớn có thể chứa đầy mỡ, xương, và nội tạng, được đậy kín và bơm hơi nước trực tiếp vào nồi. Điều khiển quá trình nấu chảy ở áp suất cao hơn bình thường không chỉ thúc đẩy nhanh hơn quá trình nấu mà còn cho phép các nhà chế biến phụ phẩm có thể điều khiểu tốt hơn chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Hệ thống này cũng cho phép các nhà chế biến chiết tách được nhiều mỡ hơn từ các nguyên liệu thô. Hệ thống chế biến cần phải bổ sung nước vào nồi chứa nguyên liệu thô (đổ nước vào đối với hệ thống bình hở và bơm hơi nước đối với hệ thống nồi hấp) được gọi là qui trình chế biến ướt. Vì mục đích chính của quá trình chế biến là nhằm tách phần nước trong nguyên liệu thô ra khỏi các thành phần mỡ và các chất rắn nên đối với hầu hết các nhà chế biến phụ phẩm, việc bổ sung thêm nước (mà bản thân nó đang cần phải được loại bỏ) có vẻ như là một quá trình làm giảm năng suất. Trong hệ thống chế biến ướt, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt và được gạn lọc. Mỡ được sản xuất theo qui trình này có màu tương đối nhạt nhưng thời gian tiếp xúc với nước nhiều làm tăng hàm lượng a xít béo tự do. Phần nước còn lại có chứa các protein hòa tan được thải xuống cống, sông, suối liên thông với hệ thống cống của các cơ sở chế biến trước đó. Phương pháp tách mỡ ra khỏi màng tế bào được nói đến đầu tiên trong cuốn Bách khoa toàn thư Luân đôn năm 1829. Trong đó có ghi là nếu dùng vật ép thủ công để ép thịt nguyên liệu thì có thể thu được nhiều mỡ để bán hơn. Bánh tạo ra bởi quá trình ép này được gọi là greaves hoặc cracklings và được xem là một loại thức ăn có giá trị cho chó, vịt và là sản phẩm protein đầu tiên được biết đến có thể sử dụng cho gia súc dạ dày đơn. Máy ép thủ công bằng sắt sau đó được thay thế bằng máy ép thủy lực vào khoảng năm 1850 và đến cuối thế kỷ 19 máy ép xoắn cơ học được V.D Anderson phát minh ra. Vì lí do kinh tế, đặc biệt là trong quá trình thu hồi protein, qui trình chế biến ướt được thay thế hoàn toàn bằng qui trình chế biến khô. Rất nhiều nhà chế biến phụ phẩm cao tuổi mô tả sự thay đổi từ qui trình ướt sang qui trình khô là đi từ nấu nguyên liệu thô trong nước sang nấu các phụ phẩm trong chính dịch nội sinh của chúng. Trong qui trình chế biến khô theo từng mẻ, các phụ phẩm của ngành giết mổ được nhét vào (sau khi đã được nghiền hoặc vẫn còn nguyên) một ống hình trụ lớn nằm ngang bao bọc bởi một vỏ bọc hơi nước có trang bị một hệ thống khuấy. Nếu phụ phẩm không được nghiền nhỏ, lỗ thông hơi sẽ được đóng kín và áp suất trong nồi nấu tăng lên để tách xương ra khỏi các phần nguyên liệu khác. Bước nấu dưới áp suất cao này là không cần thiết nếu nguyên liệu đã được nghiền nhỏ trước khi cho vào nồi. Với qui trình chế biến khô, các tế bào mỡ nở ra do sự thay đổi cấu trúc thành tế bào của mô khi nước bốc hơi. Bốn qui trình kiểm soát chất lượng dưới đây là đặc biệt quan trọng trong quá trình nấu này, cũng giống như tất cả các hệ thống nấu liên tục hiện đại: 1. Nghiền và cho nguyên liệu vào nồi nấu 2. Kiểm soát áp suất hơi nước bao quanh nồi 3. Vận hành bộ phận khuấy 4. Kiểm soát điểm cuối hay nhiệt độ nấu/sấy khô Điểm cuối của quá trình nấu được xác định là khi ẩm độ trong nồi nấu giảm xuống đến mức có thể cho phép việc loại bỏ mỡ thừa dễ dàng nhất nhưng chất lượng protein vẫn được duy trì ở mức cao nhất (không bị giảm đi do nấu quá lâu). 25
26. Bảng 1. Số lượng các loại hệ thống chế biến phụ phẩm giết mổ sử dụng ở Hoa Kỳ Hệ thống nấu theo mẻ 41 Hệ thống thoát hơi nước liên tục 9 Hệ thống nấu/ép/thoát hơi nước 4 Hệ thống chế biến liên hoàn dạng ống và đĩa 219 Vào cuối những năm 1950, George Epsy, một người phụ trách công việc bảo dưỡng máy móc của công ty Baker Commodities ở Los Angeles, đã đề nghị với Frank Jerome, người sau đó trở thành ông chủ của công ty, rằng ông tin là với sự trợ giúp của kỹ sư thiết kế chế tạo máy có thể xây dựng được một qui trình nấu liên tục. Jack Keith từ Công ty Keith Engineering đã được mời đến và cả nhóm đã xác định rằng nguyên liệu thô sau khi nghiền có thể được vận chuyển đi qua các ống thép lớn. Ngay sau khi việc này kết thúc, thế hệ thứ nhất của hệ thống nồi nấu liên tục ra đời bao gồm hai nồi nấu cho pha nấu sơ bộ và ba nồi nấu được bao bọc bởi hệ thống hơi nước cho pha kết thúc. Phải mất vài năm cho việc hoàn thiện thiết kế của hệ thống nhưng sau rất nhiều nỗ lực người ta đã sản xuất thành công nồi nấu liên tục chỉ gồm duy nhất một nồi đơn. Nồi nấu liên tục đầu tiên được lắp đặt tại công ty chế biến phụ phẩm Denver vào đầu những năm 1960. Các công đoạn trong qui trình chế biến phụ phẩm kiểu liên tục và theo từng mẻ có thể thấy ở Hình 2 - minh họa hệ thống nấu liên tục. Trải qua nhiều năm, các nhà chế biến phụ phẩm đã lắp thêm các bộ phận lọc và tẩy rửa tinh vi, các máy li tâm đánh bóng, thiết bị tinh lọc (tách bỏ a xít béo tự do), và thiết bị chế biến bổ sung. Các hệ thống nấu liên tục khác gồm có hệ thống thoát hơi nước nhiều giai đoạn, hệ thống nấu/ép/thoát hơi nước liên tục (chế biến ướt hoặc chế biến ở nhiệt độ thấp), và hệ thống nấu/ép/thoát hơi nước cải tiến. Bảng 1 trình bày số lượng ước tính các hệ thống chế biến khác nhau được sử dụng trong các nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ Hoa Kỳ. Hình 2. Sơ đồ hệ thống chế biến bằng nồi nấu liên hoàn 26
27. Sự trưởng thành của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm Năm 1956, hầu hết các nhà máy chế biến phụ phẩm đều ở tình trạng cần phải được cải tiến. Thế nhưng trong suốt 50 năm qua, những thay đổi lớn chủ yếu là những thay đổi liên quan đến công nghệ trong nhà máy, quản lí nhà xưởng, chất lượng sản phẩm cuối cùng và an toàn cho nhân viên nhà máy. Trước thế chiến II, các cơ sở chế biến phụ phẩm giết mổ độc lập ở vùng nông thôn lệ thuộc nhiều vào nguồn gia súc loại thải (gia súc bệnh, sắp chết, tàn tật, chết), coi đây là nguồn nguyên liệu chính. Người ta đã từng tuyên bố rằng mỗi Hạt ở bang Iowa có ít nhất một nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ. Ngay từ năm 1900, những cơ sở chế biến phụ phẩm giết mổ ở khu vực thành phố đã thiết lập hệ thống thu gom nguyên liệu từ các cửa hàng thực phẩm và nhà máy giết mổ qui mô nhỏ. Trước năm 1920, các cơ sở đóng gói thực phẩm lớn kiểm soát lượng phụ phẩm của họ và gần như toàn bộ phần nguyên liệu ở khu vực thành phố. Năm 1920, cuộc khảo sát của Ủy ban thương mại liên bang (đã dẫn đến sự ra đời của Nghị định và sự ban hành của Luật tập kết và giết mổ súc sản năm 1921 (Packers and Stockyard Act) ngày nay được cho là mang tính lịch sử) dường như đã phá vỡ hệ thống độc quyền thời đó và tạo đà cho sự phát triển 27
28. về số lượng các nhà máy chế biến phụ phẩm hoạt động trong lĩnh vực này. Vào thời điểm đó người ta đã ước tính có khoảng 823 nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ trên toàn nước Mỹ. Năm 1927, Tạp chí “The National Provisioner” ước tính có 913 nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ, trong đó các bang Philadelphia và Baltiumore có 15 nhà máy mỗi bang và bang Cincinnati có 14 nhà máy. Bang Iowa có số nhà máy hoạt động nhiều nhất với tổng số 123 nhà máy. Việc loại bỏ gia súc loại thải khỏi các cơ sở chăn nuôi theo cách hợp vệ sinh đã góp phần đáng kể làm giảm sự phát tán bệnh gia súc. Đóng góp của các nhà chế biến phụ phẩm giết mổ xưa và nay trong toàn bộ nỗ lực nhằm duy trì môi trường trong sạch vẫn đang còn gây ngạc nhiên cho chúng ta. Cho tới khi phương thức sản xuất thịt bò đóng hộp vào cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970 được phát minh, các nhà chế biến phụ phẩm độc lập đã thu gom nguyên liệu thô từ năm nguồn chính: mỡ và xương từ các cửa hàng bán lẻ, gia súc loại thải, mỡ, xương và nội tạng từ các cơ sở giết mổ thuê, phụ phẩm của các cơ sở giết mổ và đóng gói nhỏ lẻ, và dầu mỡ thải loại từ các nhà hàng. Tất cả các nguồn nguyên liệu thô kể trên, trừ dầu mỡ thải loại từ nhà hàng, bắt đầu giảm về số lượng từ những năm 1960. Cùng với sự hình thành của các cơ sở chăn nuôi qui mô lớn với phương thức quản lí và chăm sóc tốt hơn cũng như sự ra đời của các kỹ thuật tiêu hủy gia súc thải loại thì nguồn nguyên liệu gia súc chết của các nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ ở khu vực nông thôn ngày càng trở nên khan hiếm mặc dù số lượng gia súc nuôi tăng lên. Sự ra đời của hình thức sản xuất thịt bò đóng hộp, là phương thức cắt nhỏ thân thịt thành các miếng lớn nhỏ khác nhau, tại các nhà máy giết mổ và đóng gói qui mô lớn có cả bộ phận chế biến phụ phẩm trong nhà máy còn ảnh hưởng lớn hơn đến các nhà máy chế biến phụ phẩm nhỏ lẻ ở nông thôn. Sự sụt giảm tổng lượng thịt có chất lượng tại các siêu thị không chỉ có tác động lớn đến sự giảm sút về số lượng thịt mà còn ảnh hưởng đến cả lượng nguyên liệu thô dùng để sản xuất các loại mỡ chất lượng cao. Các cơ sở chế biến và đóng gói nhỏ lẻ không thể cạnh tranh được với các cơ sở giết mổ lớn đóng gói 4000 bò hay 12000 lợn mỗi ngày. Cùng với sự giảm đi về số lượng các cơ sở giết mổ nhỏ lẻ thì phụ nữ ở khu vực nông thôn trong những năm 1980 cũng thích mua thịt ở siêu thịt hơn là vỗ béo rồi giết mổ và dự trữ trong tủ lạnh. Trong suốt những năm 1980 và 1990, chúng ta đã chứng kiến sự chuyển biến lớn, từ chỗ các nhà chế biến độc lập chế biến phần lớn nguồn nguyên liệu thô sang giai đoạn các nhà giết mổ và đóng gói thực phẩm lớn và các nhà chế biến gia cầm tổng hợp trở thành các nhà chế biến phụ phẩm chính (chế biến khoảng 75% tổng lượng phụ phẩm giết mổ (Bảng 2)). Chỉ có nguồn nguyên liệu dầu mỡ thải loại từ các nhà hàng và nguồn phụ phẩm giết mổ của gia cầm là ngày càng được sử dụng nhiều hơn bởi các nhà chế biến phụ phẩm độc lập. Cho tới nay, mới chỉ có một vài công ty được xây dựng có tính chiến lược phục vụ tại chỗ các khu vực có ngành chăn nuôi gia cầm đang trên đà phát triển. Bảng 2. Xu hướng thu mua nguyên liệu thô cho chế biến phụ phẩm ở Hoa Kỳ. 1970 1990 2000 Giết mổ Chế biến Giết mổ Chế biến Giết mổ Chế biến đóng gói phụ đóng gói và phụ đóng gói và phụ và chế biến phẩm chế biến phẩm chế biến phẩm phụ phẩm độc lập phụ phẩm độc lập phụ phẩm độc lập gia cầm gia cầm gia cầm Thịt bò 56% 44% 71% 29% 85% 15% Thịt lợn 60% 40% 65% 35% 70% 30% Thịt gia cầm 25% 75% 50% 50% 70% 30% 28
29. Nguồn: Darling International Inc. Tất cả các yếu tố trên đã góp phần củng cố ngành chế biến phụ phẩm của các cơ sở chế biến phụ phẩm độc lập trong khi tổng lượng nguyên liệu thô (Bảng 3) có thể dùng để chế biến tăng từ khoảng 30 tỷ pound năm 1977 lên 40,5 tỷ năm 1995 và khoảng 54 tỷ năm 2006. Sau khi đã trừ đi lượng phụ phẩm thô dùng trong thức ăn cho sinh vật cảnh, các nhà chế biến phụ phẩm đã sản xuất ra trên 11,2 tỷ pound protein có nguồn gốc từ động vật và 10,9 tỷ pound mỡ đã qua chế biến mỗi năm. Bảng 4 cho thấy sự giảm đi về số lượng các nhà máy chế biến phụ phẩm ở Hoa Kỳ kể từ đầu những năm 1920. Bảng 3. Tổng lượng nguyên liệu thô sẵn có phục vụ ngành chế biến phụ phẩm tăng lên qua các năm. 1977 1989 1995 1998 2004 2006 Tỷ pound 30 36 40,5 42 52 54 Bảng 4. Số lượng nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ giảm đi qua các năm. 1921 1927 1975 1997 2006 Số nhà máy 823 913 724 282 273 Ghi chú: Xu hướng tương tự cũng xảy ra tại Canada, nơi hiện chỉ có 29 nhà máy chế biến phụ phẩm động vật Một số sự kiện đáng chú ý xảy ra vào những năm 1950 và 1960 đã giúp cho ngành chế biến phụ phẩm đững vững trước sự sụt giảm lượng hàng hóa bán cho ngành công nghiệp sản xuất xà phòng là: - Các khẩu phần giàu năng lượng dùng cho gia cầm, lợn và bò vỗ béo (dùng mỡ trong thức ăn) - Sự nổi lên của ngành chế biến thức ăn cho sinh vật cảnh sử dụng các nguồn protein và mỡ động vật - Việc sử dụng mỡ để sản xuất các a xít béo tăng lên - Sự tăng lên về số lượng các cửa hàng thức ăn nhanh (cung cấp nguồn dầu mỡ loại thải) Sự phát triển của ngành chăn nuôi gia cầm không chỉ cung cấp nguồn khách hàng quí giá cho sản phẩm bột protein và mỡ mà còn cung cấp nguồn nguyên liệu thô cho rất nhiều cơ sở chế biến phụ phẩm giết mổ độc lập. Nghiên cứu tại trường Đại học Maryland của tiến sĩ Oliver Wilder thuộc cơ sở nghiên cứu của Viện nghiên cứu thịt Hoa Kỳ (American Meat Institute Research Foundation) đã chứng minh rằng gia cầm có thể sử dụng khẩu phần giàu năng lượng nếu khẩu phần duy trì được tỷ lệ giữa năng lượng và a xít amin thiết yếu thích hợp. Cùng với việc sử dụng mỡ trong thức ăn tăng lên, ngành công nghiệp cũng đã xây dựng được phương pháp chế biến lông vũ thành thức ăn giàu dinh dưỡng để bổ sung thêm loại hàng hóa mới cho thị trường. Bảng 5 minh họa sự tăng lên của khối lượng mỡ sử dụng trong thức ăn cho các loài gia súc gia cầm. Bảng 5. Lượng mỡ ước tính được sử dụng trong thức ăn động vật (triệu pound). 19871 19912 Loại thức ăn Loại thức ăn Mỡ mềm vàng Mỡ bổ sung Mỡ mềm vàng Mỡ bổ sung Lợn 160 250 250 300 Bò thịt 195 240 200 250 Bò sữa 55 100 50 200 Gà thịt 310 1025 400 1200 Gà đẻ 15 30 20 35 29
30. Gà tây 120 350 300 500 Chó 90 365 50 400 Mèo 20 75 10 100 Các loài khác 20 40 25 50 (bê) Tổng 985 2475 1305 3035 1 SRI International 1987 2 Quĩ Nghiên cứu Mỡ và Protein Ghi chú: không có số liệu về lượng mỡ hiện đang được sử dụng làm thức ăn cho các loài gia súc khác nhau Khi các chủ nuôi sinh vật cảnh không còn sử dụng thức ăn thừa cho con vật yêu quí của mình nữa thì số lượng cơ sở sản xuất thức ăn cho sinh vật cảnh đã tăng lên đáng kể. Với việc sản xuất thức ăn viên đậm đặc cho sinh vật cảnh, ngành công nghiệp này đã sử dụng khối lượng lớn mỡ cứng, bột thịt xương, bột phụ phẩm gia cầm và mỡ gia cầm. Bảng 6 trình bày tỷ lệ sử dụng protein có nguồn gốc động vật của các loài gia súc gia cầm khác nhau. Bảng 6. Tỷ lệ protein động vật sử dụng theo loài. Chó mèo Gia cầm Lợn Bò Khác 39% 38% 15% 5% 3% Bảng 7. Lượng phụ phẩm dùng để sản xuất a xít béo và chất bôi trơn (triệu pound). 2001 2002 2003 2004 2005 A xít béo 2060 2178 2235 2374 2271 Chất bôi trơn 119 112 110 112 364 Nguồn: U.S. Census Bureau Current Industrial Report M311K, 2005 Do sự bùng nổ dân số trong giai đoạn những năm 1960 và 1970 nên nhu cầu tiêu thụ một số sản phẩm trong đó có a xít béo sản xuất từ mỡ động vật tăng lên. Do giá cả rất cạnh tranh nên mỡ động vật là nguồn lí tưởng cho việc sản xuất các a xít béo trong những năm 1950. Thậm chí ngay cả khi giá mỡ tăng lên và các nguồn lipid khác cạnh tranh quyết liệt thì việc sử dụng mỡ động vật để sản xuất các a xít béo và chất bôi trơn vẫn được duy trì ở mức tương đối. Bảng 7 minh họa xu hướng sử dụng mỡ trong ngành công nghiệp này trong vài năm qua. Đến năm 1950, ngành chế biến phụ phẩm giết mổ đã sản xuất trên 2,3 tỷ pound mỡ các loại mỗi năm. Thị trường xuất khẩu lớn mạnh đã hình thành với sự trợ giúp của Ban ngoại thương nông nghiệp trực thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA’s Foreign Agriculture Service) và đến năm 1950 ngành chế biến phụ phẩm giết mổ Hoa Kỳ đã xuất khẩu nửa tỷ pound mỡ động vật. Năm 1960 tổng sản lượng đã tăng lên trên 3,5 tỷ pound và xuất khẩu khoảng 1,8 tỷ pound. Năm 1970, các giá trị này đứng ở mức 5,4 tỷ pound và 2,6 tỷ pound tương ứng. Năm 1995 là năm kỷ lục về xuất khẩu mỡ động vật. Trong khi sản lượng mỡ động vật của Hoa Kỳ tiếp tục tăng lên thì tỷ lệ mỡ xuất khẩu lại giảm đều trong những năm gần đây, ngoại trừ năm 1995. Trái với xuất khẩu mỡ, xuất khẩu protein động vật tăng liên tục trong suốt 20 năm qua (Hình 3) cho tới tận cuộc khủng hoảng tài chính châu Á xảy ra năm 1997 và 1998. Thị trường protein đang phát triển mạnh ở Trung quốc đã bù đắp sự giảm sút sản lượng xuất khẩu sang Đông Nam Á cho tới khi Trung quốc bắt đầu lo ngại về sự tạp nhiễm các nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật nhai lại (bò, cừu và dê) trong các sản phẩm bột thịt xương hỗn hợp được nhập khẩu làm thức ăn cho gia cầm và lợn. Hàm lượng các sản phẩm lấy từ dê và cừu có trong bột thịt xương của Hoa Kỳ là rất nhỏ nhưng các phép thử DNA tiên tiến có thể phát hiện ở mức đơn vị phần tỷ. 30
31. Hình 3. Lượng xuất khẩu mỡ không dùng làm thức ăn cho người Chưa có chứng cứ khoa học nào chứng tỏ rằng mô của gia súc bị nhiễm bệnh xốp não là nguyên nhân gây nên bệnh bò điên. Bệnh này chỉ là một rào cản thương mại. Chỉ có hai con bò sinh ra ở Hoa Kỳ được chẩn đoán là mắc bệnh bò điên và hai con này được sinh ra trước khi có lệnh cấm sử dụng thức ăn chứa nguyên liệu động vật nhai lại năm 1997. Nhưng đây lại là cái cớ để nhiều khách hàng nước ngoài cấm nhập khẩu thịt bò, mỡ và bột thịt xương của Hoa Kỳ mặc dù cho tới nay vẫn chưa có chứng cứ khoa học rõ ràng nào. Vấn đề này sẽ được thảo luận chi tiết hơn ở các Chương sau. Việc giải quyết các vấn đề khó khăn của ngành chế biến phụ phẩm giết mổ nhận được sự hỗ trợ đắc lực từ các Hiệp hội gắn bó được thành lập trong phạm vi của ngành này. Với sự giúp đỡ của rất nhiều nhà chế biến phụ phẩm tình nguyện và sự lãnh đạo rất chuyên nghiệp, Hiệp hội các nhà chế biến phụ phẩm giết mổ Quốc gia, Quĩ nghiên cứu mỡ và protein, và Hội các nhà sản xuất protein động vật công nghiệp đã trở thành các tổ chức mà các nhà chế biến phụ phẩm có thể tự hào. Các nhóm này đã có những tác động trong các vấn đề liên quan đến cả giới kinh doanh và Chính phủ. Việc xuất bản cuốn sách này cho thấy sức mạnh và sự đóng góp của các tổ chức này. Sự trưởng thành và thịnh vượng của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ được đảm bảo bởi các tổ chức thương mại này có khả năng đại diện cho các nhà chế biến phụ phẩm giết mổ trong nước và trên toàn thế giới. Tài liệu tham khảo Bisplinghoff, Fred. 1995. “Cooking Primer.” Render. Vol. 24, No 5. Burnham, Frank. 1978. The Invisible Industry. National Renderers Association. Burnham, Frank. 1996. The Rendering Industry: A Historical Perspective. The Original Recyclers. National Renderers Association. Cleland, Robert C. 1928. March of Industry. Powell Publishing Co. Monier-Williams, Randall. 1897. London’s Worshipful Company of Tallow Chandlers. Cheswick Press. 31
32. Swisher, Kent. 2004. “Market Report.” Render. Vol. 33, No 2. The National Provisioner. 1981. “Meat for the Multitudes.” The National Provisioner. 1927. “Rendering.” Underhill, Reuben L. 1939. Cow Hides to Golden Fleece: a Narrative of California, 1832-1858, based upon Correspondence of Thomas Oliver Larkin. Stanford University Press. 32
33. VẬN HÀNH HỆ THỐNG CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM GIẾT MỔ Douglas P. Anderson Phó chủ tịch Công ty thực phẩm chế biến Smithfield Tóm tắt Dù các sản phẩm của nghành chế biến phụ phẩm giết mổ được sử dụng làm thức ăn cho gia súc nhai lại, gia cầm, lợn, sinh vật cảnh, thủy hải sản hay được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất a xít béo thì việc vận hành qui trình chế biến như thế nào cũng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành sản xuất, chất lượng sản phẩm và sự thành công về mặt tài chính của cơ sở chế biến. Chương này sẽ bao gồm phần mô tả các hệ thống chế biến, phần tổng quan vắn tắt cho mỗi hệ thống, và phần trình bày những thách thức hiện tại và tương lai của ngành. Các hệ thống quản lí qui trình sản xuất nhằm đáp ứng đầy đủ các qui định pháp lý và các hệ thống quản lí chất lượng kiểu ISO- hay HACCP cũng sẽ được mô tả ở chương này. Tất cả các vấn đề liên quan đến quá trình chế biến phụ phẩm như tiêu hao năng lượng, phương thức sản xuất, kiểm soát chất lượng, kiểm soát qui trình sản xuất và các sản phẩm tạo ra đều phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nguyên liệu thô và trạng thái của nguyên liệu khi đưa vào hệ thống chế biến tương ứng. Mặc dù việc tạo ra “ví lụa từ tai lợn” vẫn là điều không tưởng nhưng việc lựa chọn và vận hành hệ thống chế biến một cách đúng đắn sẽ cho phép tạo ra sản phẩm có chất lượng cao nhất có thể từ nguồn nguyên liệu thô đưa vào chế biến. Ngược lại, bất cứ một hệ thống chế biến nào được bảo dưỡng và vận hành một cách kém cỏi đều có thể làm hỏng cả các nguyên liệu thô tươi nhất, chất lượng cao nhất. Tác động đến môi trường của ngành chế biến phụ phẩm giết mổ được thảo luận ở chương khác cũng bị ảnh hưởng bởi các thông số vận hành, bởi hệ thống, và cách thức mà hiệu quả chế biến của nó được kiểm soát. Trải qua nhiều năm, rất nhiều kỹ thuật đã được áp dụng để cải tiến chất lượng sản phẩm chế biến cuối cùng. Rất nhiều kỹ thuật tẩy trùng, sử dụng chất chống ôxy hóa, chất phụ gia và đôi khi chất pha loãng có thể cho phép các phương pháp phân tích bằng hóa chất được sử dụng dễ dàng hơn so với các phương pháp khác trong việc phân loại các sản phẩm cuối cùng có chất lượng và giá bán cao hơn. Do đó cần phải hiểu một cách đầy đủ về đặc điểm của mỗi loại nguyên liệu thô, của hệ thống chế biến, kỹ thuật vận hành và phương pháp kiểm soát chất lượng được áp dụng để tối đa hóa lợi ích kinh tế trong khi vẫn tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu và qui định đối với qui trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Các hệ thống chế biến phụ phẩm giết mổ Hệ thống chế biến ướt Chế biến ướt là một hệ thống trong đó một lượng nước lớn vẫn còn được giữ lại trong sản phẩm cho tới khi nó được chuyển tới bộ phận sấy khô. Ngày nay hệ thống này được sử dụng phổ biến nhất trong các qui trình chế biến mỡ và dầu ăn dùng cho người và qui trình sản xuất thịt bò viên khử mỡ hay thịt bò đậm đặc. Thế hệ đầu tiên của hệ thống này là một nồi nấu hở được đun bằng củi hoặc than. Mỡ nổi lên trên bề mặt nồi nấu và được gạn lấy để sử dụng. Hệ thống này tương đối thông dụng đối với các cơ sở chế biến qui mô nhỏ. Chương nói về chế biến các sản phẩm dùng làm thức ăn cho người sẽ mô tả kỹ hơn về hệ thống này. Hệ thống chế biến khô Qui trình chế biến khô được thực hiện với sự có mặt hoặc không có mặt giai đoạn tiệt trùng áp suất cao ban đầu và đây là hệ thống thông dụng nhất được sử dụng ngày nay. Trong những năm đầu thế kỷ 20 hệ thống chế biến khô bằng nồi nấu theo từng mẻ (batch cooker) trở nên rất phổ 33
34. biến. Ở thời kỳ đầu, nguyên liệu chưa được nghiền hoặc cắt nhỏ và những miếng thịt và nội tạng lớn được nấu dưới áp suất cao trong nồi nấu trước khi được sấy khô. Quá trình này cũng có tác dụng giống như việc dùng nồi áp suất nấu ăn trong các gia đình, có thể làm mềm, nhừ xương, dễ dàng cho việc xử lí ở bước tiếp theo. Sau đó công nghệ băm thái nhỏ nguyên liệu đã giúp loại bỏ được công đoạn sử dụng áp suất làm giảm kích thước nguyên liệu. Tuy nhiên hệ thống sử dụng áp suất cao đã được sử dụng trở lại ở châu Âu với mục đích làm giảm hơn nữa khả năng lây nhiễm bệnh trong chương trình kiểm soát bệnh bò điên. Công đoạn nấu bằng áp suất cao trong các hệ thống chế biến không được áp dụng trở lại ở các nước khu vực Bắc Mỹ vì đã có một hệ thống kiểm soát bệnh bò điên khác được sử dụng ở khu vực này. Chương nói về chế biến các sản phẩm dùng làm thức ăn cho người sẽ mô tả kỹ hơn hệ thống này. Áp suất thường được sử dụng để làm tăng tỷ lệ tiêu hóa protein trong các qui trình sản xuất bột lông vũ và lông gia súc. Sử dụng áp suất có thể áp dụng cho hệ thống nồi nấu liên tục hoặc nồi nấu theo mẻ. Ngày nay việc sấy khô bột lông gia súc không còn thịnh hành nữa vì hầu hết lông sau khi thủy phân sẽ được trộn trở lại với nguyên liệu thô để chế biến tiếp. Cách này làm giảm sản lượng mỡ nhưng lại là phương pháp thực tế và tiết kiệm năng lượng nhất có thể dùng để xử lý lông tóc. Lông vũ phải được xử lý bằng áp suất cao để phá vỡ các cầu nối bền vững trong cấu trúc protein keratin. Tỷ lệ tiêu hóa có thể đạt đến 100% nếu xử lý bằng hóa chất nhưng khi đó lượng a xít amin sẽ giảm đáng kể. Các nghiên cứu trong những năm 1970 và 1980 cho thấy khi tỷ lệ tiêu hóa của bột lông vũ được thử bằng phương pháp pepsin đạt mức 68-75% thì giá trị thức ăn của bột này là cao nhất. Chương nói về sử dụng các sản phẩm chế biến trong dinh dưỡng gia cầm sẽ cung cấp thêm nhiều thông tin về tỷ lệ tiêu hóa của bột lông vũ. Chế biến các phụ phẩm dùng làm thức ăn cho người Mỡ và dầu ăn được xác định rõ là sản xuất ở nhiệt độ cao hay ở nhiệt độ thấp và các sản phẩm bột tạo ra sau đó cũng vậy. Nguyên liệu chế biến từ bò và lợn thường có lượng thịt khá cao, được chế biến ở nhiệt độ thấp, và được định nghĩa là các sản phẩm “giống như thịt”. Nhìn chung nếu các sản phẩm chế biến ở nhiệt độ cao không được định rõ là “đã được nấu” hay “có thể ăn ngay” thì cuối cùng sẽ được cho vào nhóm bột thịt xương thông qua hệ thống chế biến phụ phẩm khác hoặc có thể chuyển sang nhóm thức ăn cho sinh vật cảnh. Thịt bò đậm đặc là thuật ngữ mới hơn và có những đặc tính riêng biệt. Độc giả có thể tham khảo thêm chương nói về chế biến các sản phẩm dùng làm thức ăn cho người. Hệ thống chế biến phụ phẩm theo mẻ Khi một hệ thống được vận hành theo từng đợt thì nó được gọi là hệ thống chế biến theo mẻ. Thậm chí một hệ thống nấu liên tục cũng có thể hoạt động theo hình thức từng mẻ. Nồi nấu theo từng mẻ được thiết kế để có thể làm giảm lượng nước trong nguyên liệu đến tỷ lệ nhất định, sau đó nguyên liệu được chuyển sang nồi nấu khác để tách mỡ. Một nồi nấu theo từng mẻ có thể hoạt động như một nồi nấu, nồi sấy khô, nồi thủy phân hoặc nồi chế biến mặc dù nó vẫn chỉ là một thiết bị duy nhất. Với một vài thay đổi nhỏ và có hoặc không có bổ sung quá trình tăng áp suất bên trong, nồi nấu theo mẻ có thể được dùng cho các mục đích khác nhau. Nó có thể được lắp thêm lõi và vỏ tỏa nhiệt để làm tăng bề mặt và hiệu quả dẫn truyền nhiệt. Khi được dùng vào giai đoạn thanh trùng, lõi tỏa nhiệt có thể làm giảm tối đa thời gian cần thiết để hệ thống đạt đến các chỉ tiêu nhiệt độ và áp suất mong muốn. Hệ thống chế biến phụ phẩm liên tục Thường được định nghĩa là nguyên liệu vào và sản phẩm ra liên tục và hiện vẫn còn được sử dụng khá nhiều, các hệ thống chế biến phụ phẩm liên tục được sử dụng rất nhiều trong quá khứ. Một trong những hệ thống đầu tiên là hệ thống Anco Strata-Flow. Bằng cách liên kết một loạt 34
35. nồi nấu không liên tục đã được chỉnh sửa theo một kiểu độc nhất, hệ thống này đã trở thành hệ thống chế biến liên tục thực thụ đầu tiên trên thế giới. Các hệ thống của Carver-Greenfield xuất hiện trong cùng thời gian mà Dupp đã cùng Công ty Keith Engineering tạo ra hệ thống DUKE. Ngày nay các hệ thống này được sử dụng phổ biến nhất ở khu vực Bắc Mỹ và được biết đến như các Equacooker. Khả năng vận hành dễ dàng trước khi xuất hiện các hệ thống điều khiển tinh vi bằng máy tính là nhân tố chính dẫn đến sự thành công của các hệ thống này. Các công ty như Atlas và Stord-Batz đã đem những kiến thức và kinh nghiệm sản xuất bột cá của họ đến Bắc Mỹ vào cuối những năm 1970 và trở nên nổi tiếng vào những năm 1980. Với việc sử dụng các nồi nấu/nồi sấy khô dạng đĩa, thiết bị làm thoát hơi nước sử dụng nhiệt thừa thải ra, tái nén hơi nước cơ học, và cải tiến thiết kế của Carver-Greenfield, các công ty này đã chiếm thị phần lớn trong ngành công nghiệp chế biến thịt gia súc gia cầm. Đã xuất hiện các phi vụ hợp nhất của một số công ty cung cấp thiết bị cho ngành chế biến thực phẩm cũng như bản thân ngành chế biến phụ phẩm giết mổ. Dupps và giờ đây là Haarslev (hợp nhất các công ty Haarslev, Svaertek, Stord Batz and Atlas-Stord) cùng với Anco-Eaglin (công ty ANCO hiện đại) là những nhà cung cấp thiết bị chế biến phụ phẩm chính cho thị trường Bắc Mỹ. Một vài công ty khác cung cấp các thiết bị chuyên dụng, dịch vụ tân trang hoặc sửa chữa hệ thống, các máy li tâm, và các thiết bị tùy chọn khác cho ngành công nghiệp này. Với việc vận hành gần như không ngừng nghỉ, cần phải có nhà máy và dây chuyền sản xuất luôn trong điều kiện có thể hoạt động bình thường với thời gian ngừng nghỉ ngắn và hiệu suất sử dụng năng lượng cao. Sự di chuyển của nguyên liệu chế biến trong hệ thống chế biến liên tục (Hình 1) Đầu tiên nguyên liệu được lưu trữ tạm thời trong các thùng chứa nguyên liệu thô. Từ đây nó được chuyển lên các băng chuyền và đổ qua một thanh nam châm nằm ngang để loại bỏ các tạp chất kim loại sắt. Sau đó nguyên liệu được nghiền bằng máy nghiền để tạo sự đồng đều về kích thước, tạo sự dễ dàng cho việc xử lý, và làm tăng khả năng truyền nhiệt khi nấu. Nguyên liệu sau khi nghiền nhỏ sẽ được chuyển vào nồi nấu với tốc độ được kiểm soát bằng các thùng định mức. Nồi nấu liên tục là một ống lớn có gắn hệ thống khuấy và thường được đun nóng bằng hơi nước. Nồi này sẽ làm cho nhiệt độ trong khối nguyên liệu đạt mức 240-2900F (khoảng 115-1450C), làm thoát bớt hơi nước và giải phóng mỡ ra khỏi phần thịt và xương. Hỗn hợp dạng sệt nhưng đã được sấy khô có chứa mỡ và các chất rắn được đẩy ra khỏi nồi nấu ở tốc độ được kiểm soát. Hình 1. Sơ đồ miêu tả hệ thống chế biến phụ phẩm khô liên tục 35
36. Sau đó hỗn hợp sệt được vận chuyển đến một băng chuyền để tách mỡ. Băng chuyền này tách mỡ ra khỏi phần chất rắn và phần chất rắn này sau đó được chuyển sang băng chuyền bốc dỡ. Ở băng chuyền này các chất rắn từ băng chuyền tách mỡ sẽ kết hợp với các chất rắn đến từ thùng lắng đọng và máy li tâm dạng phễu lọc. Các chất rắn từ băng chuyền bốc dỡ đi đến bộ phận ép bằng trục xoắn, bộ phận này làm giảm tỷ lệ mỡ có trong khối chất rắn này xuống còn 10-12%. Phần chất rắn thoát qua thiết bị ép được chuyển trở lại nồi nấu còn các bánh ép tạo ra tiếp tục di chuyển đến băng chuyền dành cho các bánh ép đến bộ phần nghiền thành bột. Mỡ được tách ra từ máy ép trục xoắn đổ lên băng chuyền chở mỡ ép; dây chuyền này tách những mảnh nguyên liệu lớn ra khỏi mỡ dạng lỏng và đưa chúng trở lại băng chuyền bốc dỡ. Mỡ từ băng chuyền chở mỡ ép được bơm lên thùng lắng. Mỡ tách được từ băng chuyền tách mỡ cũng được đổ vào thùng lắng. Trong thùng lắng, các mảnh thịt và xương nặng sẽ chìm xuống đáy, ở đó chúng được chuyển bởi một băng chuyền dạng trục xoắn đến băng chuyền bốc dỡ. Mỡ lỏng từ thùng lắng được bơm vào máy li tâm, máy này sẽ loại bỏ các chất bẩn còn sót lại ra khỏi mỡ. Chất rắn từ máy li tâm được chuyển đến băng chuyền bốc dỡ. Mỡ sau khi làm sạch được chuyển đến bộ phận xử lí tiếp theo hoặc đến nơi bảo quản dưới dạng sản phẩm cuối cùng. Hơi nước thoát ra khỏi nồi nấu thông qua một hệ thống ống thông hơi có gắn giàn lọc để tách các tiểu phần có trong hơi nước và đưa chúng trở lại nồi nấu. Hệ thống ống thông hơi đưa hơi nước đến nồi ngưng tụ hơi nước. Các khí không thể ngưng tụ sẽ được hút ra khỏi nồi ngưng bằng hệ thống quạt. Các khí có mùi sinh ra tại các công đoạn khác nhau của quá trình chế biến được thu 36
37. vào ống và chuyển đến hệ thống xử lý mùi, cùng với các khí không ngưng tụ đến từ nồi ngưng, để phân hủy các thành phần gây mùi. Làm bốc hơi nước bằng nhiệt thải Khi hệ thống nồi nấu liên tục được gắn thêm một nồi hơi thì hệ thống chế biến sử dụng nhiệt thải sẽ cho phép tiết kiệm năng lượng và điều này rất quan trọng vì sự biến đổi trong cân bằng năng lượng toàn cầu vẫn đang diễn ra. Một số hệ thống lắp đặt vào đầu những năm 1980 vẫn còn hoạt động một cách hiệu quả. Nhiệt thải cũng rất quan trọng trong việc tạo nguồn nước nóng cho ngành chế biến thịt. Giá năng lượng tăng lên đã có những ảnh hưởng tiêu cực đến các nhà máy không lắp đặt hệ thống tạo nước nóng từ nguồn nhiệt thải của nhà máy. Tách mỡ ở nhiệt độ thấp, ban đầu được dùng trong sản xuất bột cá, cho phép rất nhiều hệ thống tận dụng nhiệt thải này tiêu thụ rất ít năng lượng, đặc biệt là khi chế biến các nguyên liệu có hàm lượng nước cao. Chất lượng mỡ của sản phẩm cuối cùng cũng được cải thiện khi sử dụng bất kỳ hệ thống xử lí ở nhiệt độ thấp nào. Tuy nhiên cần phải rất lưu ý để tránh làm mỡ bị ôi thiu. Nhìn chung khi đun nóng mỡ khô quá 2500F chỉ một lần cũng sẽ giải quyết được vấn đền này. Công đoạn này cũng có tác dụng làm cho mỡ có ẩm độ thấp hơn. Các nồi hơi thu hồi nhiệt thải có thể là các thiết kế theo kiểu dải phim chảy xuống (falling film), dải phim kéo lên (raising film) hoặc dạng tia sáng cưỡng bức (forced flash). Tất cả các dạng thiết kế này đều có những ưu và nhược điểm nhất định và việc chọn lựa dựa trên đặc tính của dịch lỏng là quan trọng. Đun nóng trước các thức ăn lỏng có thể là công đoạn cần thiết để làm đông tụ các protein hòa tan sinh ra trong quá trình hâm nóng và có thể phải bổ sung công đoạn phá keo để giúp sử dụng dễ dàng các thức ăn đậm đặc trong các nồi nấu hoặc nồi sấy. Vấn đề xử lý chất keo thường gắn với việc sử dụng các nguyên liệu có nguồn gốc từ cá và lợn hơn vì nhiệt độ sử dụng trong qui trình chế biến các nguyên liệu này thích hợp cho việc giải phóng chất keo ra khỏi nguyên liệu. Các hệ thống tạo hỗn hợp dạng sệt liên tục Đã có rất nhiều hệ thống dạng này chẳng hạn như hệ thống của Carver-Greenfield và các nhà sản xuất liên tục cải tiến các hệ thống này. Những thiết kế của Dupps và Atlas-Stord cũng như của các nhà sản xuất khác đã tạo ra các nồi sấy tạo hỗn hợp dạng sệt bán khá chạy. Các hệ thống có công suất lớn này tạo ra sản phẩm có tỷ lệ tiêu hóa cao và chất lượng mỡ tốt. Các hệ thống này cũng rất tiết kiệm năng lượng nhưng khi kiểm tra khả năng làm giảm nguy cơ lây nhiễm các prion gây bệnh bò điên ở Châu Âu lại cho kết quả không được tốt lắm vì thời gian nguyên liệu được lưu giữ trong hệ thống là rất ngắn. Các hệ thống sản xuất bột cá Mặc dù không được trang bị ở nhiều nhà máy nhưng hệ thống rất cơ học này thực sự rất tiết kiệm năng lượng và, không nghi ngờ gì nữa, sản xuất dầu mỡ chất lượng cao nhất từ bất cứ nguồn nguyên liệu thô nào. Là hệ thống có khả năng đáp ứng công suất chế biến lớn và rất tiết kiệm năng lượng nên trong tương lai các hệ thống này rất có thể sẽ được sử dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ. Chiết tách ở nhiệt độ thấp được áp dụng để sản xuất các sản phẩm bột và mỡ có chất lượng cao. Các sản phẩm bột vẫn phải trải qua một quá trình sấy khô khá dài nhưng việc sử dụng nhiệt độ thấp tạo cho mỡ có chất lượng tốt hơn vì ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt hơn. Các hệ thống kết hợp và những sự cải tiến Sự sáng tạo của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ Bắc Mỹ thể hiện rất rõ trong việc tạo ra các hệ thống chế biến mới bằng cách kết hợp các thiết bị sản xuất bởi các công ty sản xuất thiết bị khác nhau. Những kết hợp này đã được áp dụng để sản xuất ra các hệ thống chế biến phụ 37