Công nghệ thực phẩm - Chương 3: Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ thực phẩm - Các quá trình lên men yếm khí và ứng dụng

Nội dung text: Công nghệ thực phẩm - Chương 3: Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ thực phẩm - Các quá trình lên men yếm khí và ứng dụng

1. Chương 3: Ứng dụng vi sinh vật trong CNTP 3.5. Các quá trình lên men yếm khí và ứng dụng 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng 3.5.5. Lên men butyric 3.5.6. Lên men pectin
2. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Lên men etylic: ▫ Lên men etylic là quá trình đường được biến đổi thành rượu etylic và CO2, đồng thời làm sản sinh ra một số năng lượng xác định dưới tác dụng của hệ thống enzyme của một số vi sinh vật ▫ Tác nhân chính của quá trình lên men etylic là các loại nấm men, đặc biệt là Saccharomyces cerevisiae
3. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Cơ chế của quá trình lên men: ▫ Phương trình tổng quát của quá trình lên men etylic có thể viết là: C6H12O6→2C2H5OH + 2CO2+ 113,4kJ. ▫ Theo M.Larpent–Gourgaud và cộng sự (1992) thì tỉ lệ các sản phẩm về lí thuyết là: etanol 48,4%; CO2 46,6%; glyxero l3,2%; axit xuccinic 0,6%; sinh khối tế bào1,2% so với glucozơ được sử dụng
4. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Cơ chế của quá trình lên men:
5. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Cơ chế của quá trình lên men: Tùy điều kiện môi trường: ▫ Môi trường hơi axit (pH= 4-5):  Quá trình lên men trải qua theo 2 thời kì: oThời kì cảm ứng: ▫ CH3CHO tạo ra từ axit piruvic còn ít, chưa đủ lượng để nhận hết H2 đã tạo thành trong giai đoạn đường phân. Do vậy 1 phần H2 được chuyển cho andehit gricric tạo thành glycerin. ▫ Như vậy trong giai đoạn đầu môi trường có glycerin, andehit axetic (CH3CHO) và CO2 oThời kì tĩnh: ▫ Được đánh dấu bằng lượng CH3CHO đủ để thực hiện phản ứng nhận hết H2. Phản ứng tạo glycerin bị đình chỉ và sản phẩm chủ yếu trong giai đoạn này là etylic. ▫ Sự lên men etylic trong môi trường kiềm:
6. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Cơ chế của quá trình lên men: ▫ Sự lên men etylic trong môi trường kiềm:  Nếu ta kiềm hóa môi trường bằng CaCO3, K thì sự lên men etylic trong nấm men sẽ hình thành chủ yếu là glycerin, axit axetic cùng với rượu etylic: 2C6H12O6 +H2OC2H5OH 2C3H8O3+CH3COOH+2CO2  Nếu ta kiềm hóa môi trường hóa bằng NaHSO3 thì sự lên men etylic sẽ cho sản phẩm là glycerin vì NaHSO3 phản ứng với axetandehit (CH3CHO) tạo thành 1 hợp chất khó tan. Sản phẩm lên men chỉ là glixerin, CO2 và axetalsunphonat natri NaHSO3+ CH3CHO CH3CHCH3OSO2Na
7. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Hiệu ứng Pasteur : là sự ức chế quá trình lên men rượu khi có mặt của oxy. ▫ Kị khí; đường có thể lên men; pH giữ ở 4,5–5,5; nhiệt độ ở khoảng 25–300C; số lượng nấm men giống là 0,26% trọnglượng cơ chất ▫ Khi pH trở nên kiềm (khoảng 7,5–8) thì nấm men sẽ tạo thành glyxerin là sản phẩm chủ yếu ▫ Hiệu suất năng lượng khi nấm men etylic sống trong điều kiện hiếu khí: Glucozơ →6CO2+ 6H2O + 36(38)ATP. ▫ Còn trong điều kiện kị khí: Glucozơ →2C2H5OH + 2CO2+ 2ATP
8. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Nguyên liệu ▫ Nguyên liệu chứa nhiều tinh bột: gạo, ngô, khoai, sắn, lúa mì, đại mạch ▫ Nguyên liệu chứa đường: rỉ đường, nước mía, trái cây chín ▫ Nguyên liệu chứa nhiều cellulose: rơm rạ, gỗ vụn, mùn cưa Nhưng trên thực tế chỉ có 2 nhóm nguyên liệu đầu được sử dụng trong sản xuất, nhóm thứ ba do hiệu quả kinh tế kém nên không được sử dụng. Ở nước ta, gạo là cây lương thực chính, vì vậy không chủ trương dùng gạo để nấu rượu mà khuyến khích dùng ngô, sắn, khoai thay thế
9. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Nấm mốc: thủy phân tinh bột thành đường ▫ Nấm men: lên men dịch đường thành rượu ▫ Vi khuẩn lactic: acid hóa dịch đường trước khi lên men
10. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình SX rượu • Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Nấm mốc  Aspergillus oryzae, Asp.niger, Asp. usami, Asp. awamori, Asp. baatatae  Tiết hệ enzyme amylase đường hóa các nguồn nguyên liệu tinh bột  Aspergillus oryzae: amylase, invertase, maltase, protease và catalase  Aspergillus niger : amylase, invectase, protease, maltase, pectinase, glucooxydase  Aspergillus awamori và Asp. usami : dextrinase và glucoamylase
11. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Nấm men  Chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae  Tính chất:  Phát triển mạnh trong dịch đường lên men  Tiết ra hệ enzyme nhiều lên men nhanh chóng và hoàn toàn  Lên men được ở nhiệt độ tương đối cao  Chịu được nồng độ cồn cao  Chịu được môi trường có độ acid cao  Nhiệt độ tối ưu: 25-300C
12. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Vi khuẩn lactic  Bổ sung vào trước quá trình lên men  Tạo pH thích hợp lên men rượu  Tạo hương cho rượu
13. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sơ đồ công nghệ sản xuất rượu:
14. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Đường hóa:
15. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sơ đồ công nghệ sản xuất rượu:
16. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Nghiền nguyên liệu: ▫ Nghiền nguyên liệu nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng các hạt tinh bột khỏi các mô ▫ Hiện nay nguyên liệu được nghiền trên nhiều kiểu máy khác nhau. Ở nước ta, tại các nhà máy rượu thường dùng máy nghiền búa
17. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Nấu nguyên liệu: ▫ Nhằm phá vỡ màng tế bào của tinh bột, tạo điều kiện biến chúng thành trạng thái hoà tan trong dung dịch ▫ Nấu nguyên liệu có thể thực hiện theo một trong ba phương pháp: gián đoạn, bán liên tục và liên tục. Tuỳ theo điều kiện trang bị mỗi nước, mỗi cơ sở sản xuất có thể chọn cho mình phương pháp phù hợp, nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong hoàn cảnh cho phép
18. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Đường hoá dịch cháo: ▫ Là quá trình thuỷ phân do xúc tác của amylaza để biến thành đường ▫ Quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu do giảm bớt hoặc gia tăng đường và tinh bột sót sau khi lên men
19. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Lên men dịch đường: ▫ Đường hoá xong, dịch đường được làm lạnh về 28 -32°C và bơm vào thùng lên men (còn gọi là thùng ủ ▫ Dưới tác dụng của nấm men, đường sẽ biến thành rượu và khí cacbonic cùng với nhiều sản phẩm trung gian khác. Lên men xong ta thu được hỗn hợp gồm rượu – nước –bã gọi là giấm chối hay cơm hèm. ▫ Lên men được tiến hành ở 28 -32° Cvà pH = 4,5 -5,2
20. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Chưng cất và tinh chế cồn: ▫ Chưng cất là quá trình tách rượu và các tạp chất dễ bay hơikhỏi giấm chín ▫ Kết quả ta nhận được rượu thô hoặc cồn thô ▫ Tinh chế hay tinh luyện là quá trình tách các tạp chất khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn ▫ Sản phẩm thu được gọi là cồn tinh chế hay cồn thực phẩm có nồng độ trong khoảng 95,5-96,5%
21. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Chưng cất và tinh chế cồn:
22. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sản phẩm: ▫ Rượu gạo ▫ Rượu nếp than ▫ Rượu Cần ▫ Rượu Sake ▫ Rượu whisky
23. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình SX rượu • Sản phẩm: ▫ Rượu gạo  Nguyên liệu để nấu rượu thường là gạo, nếp, sắn (khoai mì)  Mỗi loại nguyên liệu tạo thành một hương vị đặc trưng của rượu  Rượu gạo là loại rượu phổ biến nhất ở Việt Nam: Đồng bằng Sông Cửu Long là một trong những vùng có nghề sản xuất rượu lâu đời và gắn liền với từng địa danh như rượu Phú Lễ (Bến Tre), rượu đế Gò Đen (Long An), Nhị Quý (Tiền Giang)
24. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sản phẩm: ▫ Rượu nếp than  Sản phẩm rượu của Việt Nam được sản xuất bằng phương pháp thủ công từ nguyên liệu là nếp than  Rượu nếp than không qua chưng cất, điểm đặc biệt là sản phẩm cuối gồm dịch lên men lẫn bã lên men được làm nhuyễn  Thành phần của rượu ngoài một lượng đường và rượu nhất định còn có một số chất không có ở rượu chưng cất như vitamin (vitamin B1, B2, B12), amino acid (asparagine, lysine, acid glutamic)  Có giá trị dinh dưỡng, giúp tiêu hóa tốt
25. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sản phẩm: ▫ Rượu Cần  Rượu cần là thức uống độc đáo mang đậm bản sắc của người dân tộc miền núi  Lên men theo phương pháp cổ truyền không qua chưng cất, không qua hãm cồn và không sử dụng bã rượu, chỉ sử dụng dịch lên men  Rượu có mùi thơm dịu đặc trưng, vị ngọt, không cay, không đắng  Trong sản xuất rượu cần, người ta dùng vi sinh tự nhiên từ bánh men lá
26. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sản phẩm: ▫ Rượu Sake  Rượu sake là một loại đồ uống lên men của Nhật, được lên men nhờ quá trình lên men rượu dưới tác dụng của nấm men, đường và gạo được chuyển thành rượu  Rượu sake có độ cồn khoảng 15%, có mùi của các ester giống như của chuối và táo chín nẫu  Quy trình ủ rượu chung là :gạo được rửa và nấm men và koji, koji là gạo nuôi cấy nấm mốc Aspergillus Oryzae , hổn hợp được lên men
27. 3.5.1. Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sản phẩm: ▫ Rượu whisky  Whisky: loại rượu phổ biến ở châu Âu và Bắc Mỹ sản xuất chủ yếu từ Scotland, Canada, Ireland và Mỹ  Whisky sản xuất từ bất kì ngũ cốc nhưng ngô, lúa mì, lúa mạch đen và lúa mạch là những loại thường dùng  Có 4 bước chính trong sản xuất whisky, bao gồm: chuẩn bị nguyên liệu, lên men, chưng cất và ủ
28. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • LỊCH SỬ CỦA BIA ▫ Bia là một trong các đồ uống lâu đời nhất mà loài người đã tạo ra, có niên đại ít nhất là từ thiên niên kỷ 5 TCN và đã được ghi chép lại trong các thư tịch cổ của Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà ▫ Việc kiểm định hóa học các bình gốm cổ phát hiện ra rằng bia (tương tự như rượu vang) đã được sản xuất khoảng 7.000 năm trước ở khu vực ngày nay là Iran và quy trình sinh học của sự lên men được áp dụng ▫ Tại Lưỡng Hà, chứng cứ lâu đời nhất về bia được cho là bức vẽ 6.000 năm tuổi của người Sumeria miêu tả những người đang uống một thứ đồ uống bằng các cần hút bằng sậy từ thùng công cộng
29. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nguyên liệu: ▫ Malt đại mạch  Lúa mạch là loại ngũ cốc chủ yếu được sử dụng trong sản xuất bia  Chứa hàm lượng β-amylase  Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột lúa mạch cũng thấp hơn so với các loại ngũ cốc khác (52-590C) và điều này cho phép tinh bột hồ hóa (hòa tan) trước khi phá hủy enzyme, ở nhiệt độ mà sẽ không làm bất hoạt enzyme thủy phân tinh bột α-amylase  Hạt giữ lại vỏ trấu – giúp bảo vệ trong quá trình lưu trữ và vận chuyển và cũng đóng vai tr ò trợ giúp việc lọc trong suốt quá trình ủ cách biệt
30. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nguyên liệu: ▫ Nguyên liệu thay thế  Tiểu mạch: Chiếm khá nhiều gluten thường được dùng làm bánh  Gạo, thóc tẻ: Được sử dụng làm nguyên liệu thay thế nhiều hơn cả(khoảng 20%)  Ngô ( Zea mays): Để sử dụng có hiệu quả nên loại phôi (chứa nhiều chất béo ) và vỏ trước khi sử dụng.
31. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nguyên liệu: ▫ Hoa Houplon(Hoa bia)  Tạo vị đắng đặc trưng  Tạo hương thơm đặc trưng  Tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt  Tăng độ bền keo  Kháng khuẩn
32. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nguyên liệu: ▫ Nấm men  Saccharomyces cerevisiae  Saccharomyces carlbergensis
33. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • QTCN:
34. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • QTCN:
35. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Làm sạch và đánh bóng malt ▫ malt để trong kho có bụi bẩn và tròn quá trình vận chuyển có gẫy và dập
36. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nghiền nguyên liệu ▫ Nghiền Malt: tạo điều kiện thuận lợi cho sự biến đổi lý, sinh hóa trong quá trình đường hóa, nhằm thu được chất hòa tan cao nhất. Malt được nghiền nhỏ theo tỷ lệ vỏ chấu: 20 – 25%, tấm: 45 – 55%, bột: 20 – 30%. ▫ Nghiền gạo: nhằm đưa nguyên liệu ở dạng hạt về dạng bột để dễ dàng thấm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn chế biến sau này ▫ Sử dụng các thiết bị nghiền khô, máy nghiền búa (nghiền gạo), máy nghiền trục (nghiền malt)
37. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nấu ▫ Chuyển hoá các thành phần của malt và gạo thành các thành phần dễ tan trong nước và loại bỏ các chất không hoà tan ra ngoài ▫ Các hợp chất hoà tan trong malt và các thế liệu dễ dàng chuyển từ hạt vào nước, mà không cần tác động của enzyme
38. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Đường hoá ▫ Là sự biến đổi của tinh bột thành dextrin và maltoza, chỉ xảy ra được khi cháo đã dịch hoá xong, sự đường hoá xảy ra dưới tác động của hai enzim là -amylaza thành dextrin và - amylaza thành maltoza o o  - amylaza: t opt = 70-75 C,pHopt = 5,8 (dịch hóa) o o  -amylaza: t opt = 60-65 C,pHopt = 5,4 (đường hóa) ▫ Đường hóa là giai đoạn quan trọng nhất quyết định hiệu suất nấu
39. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Lọc dịch đường ▫ Tách phần lỏng ra khỏi cháo malt để thu được phần mout trong. Thành phần chủ yếu của phần lỏng là nước và các chất hoà tan ▫ Rửa bã nhằm lấy lại các chất hoà tan còn lại nằm trong hèm ▫ Nước pha trong khi nguội cóđọ nhớt tăng cao, vì vậy nước bã phải có nhiệtđộ cao (83oC) làm sao để khối bã đạt 75oC
40. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Đun sôi với hoa houblon ▫ Hoà tan các chất đắng, chất chát, chất thơm, tạo mùi vị màu cho bia, ổn định TP bia ▫ Tạo điều kiện cho sự hình thành tủa giữa protein cao phân tử với tanin ▫ Tạo phản ứng melanoid ▫ Tiêu diệt các enzim xúc tác sinh học ▫ Khử trùng dịch lên men ở 100oC ▫ Làm bay một phần hơi nước của dịch lên men ▫ Gia tăng độ màu, acid, tạo thành các chất khử, giảm độ nhớt, tăng độ bền sinh học, khả năng ▫ Tạo bọt và giữ bọt
41. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Lắng trong – làm lạnh: ▫ Tránh sự sâm nhập và phát triền của vi sinh vật từ bên ngoài ▫ Đảm bảo sự hòa tan oxy cần thiết cho nấm men phát triển trong giai đoạn đầu trước khi lên men ▫ Đảm bảo cho sự lắng cặn khi làm lạnh dịch đường, chỉ có làm lạnh nhanh thì nghững dẫn xuất globulin mới lắng xuống được
42. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Lên men: ▫ Lên men chính: 6 – 80C trong 7 – 12 ngày đối với bia vàng và khoảng 12 – 18 ngày đối với bia đen. Bán TP là bia non ▫ Lên men phụ và tàng trữ bia: 0-20C trong vài tuần nhằm hạn chế sự xâm nhập và phá hoại của vi sinh vật. Làm ổn định chất lượng bia. làm tăng mùi cho bia và bảo hòa CO2
43. 3.5.2. Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Lọc bia: ▫ Làm cho bia có độ trong sáng đúng yêu cầu chất lượng ▫ Tách triệt để các phần tử rắn lắng khuếch tán trong bia. ▫ Làm ổn định gia tăng độ bền vững sinh học cho bia ▫ Lọc loại bỏ hầu hết các vi sinh vật kể cả nấm men
44. 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây • Giới thiệu: ▫ Rượu vang xuất hiện cách đây rất lâu, khoảng 4000 năm trước công nguyên ▫ Rượu vang trái cây được xem là thức uống tự nhiên có lợi cho sức khỏe vì thực chất là nước trái cây lên men. Rượu vang có giá trị dinh dưỡng cao, ngoài nước và một lượng etanol vừa phải trong vang còn có các thành phần dinh dưỡng quan trọng khác là vitamin, muối khoáng, axit hữu cơ, protit, axit amin và một số nguyên tố vi lượng
45. 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây • Phân loại rượu vang ▫ Phân loại theo độ ngọt  Rượu vang khô (dry wine)  Rượu vang bán ngọt (semi-dry wine)  Rượu vang ngọt (sweet wine) ▫ Phân loại theo quá trình lên men  Rượu vang tự nhiên (natural wine)  Rượu vang cao độ (fortified wine) ▫ Phân loại theo lượng CO2  Rượu vang không có gas (table wine)  Rượu vang có gas (sparkling wine): 2 loại  Rượu vang có gas tự nhiên (champagne)  Rượu vang có gas nhân tạo (carbanated wine)
46. 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây • Phân loại rượu vang ▫ Phân loại theo màu  Rượu vang trắng (white wine): Chablis, Chardonnay, Pinot Blanc, Rhine wine, Riesling  Rượu vang hồng (rose wine): Rose, Vonorosso  Rượu vang đỏ (red wine): Barbera, Cabernet Sauvignon, Claret, Carnelian, Gamay, George ▫ Phân loại theo nơi sản xuất  Phân loại theo quốc gia:  Rượu vang Pháp  Rượu vang Úc  Rượu vang Tây Ban Nha ▫ Phân loại theo vùng: Bordeaux,Burgandy, California, Chablis .
47. 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây • NGUYÊN LIỆU ▫ Trái cây  Nho: nhiều đường và nấm men tự nhiên  Dâu: đường cao(>10%), màu sắc hấp dẫn  Dứa: chứa nhiều đường, vitamin, chất thơm kém bền  Mơ: chất thơm khá bền, giúp an thần chữa bệnh đường ruột  Chuối: khó ép lấy dịch  Vải thiều: thơm ngon  Cam, bưởi: có vị đắng  Xoài, mãng cầu, táo, mận: đều là những quả chua, ngọt, có tanin đều có thể dùng để sản xuất rượu vang
48. 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây • Phân loại nho ▫ Vitis vinifera: Địa Trung Hải và Trung Á. Quả màu xanh, đỏ hoặc hồng ▫ Vitis labrusca: miền đông nước Mỹ và Canada ▫ Vitis riparia: nho dại ở Bắc Mỹ ▫ Vitis rotundifolia: nho xạ ở miền đông nam nước Mỹ ▫ Vitis aestivalis ▫ Vitis lincecumii ▫ Vitis arizonica: sa mạc miền tây nam Mỹ ▫ Vitis californica: California ▫ Vitisvulpina: Trung tây nước My ▫ Vitis amurensis: châu Á
49. 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây • NGUYÊN LIỆU ▫ Hệ nấm men  Nấm men tự nhiên: Candida Colliculosa, Cadida Pulcherrima, hansennula anomala, kloeckera apiculata.  Nấm men rượu vang: oSaccharomyces ellipsoideus oSaccharomyces oviformis oSaccharomyces uvarum  Trong đó, các nhà máy sản xuất rượu vang hiện nay thường chọn giống nấm men Saccharomyces cereviae để lên men dịch nho
50. 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây • NGUYÊN LIỆU ▫ Đường  Đường saccharose là nguyên liệu thường được sử dụng để bổ sung vào môi trường lên men nhằm điều chỉnh độ đường đạt hàm lượng cần thiết cho quá trình lên men sản xuất rượu vang  Yêu cầu của đường bổ sung vào là đạt các chỉ tiêu về chất lượng: tiêu chuẩn cảm quan, tiêu chuẩn hóa lí, tiêu chuẩn vi sinh
51. 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây • NGUYÊN LIỆU ▫ Các chất phụ gia khác  SO2 hoặc NaHSO3 : thường được bổ sung trước khi lên men với liều lượng 50-200ppm. Mục đích là để ức chế, tiêu diệt các vi khuẩn có hại  Bentonit, tannin và đất sét trắng là các chất trợ lắng, giúp cho quá trình lắng trong sản phẩm được tốt hơn  Enzyme Pectinase: được bổ sung vào nhằm mục đích làm trong và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm
52. 3.5.3. Sản xuất rượu vang trái cây • QTCN Nho nguyên liệu Đóng chai Ép thu dịch nước nho Lên men phụ Tách cặn nước nho Cặn Thành phẩm Khử trùng SO2 Nấm Lên men chính men
53. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Giới thiệu về acid lactic ▫ Khái niệm: Acid lactic hay Acid sữa là một hợp chất hóa học được sinh ra do quá trình lên men của vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa ▫ Công thức hóa học: C3H6O3 có công thức tổng quát là CH3CH(OH)COOH, nó có một nhóm hydroxy đứng gần nhóm carboxyl khiến nó là một acid alpha hydroxy (AHA)
54. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Vi khuẩn lactic ▫ Vi khuẩn lactic là những vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium, là vi khuẩn Gram (+) ▫ Là những trực khuẩn hoặc cầu khuẩn, đa số không sinh bào tử, thường không chuyển động và kị khí tùy tiện, vi hiếu khí ▫ Thường có dạng hình cầu, hình oval và hình que ▫ Có khả năng rất khác nhau tạo thành acid trong môitrường và sức chịu đựng acid cũng khác nhau. Các trực khuẩn lactic có thể phát triển được ở pH = 3,8-4 còn cầu khuẩn không thể phát triển được ở môi trường này. Hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn lactic ở vùng pH =5,5-6
55. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Phân loại chủng vi khuẩn lactic ▫ Lên men đồng hình  Lactobacterium casei  Streptococcus cremoris  Lactobacterium bulgaricus Lactobacillus bulgaricus  Lactobacterium delbruckii  Lactobacterium cueumeris fermenti ▫ Lên men dị hình  Streptobacterium hassice fermentatae  Lactobacterium lycopersici
56. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Cơ chế sinh hóa của quá trình lên men lactic C6H12O6 -> 2C3H6O3+136 Kj (32,4 Kcal). ▫ Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic ▫ Có hai kiểu lên men lactic chính:  Lên men đồng hình  Lên men dị hình
57. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Lên men lactic đồng hình (điển hình). ▫ Trong trường hợp này axit pyruvic được tạo thành theo sơ đồ Embden-Mayerhorf-Parnas (EMP) ▫ Sau đó axit pyruvic sẽ tạo thành axit lactic dưới tác dụng của enzyme lactatdehydrogenase ▫ Lượng axit lactic tạo thành chiếm hơn 90% ▫ Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khử cacbon để tạo thành axit axetic, etanol, CO2 và axeton. Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy
58. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Lên men lactic dị hình (không điển hình) ▫ Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có các enzyme cơ bản của sơ đồ Embden – Mayerhorf – Parnas (aldolase và triozophotphatizomerase), vì vậy xilulose 5- photphat sẽ được tạo thành theo con đường pento- photphat (PP) ▫ Trong trường hợp này chỉ có 50% lượng đường tạo thành axit lactic, ngoài ra còn có các sản phẩm phụ khác như: axic axetic, etanol, CO2. Các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm ▫ Axit lactic thường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, axit sucxinic 20%, rượu etylic chiếm 10%, axit axetic 10% và các loại khí gần 20%.
59. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Lên men lactic dị hình (không điển hình)
60. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • ỨNG DỤNG LÊN MEN LACTIC TRONG THỰC PHẨM ▫ Lên men sữa chua  Có hai dạng sữa chua: dạng lỏng như nước gọi là sữa chua uống, dạng sệt do chất casein trong sữa được đông đặc lại gọi là sữa chua ăn.  Sữa chua uống là dạng sữa len men lỏng. Trong quá trình lên men, người ta tiến hành khuấy đảo liên tục. Để đa dạng về chủng loại có thể bổ sung thêm trái cây vào sữa, đây là sản phẩm được ưa chuộng hiện nay.
61. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Lên men sữa chua Đồng hóa 2 Nguyên liệu Hạ nhiệt 5% yaourt Cấy men Phối trộn cái Gia nhiệt Ủ Đồng hóa 1 Làm lạnh Làm lạnh Chiết rót Ageing Đóng gói, dán nhãn Thanh trùng Thành phẩm
62. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Rau quả muối chua (dưa bắp cải) ▫ Muối chua rau quả nhằm hai mục đích cơ bản sau đây: bảo quản nguyên liệu và làm tăng giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan của rau quả ▫ Bảo quản nguyên liệu bằng muối chua rau quả là tạo điều kiện để phát triển vi khuẩn lactic đồng thời hạn chế tác dụng của vi khuẩn gây thối rữa
63. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng • Rau quả muối chua (dưa bắp cải) Bắp cải tươi Vô bao bì Ngâm dưa Cắt phần lõi Cắt miếng nhỏ Làm lạnh Thanh trùng Ướp muối Lên men Dưa bắp cải Dưa bắp cải tươi đóng hộp Rút nước ngâm
64. 3.5.4. Lên men lactic và ứng dụng ▫ Sản xuất tôm chua Tôm tươi Xử lý sơ bộ Xóc rượu Rửa sạch muối 5%, gia vị Bột nếp phối trộn Gài nén Lên men SP
65. 3.5.5. Lên men butyric • Giới thiệu: ▫ Acid butyric, còn được gọi theo tên hệ thống là acid butanoic, là một acid cacboxylic công thức cấu tạo CH3CH2CH2-COOH ▫ Được tìm thấy trong bơ ôi, pho mát parmesan, các chất nôn mửa, mùi cơ thể và có mùi khó chịu cũng như vị chua hăng, nhưng có dư vị hơi ngọt (tương tự như ete) ▫ Axít butyric có thể được nhiều loài động vật có vú với khả năng phát hiện mùi tốt như chó, phát hiện ở ngưỡng 10 ppb, trong khi người có thể phát hiện ra nó nếu nồng độ là trên 10 ppm
66. 3.5.5. Lên men butyric • Bản chất của lên men butyric ▫ Lên men butyric là một quá trình sinh hóa khá phức tạp, biến đổi đường thành acid butyric, acid acetic, acid propionic, acid valerianic, acid cappronic, acid sucxinic, etanol, butanol, rượu amanic, rượu propionic, H2O, CO2 ▫ Phương trình phản ứng: C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2 +2H2 + E ▫ Bản chất của lên men butyric là quá trình phân hủy đường thành acid butyric, CO2 và H2O dưới tác dụng của vi khuẩn Butyric. Trong quá trình lên men còn xuất hiện tổ hợp các sản phẩm phụ: acetone, rượu butylic, ethanol, acid acetic
67. 3.5.5. Lên men butyric • Ý nghĩa của lên men butyric. ▫ Lợi ích:  VK Butyric phân giải các loại thực vật đã chết, điều này góp phần vào việc vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ (khoáng hóa đất và phân ủ)  VK Butyric cố định nitơ (N) phân tử trong khí quyển, có vai trò quan trọng trong nông nghiệp và được sử dụng để sản xuất acid butyric, axeton - butanol, izopropanol ▫ Tác hại:  Làm hư hỏng rau quả, thực phẩm, làm phồng đồ hộp, làm ôi chua sữa, bơ, pho mát, gây chua thối rượu  Khi phân hủy xác hữu cơ trong tự nhiên tích lũy acid butyric lạ trong đất gây bất lợi với sự phát triển cho cây trồng
68. 3.5.5. Lên men butyric • Nguyên liệu hydratcacbon: ▫ Rỉ đường ▫ Tinh bột,sắn, ngô, khoai, • Vi khuẩn tham gia vào quá trình lên men axit butyric: ▫ Các loài Clostridium thường gặp:  Clostridium acetobutyricum  Clostridium pasteurianum  Clostridium kluyveri  Clostridium butyricum. ▫ Ngoài ra còn có các loài lên men butyric khác:  Fusobacterium nucleatum  Butyrivibrio fibrisolvens  Eubacterium limosum
69. 3.5.5. Lên men butyric Nguyên liệu Cô đặc Xử lý sơ bộ Tác dụng với HCl (H2SO4) Vi khuẩn Lên men Tinh chế hoặc tác dụng với H2SO4 Đun sôi Acid Lọc Butyric
70. 3.5.6. Lên men pectin • Pectin ▫ Pectin là một polymer của các acid polygalacturonic và các ester methyl của chúng ▫ Pectin có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây ▫ Trong thực vật, pectin tồn tại dưới: dạng protopectin không tan, tồn tại chủ yếu ở thành tế bào dưới dạng kết hợp với polysaccharide araban, dạng hòa tan của pectin tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào ▫ Pectin như một loại keo gắn chặt các tế bào thực vật với nhau, vì thế người ta gọi chúng là chất ciment trong cấu trúc tế bào thực vật ▫ Dưới tác dụng enzyme protopectinase, protopectin sẽ chuyển sang pectin hòa tan (pectin) và araban
71. 3.5.6. Lên men pectin • Công thức cấu tạo ▫ Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử là galactoronic và rượu metylic ▫ Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn suất của acid pectic, acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-glycozide
72. 3.5.6. Lên men pectin • Tính chất của pectin ▫ Pectin thuộc nhóm các chất làm đông tụ. Khi có mặt của acid và đường nó có khả năng tạo đông (tạo gel) ▫ Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau:  Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỉ lệ methyl hoá, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử. Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng với chỉ số methoxyl bằng 16,3% còn các pectin tách ra từ thực vật thường có chỉ số methoxyl từ 10% đến 12%  Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần trăm về số lượng của các gốc acid galactoronic được ester hoá trên tổng số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử
73. 3.5.6. Lên men pectin • CÁC ỨNG DỤNG CỦA PECTIN ▫ Trong SX mứt trái cây và mứt đông: Pectin là chất tạo gel tốt, tan nhanh, ổn định ▫ Trong CNSX bánh: chống lại sự biến tính và biến dạng của các thành phần làm từ trái ▫ Trong công nghệ chế biến sữa chua: giúp protein sữa trong yoghurt không bị đông tụ vì nhiệt độ ▫ Trong CB nước giải khát: ổn định độ đục ▫ Trong SX kẹo mềm: tạo đk đông tụ tốt hơn ▫ Chế tạo bao bì (màng) ăn được
74. 3.5.6. Lên men pectin • Ý nghĩa qt lên men pectin: ▫ Pectin là một thành phần quan trọng trong thực vật, nó như chất xi măng để gắn liền các tế bào trong mô. Pectin cũng có trong màng tế bào thực vật, sau quá trình phân giải (lên men) pectin các tế bào thực vật được tách rời nhau ra, tạo điều kiện dễ dàng cho sự phân giải cellulose tiếp theo ▫ Lên men pectin chính là phân giải pectin tạo ra các monosaccaride, các acid hữu cơ, CO2, H2O và năng lượng nhằm tách các tế bào thực vật rời nhau ra
75. 3.5.6. Lên men pectin • Các vi sinh vật lên men pectin ▫ Vi sinh vật có khả năng phân giải pectin là các loại nấm và vi khuẩn hình que, hình cầu hoặc xạ khuẩn gồm:  VSV yếm khí: Clostridium pectinovorum, Clostridium felsineum  VSV háo khí: Nấm Murco Stolonife, Fusarium, Pennicillium, Aspergillus niger,
76. 3.5.6. Lên men pectin • QTCN:
77. Chương 3: Ứng dụng vi sinh vật trong CNTP 3.6. Các quá trình lên men hiếu khí và ứng dụng 3.6.1. Lên men acetic và kỹ thuật sản xuất dấm 3.6.2. Công nghệ sản xuất thạch dừa 3.6.3. Lên men citric – kỹ thuật sản xuất bột chanh 3.6.4. Phản ứng oxy hóa và công nghệ sản xuất trà 3.6.5. Lên men cà phê 3.6.6. Lên men ca cao
78. 3.6.1. Lên men acetic và kỹ thuật sản xuất dấm • Acid acetic ▫ Acid acetic, hay còn gọi là etanoic, là một axít hữu cơ (acid Cacboxylic), mạnh hơn axít cacbonic. Phân tử gồm nhóm methyl (-CH3) liên kết với nhóm carboxyl (-COOH) ▫ CTPT: CH3COOH ▫ KLPT: 60,5 kg/kmol ▫ Là một chất lỏng không màu, có mùi xốc, vị chua, có khả năng hút ẩm từ không khí
79. 3.6.1. Lên men acetic và kỹ thuật sản xuất dấm • Ứng dụng của acid acetic trong thực phẩm ▫ Với hàm lượng acid acetic từ 2–5%, người ta gọi dung dịch này là giấm ăn ▫ Giấm ăn được sử dụng trong công nghệ thực phẩm để chế biến đồ hộp, rau, quả, gia vị trong các bữa ăn gia đình ▫ Lượng giấm ăn sử dụng trong công nghiệp thực phẩm là rất lớn, do đó, việc sản xuất giấm ăn không thểmang tính chất thủ công truyền thống mà đã trở thành một ngành sản xuất theo quy mô công nghiệp ở nhiều nước trên thế giới
80. 3.6.1. Lên men acetic và kỹ thuật sản xuất dấm • Phân loại dấm: Có 2 loại: ▫ Giấm cất (cũng gọi là giấm gạo) lấy lương thực, đường làm nguyên liệu chính, thông qua việc ủ vi sinh vật lên men. Thành phần dinh dưỡng của nó có axit axetic, đường, axit hữu cơ, vitamin, muối vô cơ rất tốt cho việc trao đổi chất cơ thể ▫ Giấm pha chế (giấm hóa học) thì lấy axid axetic tinh của thành phần hóa học làm nguyên liệu chính , thêm H2O pha loãng mà thành
81. 3.6.1. Lên men acetic và kỹ thuật sản xuất dấm • Bản chất của quá trình lên men acid acetic ▫ Quá trình lên men là quá trình oxy hoá khử sinh học để thu năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào sinh vật nhưng tế bào sống chỉ sử dụng năng lượng dưới dạng hoá năng tàng trữ trong mạch cacbon và được phóng ra do sự chuyển electron từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác. ▫ Lên men acid acetic là quá trình oxy hoá cồn thành acid acetic nhờ vi khuẩn acetic trong điều kiện hiếu khí. Mọi quá trình muốn hoạt động được đòi hỏi phải có năng lượng, để thực hiện được các hoạt động sống như sinh trưởng, sinh sản và phát triển thì vi sinh vật cần phải có năng lượng. CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O + 117 Kcal
82. 3.6.1. Lên men acetic và kỹ thuật sản xuất dấm • Vi sinh vật trong sản xuất giấm ▫ Vi khuẩn Acetobacter là tác nhân chính của quá trình lên men acetic nên còn được gọi là vi khuẩn acetic ▫ Là trực khuẩn hình que gram âm, không sinh bào tử ▫ Người ta thường sử dụng những giống sau: A. aceti, A. xylinum, A. pasteurianum, A. orleaneuse, A. Schiitzenbachii, A. curvum, A.suboxydans
83. 3.6.1. Lên men acetic và kỹ thuật sản xuất dấm • Nguyên liệu sử dụng lên men giấm ▫ Nguyên liệu để làm giấm khá phong phú, được chia làm 2 loại  Nguyên liệu có chứa nhiều tinh bột: gạo, ngô, lúa mì,  Nguyên liệu có chứa nhiều đường : mật ong, đào lộn hột, nho
84. 3.6.1. Lên men acetic và kỹ thuật sản xuất dấm • Quy trình sản xuất giấm ▫ Bản chất của quá trình lên men là lên men hiếu khí, vì thế phải tạo điều kiện tối đa để vi khuẩn tiếp xúc được với oxy và cồn. ▫ Để giải quyết tốt vấn đề này có 4 phương pháp khác nhau:  Phương pháp lên men chậm  Phương pháp lên men nhanh  Phương pháp lên men chìm  Phương pháp kết hợp
85. 3.6.1. Lên men acetic và kỹ thuật sản xuất dấm • QTCN RƯỢU TRẮNG NỨỚC TRỘN ĐỀU ĐƯỜNG GIỐNG VI LÊN MEN SINH VẬT LÃO HÓA BẢO QUẢN ĐÓNG CHAI
86. 3.6.2. Công nghệ sản xuất thạch dừa • Giới thiệu: ▫ Thạch dừa (Nata de coco) là một loại thức ăn phổ biến, có nguồn gốc từ Philippin, được sản xuất từ sự lên men nước dừa bởi vi khuẩn Acetobacter xylinum ▫ SP thạch dừa là một món ăn tráng miệng dai, trong suốt và rất ngon. ▫ Trong thạch dừa có hàm lượng chất xơ cao rất tốt cho hệ thống tiêu hoá, có thể giúp cơ thể con người chống lại bệnh ung thư ruột kết
87. 3.6.2. Công nghệ sản xuất thạch dừa • Đặc điểm cấu trúc của thạch dừa: ▫ Thạch dừa có cấu trúc là hemicellulose, là polysaccharide ngoại bào nên nó có khả năng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau ▫ Thạch dừa có cấu trúc mạng sắp xếp không theo trật tự, không theo quy luật, chúng đan xen vào nhau rất chằng chịt theo mọi phía do trong qt lên men, các vi khuẩn Acetobacter xylinum chuyển động hỗn loạn không theo quy luật tạo nên tính dai và chắc về mọi phía của miếng thạch ▫ Bên cạnh đó, mạng luôn luôn ngậm một lượng nước đáng kể (99%)
88. 3.6.2. Công nghệ sản xuất thạch dừa • Nguyên liệu chính ▫ Nước dừa: trung bình một trái dừa có chứa 300ml nước, chiếm 25% trọng lượng trái dừa. Nước dừa là loại nước giải khát phổ biến vì chứa nhiều chất dinh dưỡng như: đường, protein, lipid, vitamin, và khoáng nhưng với nồng độ rất loãng ▫ Việc sử dụng nước dừa già để sản xuất thạch dừa tốt hơn nhiều so với sử dụng nước dừa non, dừa già khoảng 11-12 tháng tuổi, vì ở thời điểm dừa già nước dừa chứa nhiều dinh dưỡng nhưng nó lại khó làm thức ăn hay thức uống nên là phế phẩm trong quá trình sơ chế cơm dừa hoặc cơm dừa nạo sấy
89. 3.6.2. Công nghệ sản xuất thạch dừa • Vi sinh vật: ▫ VSV được dùng trong sản xuất thạch dừa là Acetobacter xylinum có thể tạo thành váng cellulose khá dày và chắc ▫ Đặc điểm của Acetobacter nói chung:  Dạng hình que  Kích thước thay đổi tuỳ loài, thường trong khoảng (0.3-0.6 x 1.0-8.0µm)  Có thể di động hoặc không di động  Không sinh nha bào, hiếu khí bắt buộc  Chịu được độ acid cao  Đồng hoá nhiều nguồn thức ăn cacbon khác nhau nhưng không sử dụng được tinh bột  TB đứng riêng lẽ hoặc kết thành từng chuỗi
90. 3.6.2. Công nghệ sản xuất thạch dừa • Quy trình sản xuất Cắt nhỏ 1×2×2.5 cm Nước dừa già Ngâm Na2CO3 3-5% Nước trong 10 phút Lọc Cặn đường Xả nước lạnh Trộn đều DAP,SA Đun sôi 10-15 phút Thanh trùng 10-15 ph Để ráo Làm nguội Ngâm dịch đường 70% Acid acetic Chỉnh pH (1kg/1 lít dịch đường) Giống Lên men 10-12 ngày Bổ sung chất màu, chất mùi Tách khối cellulose Rửa Sản phẩm
91. 3.6.3. Lên men citric – kỹ thuật sản xuất bột chanh • Acid citric ▫ Tên theo IUPAC: 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid ▫ Tên thông thường: axit chanh ▫ Công thức phân tử: C6H8O7 ▫ Là một acid hữu cơ yếu và thường được tìm thấy trong các loại trái cây thuộc họ cam quýt ▫ Đóng một vai trò trung gian vô cùng quan trọng trong chu trình acid citric của qt trao đổi chất xảy ra trong tất cả các vật thể sống ▫ Là chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và thường được thêm vào thức ăn và đồ uống để làm vị chua ▫ Là chất tẩy rửa, an toàn đối với môi trường và đồng thời là tác nhân chống oxy hóa
92. 3.6.3. Lên men citric – kỹ thuật sản xuất bột chanh • Bản chất sự lên men acid citric ▫ Lên men acid citric là quá trình oxy hóa đường thành acid citric dưới tác dụng của vi sinh vật • Ý nghĩa của sự lên men acid citric ▫ Lên men citric có ý nghĩa rất quan trọng trong việc sản xuất acid citric
93. 3.6.3. Lên men citric – kỹ thuật sản xuất bột chanh • Sản xuất acid citric ▫ Kỹ thuật mà ngày nay người ta vẫn dùng trong công nghiệp sản xuất acid citric là nuôi nấm sợi trên đường ăn, sau đó lọc nấm mốc ra khỏi dung dịch và axít citric được tách bằng cách cho kết tủa với nước vôi tạo thành canxi citrat, sau đó kết tủa được xử lý bằng acid sulfuric ▫ Ngoài ra acid citric còn được tách từ sản phẩm lên men của nước lèo (nước dùng cho súp, bún hay phở, ) bằng cách dùng một dung dịch hydrocacbon của một bazơ hữu cơ Trilaurylamin để chiết. Sau đó tách dung dịch hữu cơ bằng nước
94. 3.6.3. Lên men citric – kỹ thuật sản xuất bột chanh • Nguyên liệu: ▫ Tinh bột sắn: Hàm lượng Amiloza trong sắn được báo cáo trong nhiều nghiên cứu là 13,6-23,6%, muốn sản xuất ra acid citric cần phải trải qua giai đoạn thủy phân tinh bột thành đường ▫ Mật rỉ: phụ phẩm của ngành sản xuất đường, TP chính của mật rỉ là đường, chủ yếu là sucroza với một ít glucoza và fructoza, không cần qt thủy phân như nguyên liệu giàu tinh bột
95. 3.6.3. Lên men citric – kỹ thuật sản xuất bột chanh • Vi sinh vật: ▫ Aspergillus niger là một loại nấm sợi và là một trong những loài phổ biến nhất của các chi Aspergillus có nhiều ứng dụng trong công nghệ sinh học, nhiệt độ tối ưu ở 35-37 ° C, pH từ 1,4 đến 9,8. ▫ A. niger là vi sinh vật hiếu khí phát triển trên các chất hữu cơ, do đó nó có thể được tìm thấy gần như ở khắp mọi nơi trong môi trường có chứa đất
96. 3.6.3. Lên men citric – kỹ thuật sản xuất bột chanh • Quá trình lên men acid citric: 3 giai đoạn ▫ Chuẩn bị dung dịch lên men ▫ Lên men ▫ Xử lý dịch đã lên men để thu acid citric
97. 3.6.3. Lên men citric – kỹ thuật sản xuất bột chanh • Phương pháp lên men acid citric: PP lên men bề mặt ▫ VSV phát triển hẳn trên bề mặt môi trường nằm giữa pha rắn và pha khí hoặc nằm giữa pha lỏng và pha khí. ▫ Có 2 loại môi trường:  Lên men bề mặt với môi trường bán rắn: cám mì, cám gạo có trộn khoảng 15 - 25% trấu để tăng độ xốp hay dùng sắn, khoai tây, bắp  Lên men theo phương pháp bề mặt trên môi trường lỏng: thay đường saccharose bằng mật rỉ. Mật rỉ được xử lý trước khi làm môi trường (xử lý màu, xử lý hệ keo có trong mật rỉ, xử lý sắt nếu mật rỉ chứa sắt), chỉnh Bx = 14 – 15%, pH = 2,2 – 6, bổ sung MgSO4, NH4NO3, KH2PO4
98. 3.6.4. Phản ứng oxy hóa và công nghệ sản xuất trà • Cây chè: ▫ Tên khoa học là Camelia Sineusis, thuộc họ Theacae, khí hàn, vị khổ cam, không độc ▫ Là loại cây xanh lưu niên mọc thành bụi hoặc các cây nhỏ ▫ Lá chè dài từ 4-15cm và rộng từ 2-5cm. Lá sắp xếp theo kiểu so le,lá đơn dày,mép lá có khía, thông thường có mặt trên bóng láng. Lá non có màu vàng đến xanh lục nhạt được thu hoạch để sản xuất chè. Các lá già có màu lục sẫm
99. 3.6.4. Phản ứng oxy hóa và công nghệ sản xuất trà • Phân loại các sản phẩm trà: Dựa trên sự khác nhau về KT chế biến ▫ Trà lên men một phần: Trà Oolong, trà Pauchon, trà Vàng ▫ Trà lên men hoàn toàn: Trà Đen ▫ Trà diệt men: Trà Xanh, trà Trắng
100. 3.6.4. Phản ứng oxy hóa và công nghệ sản xuất trà • Phản ứng oxi hóa và cơ chế tạo màu của sản phẩm trà: • Từ nguyên liệu búp chè ban đầu có thể chế biến tạo ra các sản phảm khác nhau như: chè xanh, chè đen, chè vàng, chè đỏ, phụ thuộc vào mức độ và chiều hướng của phản ứng oxi hóa bằng enzym có trong lá chè. • - Nếu trong quá trình chế biến không sử dụng men (enzyme) thi sẽ tạo ra chè xanh. • - Nếu sử dụng mem ở mức tối đa sẽ tạo ra chè đen. • - Nếu sử dụng men ở mức thấp và tăng cường ché biến nhiệt sẽ tạo ra chè vàng. • - Nếu sử dụng phối hợp tác dụng của men và tác dụng của nhiệt - ẩm ở mức cân đối sẽ tạo ra chè đỏ.
101. 3.6.4. Phản ứng oxy hóa và công nghệ sản xuất trà
102. 3.6.4. Phản ứng oxy hóa và công nghệ sản xuất trà • Quy trình sản xuất trà(chè) đen theo pp cổ điển NGUYÊN SÀNG LÊN MEN LIỆU CHÈ VÒ LẦN SẤY (1-2 LÀM HÉO III lần) CHÈ ĐEN BÁN CHÈ ĐEN VÒ LẦN I SÀNG THÀNH PHẨM THÀNH PHẨM SÀNG PHÂN ĐẤU TRỘN, SÀNG VÒ LẦN II LOẠI ĐÓNG HỘP
103. 3.6.4. Phản ứng oxy hóa và công nghệ sản xuất trà • công nghệ sản xuất tràđen bằng phương pháp nhiệt luyện: Nguyên liệu Sàng Sấy (1 lần) chè Làm héo vò lần III Nhiệt luyện Chè đen bán Chè đen thành Vò lần I Sàng thành phẩm phẩm Đấu trộn, đóng Sàng Vò lần II Sàng phân loại hộp
104. 3.6.4. Phản ứng oxy hóa và công nghệ sản xuất trà • QTSX trà Ô Long
105. 3.6.5. Lên men cà phê • Giới thiệu ▫ Cà phê là một thức uống không thể thiếu đối với mọi người, uống cà phê giúp tinh thần thoải mái, xua tan mệt mỏi ▫ Cà phê có thể được chế biến dưới dạng hạt, bột xay nhuyễn, bột hòa tan
106. 3.6.5. Lên men cà phê • Cà phê là tên một chi thực vật thuộc họ thiên thảo với bao gồm khoảng 500 chi khác nhau với trên 6000 loài cây nhiệt đới. Chi cà phê bao gồm nhiều loài cây lâu năm khác nhau. • Có ba dòng cây cà phê chính là: ▫ Cà phê chè (Coffea Arabica ) ▫ Cà phê vối (Coffea canephora hoặc Coffea robusta) ▫ Cà phê mít (Coffea liberica hoặc Coffea excelsa)
107. 3.6.5. Lên men cà phê • Chế biến và bảo quản cà phê thóc: Có 2 phương pháp chế biến: ▫ Chế biến ướt: Cà phê sau khi hái về phải chọn lọc loại riêng quả xanh, quả khô, loại bỏ cành lá rụng và đất đá Quả cà phê chín được đưa vào máy xát tươi để tách vỏ qủa ra.Nhân cà phê đã tách vỏ quả, còn vỏ trấu gọi là cà phê thóc. ▫ Chế biến khô: Quả cà phê đưa về không xát tươi mà đưa ra phơi khô cho đến khi độ ẩm xuống còn 12 – 13 %. Thường 1 mẻ cà phê phơi khô mất 25 -30 ngày.Đưa cà phê phơi khô vào xát bằng máy xát khô cà phê, loại bỏ vỏ qủa, vỏ trấu khô ta được cà phê nhân thành phẩm
108. 3.6.5. Lên men cà phê • Vi sinh vật trong lên men cà phê: ▫ Có rất nhiều VSV tham gia trong qt lên men cà phê:  Các loài vi khuẩn lactic: Leuconostoc mesenteroides; Lactobacillus plantarum; Lactobacillus brevis,  Các loài cầu khuẩn: Acetobacter và Escherichia.  Các loài Bacillus chứa nhiều pectinaza.  Nấm men: Saccharomyces marscianus  Nấm sợi: Aspergillus, Fusarium, Penicillin, Erwinia dissolvens
109. 3.6.5. Lên men cà phê • Bản chất của quá trình lên men cà phê ▫ Đầu tiên là các loài nấm men lên men đường tạo cồn ▫ Sau đó, các vi khuẩn sử dụng cồn này để làm thức ăn, tạo thành các axit lactic, acid butyric và các axit carboxylic do sự oxy hóa trong quá trình lên men. Khi axit butyric bắt đầu hình thành cũng là lúc vị acid phát triển trong cà phê ▫ Trong quá trình lên men, nhiều tác giả cho thấy lượng enzim pectinaza được tổng hợp khá nhiều. Các enzim này tham gia phản ứng sau: Pectin + H2O peroxit pectic + CH3OH
110. 3.6.5. Lên men cà phê • Quy trình lên men truyền thống: gồm 2 phương pháp lên men khô và lên men ướt ▫ Lên men khô: nước được tháo hết khỏi những bể chứa, cà phê được giữ ở đó cho tới khi lớp nhầy hòan tòan tan ra và cũng được xả liên tục ra ngòai. Mặt khác, nhằm tránh cho lớp hạt bên trên khỏi bị khô, người ta dùng lá chuối, bao bị ứơt phủ lên trên bể men.Phương pháp này dùng trong sản xuất cà phê Robusta cũng như cà phê Arabica ở Costa Rica, Columbia ▫ + Lên men ướt: thường được sử dụng trong sản xuất cà phê Arabica hảo hạng ở những quốc gia Đông Phi. Quá trình tiến hành trong khối nước và dịch lên men chỉ được xả ra 1 lần khi hòan tất quá trình lên men
111. 3.6.5. Lên men cà phê Cà phê hạt Cà phê bột Bóc vỏ Trích ly Sấy Sấy phun Cà phê nhân Cà phê Lên men hòa tan Rang Xay
112. 3.6.5. Lên men cà phê • Cà phê chồn: ▫ Đó là loại cà phê đặc biệt, những hạt cà phê tươi được bán với giá 110 USD, và cà phê rang là 175 USD cho 1/4 pound ▫ Loài cầy hương không thể tiêu hoá hạt cà phê nên sau khi ăn thì thải hạt cà phê ra cùng với phân của nó. Những người dân ở đây sẽ đi thu lượm phân có lẫn hạt cà phê của loài cầy hương này ▫ Enzyme tiết ra từ dạ dày loài động vật này đã tạo ra vị đặc biệt của cà phê trong quá trình lên men ▫ Những người ưa thích cà phê ở các quốc gia phát triển đang "điên rồ" vì loại cà phê đặc biệt này
113. 3.6.5. Lên men cà phê • Cà phê phân voi: (Black Ivory) ▫ Trong khu vực Tam Giác Vàng - nơi tiếp giáp biên giới của Thái Lan, Lào và Myanmar – xuất hiện “cà phê voi”một trong những loại cà phê đắt nhất hành tinh ▫ Đây là sản phẩm của Blake Dinkin, người Canada. Quản tượng cho voi ăn những quả cà phê rồi lấy hạt từ phân của chúng một ngày sau đó ▫ Nguyên liệu của Dinkin là những quả cà phê Arabica trên đồi. Quá trình tiêu hóa trong ruột voi tạo ra một vị rất đặc biệt cho cà phê. ▫ Cà phê phân voi có một điểm khác biệt so với cà phê phân chồn, bởi hoạt động tiêu hóa diễn ra rất chậm trong dạ dày voi.Chúng cần tới 15- 30 giờ để tiêu hóa những quả cà phê. Khi dạ dày voi co bóp, nó trộn hạt cà phê với chuối, mía và nhiều loại thức ăn khác của voi. Quá trình trộn lẫn khiến cà phê Black Ivory có vị của nhiều loại trái cây
114. 3.6.6. Lên men ca cao • Khái niệm lên men cacao ▫ Ủ hay lên men là khoảng thời gian lấy hạt ra khỏi trái, dồn đống để các vi sinh vật phát ▫ Sự lên men bắt đầu khi nấm men phát triển trong lớp cơm bao quanh hạt. Nấm men chuyển hoá đường trong lớp cơm hạt thành rượu ▫ Giai đoạn tiếp theo là vi khuẩn oxy hoá rượu thành axit acetic và chuyển hoá tiếp tục đến cuối cùng là H20 và CO2
115. 3.6.6. Lên men ca cao • Tại sao phải lên men cacao? ▫ Lớp thịt quả xung quanh hạt nhân sau đó trải qua quá trình lên men tạo nên màu sắc và hương vị cho hạt nhân ▫ Hạt ca cao lên men để giảm vị đắng, chát và hình thành những hương vị đặc trưng ▫ Sau khi lên men thì tính chất và thành phần hoá học của hạt bị thay đổi, do sự oxi hoá mà màu của hạt chuyển từ màu trắng hoặc tím sang màu nâu hoặc đỏ nâu, hạt bớt chát, hương thơm của hạt tăng, hạt trở nên giòn hơn và dễ tách ra khỏi lõi, mầm mất khả năng sinh sản ▫ Thời gian bảo quản cho hạt cacao cũng tăng lên
116. 3.6.6. Lên men ca cao • Các giống cây ca cao ở VN ▫ Ca cao có 3 nhóm chính: Forastero, Criollo và Trinitario ▫ Giống hiện có ở Việt Nam là Forastero và Trinitario ( lai giữa Forastero và Criollo). Giống ca cao trước đây trồng rải rác ở các địa phương là con cháu của sự phối hợp giữa 3 nhóm trên. Hiện nay, hệ thống giống được sử dụng rộng rãi là hạt lai F1 và các dòng vô tính đã chọn lọc có năng suất cao và kháng sâu bệnh
117. 3.6.6. Lên men ca cao • Hệ VSV trong quá trình lên men ▫ Nấm men Saccharomyces cerevisiae là chủ yếu ( ngoài ra người ta còn tìm thấy 12 loài nấm men khác nữa có mặt trong khối lên men cacao nhưng khối lượng không nhiều như: Candida, Debaryomyces, Hansenula, Kloeckera, Pichia, Rhodorula, Torulopsis, ▫ Vi khuẩn: Trong quá trình lên men Lactobacillus lactic, Acetobacter aceti tham gia chủ yếu. Ngoài ra còn có :  Lactobacillus Collinoides  Lactobacillus Fermentum  Lactobacillus plantarum  Gluconobacter Oxydans
118. 3.6.6. Lên men ca cao
119. 3.6.6. Lên men ca cao • Sản phẩm từ ca cao thô (sau khi lên men) ▫ Cacao tảng (cục): Ca cao tảng được sản xuất bằng cách nghiền mảnh hạt Cacao, quá trình rang và kiềm hóa để làm tăng màu sắc và hương vị cũng làm thay đổi thành phần hóa học của chúng ▫ Bơ Cacao: Bơ Cacao được chiết từ hạt bằng nhiều cách khác nhau. Bơ ép nguyên chất thu được khi Cacao tảng (cục) bị ép thẳng đứng. Quá trình chiết lỏng cũng có thể được dùng để chiết bơ từ bánh (từ quá trình ép); loại bơ này cần được tinh chế ▫ Bột cacao: Bột Cacao được làm từ Cacao tảng (cục). Quá trình ép loại bỏ một số chất béo và tạo nên một khối nguyên liệu gọi là bánh Cacao. Bánh này được nghiền thành bột Cacao
120. for Your attention