Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ thực phẩm - Đề tài Qui trình sản xuất thạch dừa

Nội dung text: Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ thực phẩm - Đề tài Qui trình sản xuất thạch dừa

1. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TIỂU LUẬN MÔN: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI:QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG SVTH: NHÓM 1 LỚP: 11CDTP1 Danh sách sinh viên: Nghiêm Văn Ân 3005110004 Nguyễn Thị Huyền 3005110119 Kiều Thị Yên 3005110398 Ngô Minh Phát 3005110581 Nguyễn Minh Thư 3005110269 Nguyễn Thị Hồng Gấm 3005110058 TP.HCM. NGÀY 02 THÁNG 06 NĂM 2014 SVTH: NHÓM 1 Trang 1
2. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG MỤC LỤC PHẦN 1: TỔNG QUAN 3 I. Giới thiệu sản phẩm 3 1. Định nghĩa 4 2. Nguồn gốc 4 3. Cấu trúc của thạch dừa 4 4. Phân loại. 5 5. Lợi ích của thạch dừa 7 II. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THẠCH DỪA 7 2.1. Nước dừa 7 2.2. Vi sinh vật 12 2.3. Các nguyên liệu phụ khác 17 PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THẠCH DỪA 18 1. Sơ đồ quy trình công nghệ 18 2. Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ 19 3. các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 29 PHẦN 3: SẢN PHẨM THẠCH DỪA 34 1. Đánh giá chất lượng sản phẩm 34 2. Một số hình ảnh sản phẩm đang có mặt trên thị trường 36 PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 SVTH: NHÓM 1 Trang 2
3. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG PHẦN 1: TỔNG QUAN I. Giới thiệu sản phẩm Hiện nay trên thế giới những nước trồng dừa và sản xuất các sản phẩm từ dừa nhiều nhất như: Philippin, Indonesia, Malaysia, Ấn Độ, Việt Nam vấn đề đang được quan tâm là lượng nước dừa hằng năm thải ra từ các nhà máy cơm dừa nạo sấy là rất lớn và đó là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Việc tận dụng nước dừa già vào sản xuất là nhu cầu cấp thiết để giải quyết vấn đề môi trường và làm tăng giá trị sử dụng của dừa. Trong số các thành tựu đạt được, thì vấn đề sử dụng nước dừa già để sản xuất thạch dừa là một hướng giải quyết hiệu quả và có nhiều triển vọng. Thạch dừa (Nata de coco) được tạo thành bởi sự lên men vi khuẩn Acetobacter xylinum trong môi trường nước dừa già và nước cốt dừa. Thạch dừa là sản phẩm trắng trong như thạch agar, hơi dai, có bản chất hoá học là polysaccharide nên không có giá trị dinh dưỡng cao, nhưng có đặc tính kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hoà bài tiết được tốt hơn. Chế phẩm từ dừa này còn có tác dụng phòng ngừa ung thư và có thể giữ cho da được mịn màng. Những năm gần đây, số lượng người mắc bệnh béo phì ở các nước phát triển đang gia tăng rất nhanh. Thạch dừa -loại thực phẩm chứa ít năng lượng và có giá trị cảm quan cao- là một phương thuốc thần diệu để giảm nguy cơ mắc bệnh béo phì. 1. Định nghĩa Thạch dừa (Nata de coco) được tạo ra từ sự lên men nước dừa bởi vi khuẩn Acetobacter xylinum trong môi trường nước dừa già có bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết. Đây là một trong số các loại thực phẩm thương mại đầu tiên ứng dụng từ cellulose vi khuẩn. Sản phẩm thạch dừa là một món ăn tráng miệng dai, trong suốt và rất. Thạch dừa thô là sản phẩm trắng trong như thạch agar, hơi dai, có bản chất hoá học là polysaccharide nên không có giá trị dinh dưỡng cao, nhưng có đặc tính kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hoà bài tiết được tốt hơn. Chế phẩm từ dừa này còn có tác dụng phòng ngừa ung thư và có thể giữ cho da được mịn màng. SVTH: NHÓM 1 Trang 3
4. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Hình 1: Hình ảnh thạch dừa thô 2. Nguồn gốc Thạch dừa (Nata de coco) có nguồn gốc từ Philippin. Hiện nay, không chỉ người dân ở Philippine mà người dân ở các nước khác trên thế giới cũng rất thích món ăn này đặc biệt là người Nhật Bản. Năm 1992, thạch dừa bắt đầu được giới thiệu ở Nhật bản như một sản phẩm thực phẩm ăn kiệng cho các cô gái trẻ. Năm 1993, thạch dừa từ Philippine được xuất khẩu sang Nhật Bản. Hơn thế nữa, người Nhật còn cho rằng thạch dừa có thể giúp cơ thể con người chống lại bệnh ung thư ruột kết. Trong thạch dừa có hàm lượng chất xơ cao rất tốt cho hệ thống tiêu hoá. Thạch dừa cung cấp ít năng lượng và không chứa cholesterol 3. Cấu trúc của thạch dừa Bản chất của thạch dừa là một màng nhày có cấu trúc là hemicellulose. Do thạch dừa có bản chất là polysaccharide ngoại bào nên có khả năng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Cho đến nay, việc ứng dụng thạch dừa mới chỉ ừng lại ở những nghiên cứu chế biến thành những sản phẩm kẹo, jelly, các sản phẩm giải khát. - Hàm ẩm của thạch dừa: Theo kết quả nghiên cứu khi khảo sát cấu trúc thạch dừa của các thầy cô Phan Tiến Mỹ Quang, Đống Thị Anh Đào, Nguyễn Ánh Tuyết bộ môn công nghệ hoá học và dầu khí trường Đại Học Bách Khoa TPHCM, thì thạch dừa là một mạng polymer sinh học, có khả năng giữ nước rất lớn. Miếng thạch dừa sau khi sấy ở 900C thì mỏng như tờ giấy, bề mặt láng bóng và rất dai chắc. Kết quả xác định hàm ẩm của thạch dừa là 99%, thể hiện rõ bản chất háo nước của thạch dừa ( do chuỗi polymer của mạng thạch dừa chứa các nhóm –OH nên rất dễ dàng tạo liên kết hidro với nước) - Cấu trúc mạng polysaccharide của thạch dừa: Thạch dừa có cấu trúc mạng là các polysaccharide, chúng sắp xếp không theo trật tự, không theo quy luật, chúng đan SVTH: NHÓM 1 Trang 4
5. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG xen vào nhau rất chằng chịt theo mọi phía. Do trong quá trình lên men, các vi khuẩn Acetobacter xylinum đã chuyển động hỗn loạn không theo quy luật. Đó là nguyên nhân 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%). Thành phần monosaccharide chính của thạch dừa là socboza nằm ở dạng L-socboza, thường chứa trong vi khuẩn lên men dịch trái cây. Công thức cấu tạo của L-socboza là : CH2OH-CO-HOCH-HCOH-HOCH-CH2-OH. 4. Phân loại. Thạch dừa được phân thành các loại dựa trên đặc điểm của nó bao gồm: 4.1. Dựa trên tính chất của sản phẩm thì bao gồm thạch dừa thô và thạch dừa thành phẩm 4.2. Dựa trên bao bì sản phẩm: thạch dừa đựng trong bao bì nilon và, thạch dừa đựng trong hũ nhựa Hình 2: phân loại thạch dừa theo bao bì chứa đựng 4.3. Dựa trên màu sắc và mùi vị Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại thạch dừa với nhiều mùi vị khác nhau. Thcạh dừa hiện nay có rất nhiều loại với các loại mùi vị độc đáo SVTH: NHÓM 1 Trang 5
6. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Hình 3: Thạch dừa hương cam hình 4: thạch dừa hương dứa Hình 5: thạch dừa hương dâu SVTH: NHÓM 1 Trang 6
7. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG 5. Lợi ích của thạch dừa Trong thạch dừa có hàm lượng chất xơ cao rất tốt cho hệ thống tiêu hoá. Thạch dừa cung cấp ít năng lượng và không chứa cholesterol II. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THẠCH DỪA 2.1. Nước dừa 2.1.1. Nguồn gốc Nước dừa được thu mua chủ yếu từ các cơ sở sản xuất cơm dừa nạo sấy (nước dừa là phế liệu ở các cơ sở chế biến cơm dừa nạo sấy). Ở những vùng có nhiều dừa thì sản xuất thạch dừa từ nguồn nguyên liệu nước dừa già có hiệu quả kinh tế rất cao bởi nó rất tốt cho quá trình lên men vừa giải quyết vấn đề môi trường. Tuy nhiên ở những vùng không có dừa thì vấn đề nguyên liệu lại là một trong những điểm hạn chế dẫn đến khó ứng dụng trong sản xuất ở quy mô công nghiệp 2.1.2. Phân loại Nước dừa trong sản xuất thạch dừa gồm 2 loại là nước dừa già và nước dừa non Hình 6: Hình ảnh nước dừa 2.1.3. Thành phần hóa học của 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 thấp Bảng 1: Thành phần hóa học của nước dừa già và nước dừa non STT Thành phần Nước dừa già Nước dừa non 1 Tổng chất rắn (%) 5.4 6.5 SVTH: NHÓM 1 Trang 7
8. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG 2 Đường khử (%) 0.2 4.4 3 Khoáng (%) 0.5 0.6 4 Protein (%) 0.1 0.01 5 Chất béo (%) 0.1 0.01 6 Acid (mg %) 60.0 120.0 7 pH 5.2 4.5 8 K (mg %) 247.0 290.0 9 Na (mg %) 48.0 42.0 10 Ca (mg %) 40.0 44.0 11 Mg (mg %) 15.0 10.0 12 P (mg %) 6.3 9.2 13 Fe (mg %) 79.0 106.0 14 Cu (mg %) 26.0 26.0 Đường: Trong những tháng đầu quá trình chín của quả, đường có trong nước dừa chủ yếu dưới dạng đường khử (glucose và fructose) còn đường sucrose chỉ xuất hiện sau này khi trái chín dần và lượng đường khử giảm. Lượng đường khử có trong nước dừa tăng đều đặn từ 1,5% đến 5 – 5,5% trong những tháng đầu của quá trình chín và sau đó giảm chậm đến khoảng 2% ở giai đoạn quả chín hoàn toàn. Khi quả chín hoàn toàn thì khoảng 90% đường tổng trong nước dừa là sucrose. − Khoáng Nước dừa non chứa hầu hết các khoáng chất như: K, Na, Ca, P, Fe, Cu, S và Cl. Trong số đó thì K chiếm hơn phân nửa lượng khoáng chất, điều này có thể giải thích là do ảnh hưởng của chế độ bón phân Kali. Nước dừa non giàu K và một số khoáng chất khác giữ một vai trò quan trọng trong việc tăng sự bài tiết chất thải. Bảng 2: Các Vitamin có trong nước dừa STT Vitamin Hàm lượng (g/l) SVTH: NHÓM 1 Trang 8
9. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG 1 Acid ascorbic 3 2 Penthothenic 0.052 3 Acid nicotinic 0.064 4 Acid folic 0.03 5 Riboflavin 0.00001 Protein: Nước dừa chứa một lượng rất nhỏ protein. Hàm lượng alanine, arginine, cysteine và serine trong protein của nước dừa non cao hơn hàm lượng có trong sữa bò. Trong nước dừa không chứa protein phức tạp nên nguy cơ gây sốc cho người bệnh được giảm thiểu. Bảng 3: Các acid amin có trong nước dừa STT Acid amin Hàm lượng (% khối lượng/amin tổng số) 1 Acid glutamic 14.5 2 Arginine 12.75 3 Leucine 4.18 4 Lysine 4.51 5 Proline 4.12 6 Aspartic 3.6 7 Tyrosine 2.83 8 Almine 2.41 9 Histidine 2.05 10 Phenyl alanin 1.23 11 Senine 0.91 12 Cystein 1.17 Vitamins SVTH: NHÓM 1 Trang 9
10. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Nước dừa non có chứa acid ascorbic (vitamin C) và các vitamin nhóm B. Lượng vitamin C trong khoảng 2,2 – 3,7 mg/ml và lượng này giảm dần khi cơm dừa cứng dần. Bảng 4: Các vitamin nhóm B trong nước dừa Vitamin nhóm B trong nước dừa Acid nicotinic 0.64 microgram / ml Acid Pantothenic 0.52 microgram / ml Biotin 0.02 microgram / ml Riboflavin < 0.01 microgram / ml Acid Folic 0.003 microgram / ml Thiamine Pyridoxine Chất kích thích sinh trưởng: Trong nước dừa có chứa nhiều chất kích thích sinh trưởng như: 1,3- diphenieriea, hexitol, phylbcocosine, cytokininin, zeatin, ribosid, myoinositol, scyllo- inositol, sorbitol. 2.1.4. Giá trị dinh dưỡng của nước dừa - Nước dừa là một thức uống bổ dưỡng, làm mát và tăng cường sinh lực cơ thể. Nước dừa chứa lượng đường vừa đủ cung cấp cho cơ thể dưới dạng đường dễ tiêu hóa (chủ yếu là glucose, fructose và saccarose). Nước dừa chứa nhiều đạm cần thiết cho cơ thể dưới dạng nitơ acid amin thay thế và không thay thế. Nước dừa còn chứa nhiều vitamin và chất khoáng. Lượng vitamin C trong 1 trái dừa đủ cung cấp cho nhu cầu cơ thể mỗi ngày. Ngoài ra nước dừa còn chứa một số vitamin nhóm B như niacin, acid pantothenic, biotin, riboflavin, acid folic, thiamin và pyridoxin tìm thấy ở dạng vết. Nước dừa đặc biệt chứa nhiều khoáng chất như natri, kali, canxi, magiê, sắt, đồng, phospho, lưu huỳnh và clorua. - Nước dừa có nhiều tính năng chữa bệnh như: Nước dừa là thức uống bổ dưỡng cho người già và người bệnh, chữa suy dinh dưỡng Nước dừa chứa những hợp chất hữu cơ kích thích cho sự phát triển. Nước dừa loại trừ chất độc trong trường hợp bị ngộ độc khoáng, giúp khử trùng và ngăn nhiễm trùng đường tiết niệu, lợi tiểu, chữa bệnh sốt mật. Nước dừa dùng hiệu quả trong chữa trị bệnh thận và sỏi bóng đái, bệnh tả, diệt giun, sán, lãi SVTH: NHÓM 1 Trang 10
11. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Nước dừa có thể được tiêm vào tĩnh mạch trong các trường hợp khẩn cấp thay thế huyết thanh máu bởi vì nó vô trùng, không sinh nhiệt và dễ dàng được cơ thể chấp nhận. Nước dừa giúp nhanh chóng hấp thụ các loại thuốc vào cơ thể và làm các thuốc này đạt tập trung ở nồng độ cao nhất trong máu. Nước dừa làm giảm độ acid, làm giảm sưng tấy trong dạ dày. 2.1.5. Mặt trái của nước dừa Nước dừa chứa lượng Kali cao làm mất cân bằng hệ điện phân trong tế bào, ngoài ra nước dừa còn chứa khá nhiều đường không thích hợp cho người bị bệnh tiểu đường và béo phì. Theo quan điểm dân gian thì nước dừa thuộc âm, tức là có tính giải nhiệt, làm mát, làm mềm yếu gân cơ, hạ huyết áp. Nước dừa rất có hại cho sức khỏe nếu uống nhiều và thường xuyên (3 – 4 trái/ngày) nhất là bệnh nhân suy nhược, huyết áp thấp, người hay lạnh. Lạm dụng nước dừa có thể phát sinh ra các bệnh: huyết áp thấp, cườm nước (mắt), nhức đầu kinh niên, suy nhược thần kinh, thấp khớp, mỏi mệt gân cốt, trĩ nội, rong kinh, lòi dom, dễ xuất huyết nội Nước dừa chỉ có hại khi ta lạm dụng hay sử dụng vào các trường hợp bệnh cấm kỵ dùng (trĩ, huyết áp thấp, cảm lạnh, thấp khớp, mệt tim do lạnh ). Dùng nước dừa không đúng lúc cũng có hại như dùng nước dừa với đá vào buổi tối (3 yếu tố âm cộng lại: nước dừa, lạnh, buổi tối) rất dễ bị bệnh. 2.1.6. ứng dụng của nước dừa Do thành phần hóa học có trong nước dừa rất đa dạng và có giá trị dinh dưỡng nên nước dừa đã được sử dụng như một loại nước giải khát phổ biến. Cải thiện nước dừa bằng các chất chống oxy hoá như acid ascorbic, thêm đường 8 – 10% và điều chỉnh pH về 4.2 – 4.3, cho vào 0.1 – 0.15% sodium citrate hoặc sodium benzoate. Nuớc dừa còn là môi trường nuôi cấy vi khuẩn. Một số nhà khoa học tin rằng nó không những thích hợp mà còn kích thích sự tăng trưởng của vi khuẩn . Nước dừa dùng để nuôi nấm men Saccharomyces fragilis tạo ra protein đơn bào bổ sung nguồn protein thực phẩm cho con người. Dùng nước dừa để nuôi nấm men có ưu điểm là không cần bổ sung một số chất dinh dưỡng . Nước dừa dùng để sản xuất thạch dừa. Thạch dừa là sản phẩm hiện nay rất được phổ biến và ưa chuộng. Ở những vùng có nhiều dừa thì sản xuất thạch dừa từ nguồn nguyên liệu nước dừa già có hiệu quả kinh tế rất cao bởi nó vừa rất tốt cho quá trình lên men lại vừa giải quyết được vấn đề môi trường (nước dừa già là phế thải từ các nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy). Tuy nhiên, ở một số vùng không có dừa thì vấn đề nguyên liệu lại là một trong những điểm hạn chế dẫn đến khó ứng dụng sản xuất ở quy mô công nghiệp. Vì vậy, vấn đề đặt ra cần phải giải quyết là môi trường lên men phải xuất phát từ những nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền, có số lượng lớn, dễ vận chuyển và mang quy mô công nghiệp, không mang tính cục bộ, địa phương, có thể tận dụng được phế phụ liệu từ các quá trình thực phẩm khác. SVTH: NHÓM 1 Trang 11
12. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG 2.2. Vi sinh vật 2.2.1. Tên vi sinh vật Giống vi sinh vật dùng trong sản xuất thạch dừa là Acetobacter xylinum. 2.2.2. Đặc điểm giống vi khuẩn Acetobacter − Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có thể phân lập được các vi khuẩn này từ không khí, đất, nước, lương thực thực phẩm, dấm, rượu, bia, hoa quả Có khoảng 20 loài thuộc giống Acetobacter đã được phân lập và mô tả, trong đó có nhiều loài có ý nghĩa kinh tế. − Vi khuẩn Acetobacter: + Dạng hình que, tuỳ điều kiện nuôi cấy (t0, thành phần môi trường nuôi cấy) mà các vi khuẩn Acetobacter có thể sinh ra các tế bào có hình thái khác biệt dạng kéo dài hoặc phình to ra. + Kích thước thay đổi tuỳ loài (0.3 – 0.6 x 1.0 – 8.0μm). + Có thể di động (có tiên mao đơn hoặc chu mao), hoặc không di động (không có tiên mao). + Không sinh nha bào tử. + Hiếu khí bắt buộc. + Chịu được độ acid cao. + Vi khuẩn Acetobacter có khả năng đồng hoá nhiều nguồn thức ăn carbon khác nhau: đường, ethanol, acid hữu cơ nhưng không sử dụng được tinh bột. + Tế bào đứng riêng lẽ hoặc kết thành từng chuỗi. + Có khả năng tạo thành váng trên môi trường lỏng, khả năng tạo thành váng thay đổi tuỳ loại: ▫ Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc. ▫ Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc. ▫ Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo. ▫ Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã. ▫ Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành váng không chắc chắn. → Do những ưu điểm vượt trội nên Acetobacter xylinum được ứng dụng trong sản xuất thạch dừa. − Vi khuẩn Acetobacter có khả năng đồng hóa muối và phân giải peptone. Một số loài đòi hỏi một số vitamin nhất định như acid pantothenic, các acid amin như: valin, alanin, isoleucin, proline và các chất khoáng K, Mg, Ca, Fe, P, S ở dạng muối vô cơ, hữu cơ hoặc hợp chất hữu cơ. Do đó, các môi trường bia, dịch tự phân nấm men, nước mạch nha, nước trái cây là nguồn dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter 2.2.3. Phân loại giống vi khuẩn Acetobacter Đến nay đã có nhiều tác giả đề cập đến vấn đề phân loại các loài vi khuẩn giống Acetobacter, nhưng đáng chú ý nhất là bảng phân loại Acetobacter của J-Frateur vào năm 1950. Theo cách phân loại này, acetobacter có các loài quan trọng sau: SVTH: NHÓM 1 Trang 12
13. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Acetobacter aceti: trực khuẩn ngắn, không chuyển động và chúng có thể liên kết với nhau thành chuỗi dài. Chúng bắt màu vàng với iod, có thể sống ở nồng độ cồn khá cao (11%) và có khả năng oxy hóa cồn tạo thành 6% acid acetic. Nhiệt độ phát triển tối ưu của chúng là 340C. Nếu nhiệt độ cao quá 400C sẽ gây ra hiện tượng co tế bào và tạo thành hình quả lê. Ta thường thấy chúng phát triển trong bia. Acetobacter schutzenbachii: trực khuẩn khá dài, tạo thành váng dày, và không bền vững, có khả năng tích luỹ trong môi trường đến 11.5% acid acetic do đó thường được sử dụng để làm dấm theo phương pháp nhanh (của Đức). Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng, dễ vỡ ra, có khả năng chuyển hoá glucose thành acid gluconic hay sorbic thành sorbose. Loại vi khuẩn này muốn phát triển bình thường cần được cung cấp một số chất sinh trưởng như acid para- aminopenzoic, acid panthoteric, acid nicotinic. Acetobacter orleansen: trực khuẩn dài trung bình không di động. Gặp điều kiện nhiệt độ cao có thể sinh ra các tế bào dị hình kéo dài hoặc phình to ra. Tạo ra váng rất dày trên môi trường dịch thể, có thể phát triển được trong môi trường có nồng độ rượu cao (10% – 12%) và làm tích luỹ đến 9.5% acid acetic. Thường được dùng trong công nghiệp chuyển rượu vang thành giấm (phương pháp của Pháp). Phát triển thích hợp ở nhiệt độ 25 – 300C. Acetobater xylinum: trực khuẩn không di động, tạo thành váng nhăn và khá dày. Váng có chứa cellulose nên khi gặp H2SO4 và thuốc nhuộm Iod sẽ bắt màu xanh, có thể tích luỹ 4.5% acid acetic trong môi trường. Acetobacter pasteurianum: trực khuẩn ngắn, váng vi khuẩn có dạng khô và nhăn nheo, váng bắt màu xanh khi nhuộm với thuốc Iod, có khả năng oxy hoá và tạo 6.2% acid acetic. 2.2.4. ứng dụng của vi khuẩn Acetobacter - Sử dụng để làm thạch dừa - Sử dụng quá trình lên men Người Trung Hoa ngày xưa đã biết chế một loại nước giải khát gọi là “vát chè”, đây là một loại nước có hương vị thơm dùng để pha chế thức uống giải khát trong gia đình rất bổ dưỡng. Tiến hành pha như sau: pha đường 6 – 7%(có chè càng tốt), thêm một ít rượu 2 – 3%, cho vào để hở vài ngày, vi khuẩn sẽ tạo thành váng, nước hơi chua, lấy nước đem dùng, váng để lại cho lên men mẻ mới nhưng không cần phải cho rượu, chỉ cần cho thêm nước đường vào. Làm dấm ăn (acid acetic): nước dừa bổ sung thêm đường cho đạt tới nồng chất khô 15%, đây là môi trường lý tưởng để lên men rượu và từ đó lên men dấm Ngoài khả năng oxy hoá ethanol thành acid acetic, một số loài Acetobacter còn tổng hợp được vitamin B1, B2, oxy hóa sorbic thành đường sorbose (dùng trong công nghiệp sản xuất vitamin C) 2.2.5. Phân lập giống vi khuẩn Acetobacter SVTH: NHÓM 1 Trang 13
14. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Vi khuẩn Acetobacter có thể được phân lập từ dấm, rượu, bia, hoa quả, chuối chín, váng giấm Ví dụ: muốn phân lập vi khuẩn acetobacter từ không khí, người ta pha rượu thành dung dịch 5 – 6% (hoặc theo kinh nghiệm dân gian, chỉ cần lấy một phần rượu hòa với 7 phần nước lã, đựng trong cốc miệng rộng, giữ ở tủ ấm 300C trong 2 – 3 ngày. Rượu sẽ đục và trên bề mặt xuất hiện một váng mỏng. Lấy váng mỏng này pha loãng ra, và phân lập trên môi trường thạch dĩa. Để ức chế sự phát triển của các loại nấm men Mycoderma (thường phát triển đồng thời với sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter), người ta bổ sung vào môi trường phân lập 1 – 1.5% acid acetic. 2.2.6. Giống Acetobacter xylinum Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi khuẩn acetic. Quá trình lên men acetic được coi là quá trình lên men dấm nhưng thực chất là một quá trình oxy hóa A. xylinum là loài vi khuẩn tạo được BC nhiều nhất trong tự nhiên. Một tế bào A. xylinum có thể chuyển hoá 108 phân tử glucose thành cellulose trong 1 giờ 2.2.7. Nguồn gốc Chủng Acetobacter xylinum này có nguồn từ Philippin. Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi khuẩn acetic. Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì Acetobacter xylinum thuộc: lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales, họ Pseudomonadieae. 2.2.8. Đặc điểm - A.xylinum là loại vi khuẩn hình que thẳng hoặc hơi cong dài khoảng 2μm, đứng riêng lẻ hoặc xếp thành chuỗi, có khả năng di chuyển nhờ tiên mao. Chúng là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc, vì vậy chúng tăng trưởng ở bề mặt tiếp xúc giữa môi trường lỏng và môi trường khí. - Khi phát triển trên môi trường nuôi cấy, các tế bào được bao bọc bởi chất nhầy tạo thành váng nhăn khá dày, bắt màu xanh với thuốc nhuộm Iod và acid sulfuric (do phản ứng của hemicellulose) - Acetobacter xylinum có thể tích lũy 4,5% acid acetic, sinh trưởng ở pH thấp hơn 5. Acid acetic sinh ra do quá trình hoạt động của vi khuẩn, nhưng khi chúng sinh ra quá mức giới hạn cho phép sẽ ức chế lại chính hoạt động của chúng. - Trên môi trường thiếu thức ăn hoặc môi trường đã nuôi cấy lâu, A. xylinum dễ dàng sinh ra những tế bào có hình thái đặc biệt: tế bào có thể phình to hoặc kéo dài, đôi khi lại có dạng phân nhánh - A. xylinum có khuẩn lạc nhỏ, tròn, bề mặt nhầy và trơn bóng, phần giữa khuẩn lạc lồi lên, dày hơn và sẫm màu hơn các phần chung quanh, rìa mép khuẩn lạc nhẵn. Sau 5 ngày nuôi cấy, đường kính khuẩn lạc đạt từ 2 – 5 mm. Khi nuôi cấy trong môi trường thạch, lúc còn non, A. xylinum phát triển thành ừng tế bào riêng lẻ, nhầy và trong suốt. Khi già, các tế bào dính với nhau thành từng cụm mọc theo đường cấy. - Trong môi trường lỏng, sau 24h nuôi cấy sẽ xuất hiện một lớp đục trên bề mặt, phía dưới có những sợi tơ nhỏ hướng lên. Sau 36 – 48h, hình thành một lớp trong và ngày càng dày SVTH: NHÓM 1 Trang 14
15. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Hình 7: vi khuẩn Acetobacter xylinum 2.2.9. Sinh lý, sinh hóa Acetobacter xylinum là vi sinh vật hiếu khí bắt buộc, cho phản ứng catalase dương tính; có khả năng oxy hoá tiếp tục ethanol thành acid acetic CH3COOH,CO2 và H2O; chuyển hoá được glucose thành acid, glycerol thành dihydroxyaceton,tổnghợp được cellulose nhưng không có khả năng sinh trưởng trên môi trường Hoyer và không tạo sắc tố nâu Theo Hestrin (1947), pH tối ưu để A. xylinum phát triển là 4,5 và nó không phát triển ở 370C ngay cả trong môi trường dinh dưỡng tối ưu. Theo Bergey, nhiệt độ tối ưu để A. xylinum phát triển là 25 – 300C. Còn theo Marcormide (1996) thì A. xylinum có thể phát triển ở pH từ 3 – 8, nhiệt độ là 12 – 350C và nồng độ ethanol lên đến 10% Nguồn carbohydrate mà A. xylinum sử dụng cho khả năng tạo sinh khối cao là glucose, fructose, mannitol, sorbitol; hiệu suất sẽ thấp hơn khi sử dụng glycerol, lactose, sucrose, maltose; và hiệu suất bằng 0 nếu sử dụng sorbose, mannose, cellobiose, erythritol, ethanol và acetat Một số đặc điểm khác: Bảng 5: đặc điểm sinh hóa của A.xylinum STT Đặc điểm sinh hóa của Hiện tượng Kết quả A.xylinum 1 Oxy hóa ethanol thành acid Acid acetic tạo ra sẽ kết hợp với acetic CaCO3 làm vòng sáng rộng hơn + và tạo lớp cặn đục rõ 2 Catalasa Sủi bọt khí + 3 Sinh trưởng trên môi trường Sinh khối không phát triển - SVTH: NHÓM 1 Trang 15
16. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Hoyer 4 Chuyển hóa glucose thành acid Vòng sáng xung quanh khuẩn lạc + 5 Chuyển hóa glycerol thành Vòng CuO xuất hiện xung quanh + dihydroxyaceton khuẩn lạc 6 Kiểm tra khả năng sinh sắc tố Không thấy sắc tố nâu - nâu 7 Kiểm tra tổng hợp cellulose Váng vi khuẩn xuất hiện mà lam + 2.2.10.Cơ chế tổng hợp - A.xylinum hấp thụ đường glucose từ môi trường nuôi cấy. Trong tế bào vi khuẩn, glucose này sẽ kết hợp với acid béo tạo thành một tiền chất nằm trên màng tế bào. Kế đó nó được thoát ra ngoài tế bào cùng với một enzyme. Enzyme này có thể polyme hoá glucose thành cellulose. - A.xylinum tạo nên lớp cellulose dày là do môi trường nuôi cấy nước dừa có bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết. Cellulose là những polisaccharide không tan trong nước mà tan trong môi trường kiềm. Đó cũng là thành phần chính của màng tế bào thực vật. - Polysaccharide của vi sinh vật thường được tích tụ đáng kể trong các môi trường lỏng. Vi sinh vật có khả năng tổng hợp các oligo và polysaccharide. Lượng các oligo và các polysaccharide nội bào có thể đạt tới 60% trọng lượng khô của tế bào. - Tất cả các oligo và polysaccharide được tổng hợp bằng cách kéo dài chuỗi saccharide có trước nhờ vào việc thêm vào đơn vị monosaccharide. Đơn vị monosaccharide được thêm vào tham gia phản ứng ở dạng nucleotide, monosaccharide được hoạt hoá thường là dẫn xuất của các uridin diphosphat (UDP-X) nhưng đôi khi cũng với các nucleotide, purin và các pirimidin khác. - Sự tổng hợp diễn ra theo các phản ứng sau: X-X-X-X- + UDP-X = X-X-X-X-X + UDP n nhánh (n+1) nhánh - Cơ chế quá trình sinh tổng hợp diễn ra theo sự tổng hợp các loại polysaccharide phân nhánh hiện chưa rõ. - Người ta cho rằng thứ tự các gốc đường và tính đặc trưng tham gia của chúng vào chuỗi polysaccharide phụ thuộc vào các enzyme transferase - Acetobacter xylinum sống thích hợp ở nhiệt độ 28-32oC. Ở nhiệt độ này quá trình hình thành các sản phẩm trong đó có thạch dừa là tốt nhất. 2.2.11.Một số biến đổi trong quá trình lên men - Sự thay đổi pH trong quá trình lên men: một trong những điều kiện quan trọng trong để có được sự hoạt động sống của vi sinh vật là độ aicd của môi trường SVTH: NHÓM 1 Trang 16
17. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG - Acetobacter xylinum là một loài chịu aicd nên môi trường được điều chỉnh về pH 3.5-4 bằng acid acetic 40%. Nhận thấy trong 4 ngày đầu pH tăng dần từ 3.78 tới 3.91 sau đó giảm dần đến ngày thứ 10 thì đạt giá trị là 3 - Các quá trình đồng hóa, dị hóa của vi sinh vật có liên quan đến việc tạo thành các aicd hữu cơ như là sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng của sự trao đổi chất. Nếu nguồn C không được vi khuẩn sử dụng hết thì có thể có sự tích lũy acid hữu cơ phụ thuộc vào từng chủng mỗi loài vi khuẩn, vào thành phần môi trường, vào sự thông khí và các thành phần khác. Đối với Acetobacter xylinum việc lên men đi liền với hình thành acid dicaboxylic không bay hơi (acid malic, fumaric ) các acid oxaloacetic, pyruvic như là các sản phẩm trung gian và các acid mono cacboxylic bay hơi như là sản phẩm cuối cùng 2.3. Các nguyên liệu phụ khác Các nguyên liệu phụ khác được sử dụng trogn sản xuất thạch dừa như: đường, SA, acid acetic . PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THẠCH DỪA SVTH: NHÓM 1 Trang 17
18. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG 1. Sơ đồ quy trình công nghệ Nước dừa già Lọc Cặn Bổ sung đường SA, DAP Thanh trùng 10-45 phút Làm nguội Sản Acid phẩm acetic Chỉnh pH Bổ sung chất màu, Giống Lên men 10 – 12 chất mùi ngày Thạch dừa thô Ngâm đường dịch Tách khối đường cellulose Để ráo Rửa Cắt nhỏ Đun sôi 10 – 15 1×2×2,5 cm phút Ngâm Na2CO3 Xả nước lạnh (3-5% trong 10 phút) 2. Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ 2.1. Nguyên liệu SVTH: NHÓM 1 Trang 18
19. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG - Nguyên liệu được sử dụng chủ yếu là nước dừa già thu nhận từ các nhà máy cơm dừa nạo sấy. Do nước dừa là môi trường lý tưởng với các thành phần dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi sinh vật nên không thể tồn trữ nước dừa trong điều kiện bình thường, nhiều ngày mà chỉ có thể tiếp nhận mỗi ngày với số lượng vừa đủ để sản xuẩt. Tuy nhiên, để đảm bảo nguồn nguyên liệu cho sản xuất lâu dài thì cần có chiến lược về nguyên liệu dự trữ. - Ngoài ra, có thể sản xuất thạch từ các nguồn nguyên liệu khác từ rau quả như nước dứa (Sản phẩm gọi là Nata de pina), hỗn hợp nước dứa – nước dừa Hình 8: Nước dừa 2.2. Lọc Mục đích: tách phần lớn các tạp chất thô còn nằm trong nước dừa sau khi được chuyển tới nơi sản xuất thạch dừa. Quá trình này nhằm mục đích chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo. Nước dừa sau khi thu hoạch không thật sự tinh khiết mà vướng phài nhiều tạp chất thô như xơ dừa, cơm dừa. Quá trình lên men của Acetobacter xylinum chủ yếu biến đổi từ đường glucose thành cellulose nên việc xuất hiện các thành phần khác cũng gây khó khăn cho quá trình lên men, nguy cơ nhiễm khuẩn sẽ rất cao. Quy trình lọc tách các tạp chất thô chuẩn bị cho quy trình lên men sau này. Biến đổi: trong quá trình lọc chỉ xảy ra các biến đổi về vật lý: sự thay đổi tỷ trọng do có sự tách pha rắn khỏi pha lỏng và dịch lọc trong hơn. - Nguyên tắc: dùng áp suất để đẩy dung dịch qua màng lọc, phần cặn sẽ bị màng lọc ngăn lại, phần nước dừa sẽ đi qua được màng lọc và được gọi là dịch lọc. Phần dịch lọc này sau đó sẽ được dẫn đến thiết bị thanh trùng. - Thiết bị: Nước dừa thu nhận về lẫn các tạp chất phần lớn là xơ dừa và mạc dừa, việc lọc các thành phần này không quá phức tạp nên không cần đầu tư thiết bị hiện đại, chỉ cần thiết bị thùng chứa lớn, có lớp lưới lọc chắc chắn và các lỗ lọc đủ nhỏ để ngăn tạp SVTH: NHÓM 1 Trang 19
20. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG chất là được. Hình 9: Thiết bị lọc - Phương pháp: Bơm nước dừa vào bồn lọc bằng cửa đỉnh và tháo dịch lọc ra bằng cửa đáy. Quá trình có thể thực hiện liên tục hoặc gián đoạn tùy thuộc vào quy mô sản xuất. 2.3. Bổ sung dưỡng chất - Mục đích: bổ sung nguồn nitơ, cacbon, cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển và sinh tổng hợp sản phẩm. - Thiết bị: bình chứa và thiết bị rót thông thường. - Phương pháp: bổ sung chất dinh dưỡng gồm (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4 và Saccharose với tỷ lệ thành phần như trong môi trường MT5 vào phối trộn với dịch lọc trong thiết bị tiệt trùng. 2.4. Thanh trùng_làm nguội Mục đích: Tiệt trùng: Tiêu diệt hệ vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm, các vi sinh vật khác và vô hoạt các enzyme có trong dung dịch, chuẩn bị cho quá trình lên men. Tạo điều kiện hòa tan tốt chất dinh dưỡng vào dịch lọc. Làm nguội: đưa dung dịch nước dừa về nhiệt độ thích hợp cho Acetobacter xylinum phát triển (28-32°C). Biến đổi: Hóa học: quá trình tiệt trùng sẽ làm biến đổi một số thành phần hóa học của nước dừa, ví dụ như mất một số vitamin. SVTH: NHÓM 1 Trang 20
21. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Sinh học: vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật. Thiết bị: thiết bị gia nhiệt (vỏ áo, ) Hình 10: Thiết bị gia nhiệt 2.5. Chỉnh pH - Mục đích: Đưa pH môi trường về pH thích hợp cho Acetobacter xylinum phát triển vì Acetobacter xylinum phát triển ở pH acid (pH = 3.5 - 4.5). Sát trùng môi trường: vì trong khoảng pH này, một số vi sinh vật hoại sinh không phát triển được. - Thiết bị: thiết bị rót thông thường. - Phương pháp: ứng với mỗi lượng môi trường, lượng acid cần cho đã được tính toán sẵn. Sau khi cho acid, có thể kiểm tra điều chỉnh pH bằng phương pháp lấy mẫu đem thử hoặc sử dụng đầu dò pH. 2.6. Quá trình lên men: - Mục đích: thu nhận sản phNm trao đổi chất bậc 1 mà sản phNm cần thu nhận chính là cellulose của Acetobacter xylinum – đây là mục đích chính của quy trình trong công nghệ lên men thạch dừa. - Biến đổi: Sinh học: sự gia tăng số lượng tế bào vi khuẩn trong giai đoạn đầu và quá trình trao đổi chất nhằm tạo sản phẩm ngoại bào của vi khuẩn. SVTH: NHÓM 1 Trang 21
22. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Hóa lý: có sự tạo thành gel – chính là bao nhầy của vi sinh vật bên trong chứa các sợi cellulose. Vật lý: có quá trình tỏa nhiệt làm tăng nhiệt độ của quá trình lên men Hóa sinh: đây là biến đổi quan trọng của quá trình lên men, Acetobacter xylinum sẽ sử dụng cơ chất là đường glucose có sẵn trong môi trường để tạo thành cellulose theo sơ đồ sau: Trong thực tế, môi trường nước dừa già không chứa hàm lượng glucose cao mà lại chứa hàm lượng lớn saccharose. Khi đó, Acetobacter xylinum sẽ chuyển hóa chúng về glucose rồi tiếp tục biến đổi theo sơ đồ trên. Cơ chế tạo thành sản phẩm có thể tóm tắt như sau: o Đầu tiên các tế bào Acetobacter xylinum sẽ tiết ra enzyme invertase để thủy phân đường saccharose thành glucose và fructose. o Sau đó lại tiết enzym isomerase để thực hiện phản ứng đồng phân hóa, chuyển fructose thành glucose SVTH: NHÓM 1 Trang 22
23. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG o Cùng với quá trình đồng phân hoá, vi khuẩn tiết ra chất nhầy bao bọc xung quanh chúng, đồng thời hấp thu glucose và thực hiện các quá trình chuyển hóa tạo thành ba sản phẩm trung gian là glucose-6-phosphase, glucose-1-phosphase, UDP- glucose (Uridine diphospho-glucose) dưới tác dụng lần lượt của ba enzyme là glucokinase, phosphoglucomutase và UDP-glucopyrophospholyase: Phản ứng chuyển hóa glucose thành glucose-6-phosphase dưới tác dụng của enzyme glucokinase Phản ứng đồng phân hóa glucose-6-phosphase thành glucose-1-phosphase nhờ enzyme phosphoglucomutase SVTH: NHÓM 1 Trang 23
24. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Phản ứng chuyển hóa glucose-1-phosphase thành UDP- glucose nhờ enzyme UDP- glucopyrophospholyase Công thức phân tử Uridine: Tiếp theo các UDP-glucose các được polyme hóa thành các sợi cellulose dưới tác dụng của enzyme cellulose synthase trong bao nhầy. Các sợi này sẽ được đưa ra ngoài và kết hợp với nhau tạo thành một khối gel rắn chắc nổi lên trên bề mặt môi trường nuôi cấy. SVTH: NHÓM 1 Trang 24
25. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG - Thiết bị: vì Acetobacter xylinum là vi sinh vật hiếu khí nên chọn thiết bị lên men bề mặt (ví dụ: cuvet). - Phương pháp: lên men tĩnh, có hoặc không bổ sung cơ chất. Vì cần thu nhận sản phảm ở dạng một khối cellulose, khối này được hình thành sau một thời gian nhất định, vì vậy không thể lên men liên tục. Hình 11: thùng lên men 2.7.Cắt nhỏ - Mục đích: chuẩn bị Cắt miếng thạch thô thành những miếng nhỏ hơn, kích thước 1 x 1.5 x 2.5 cm. Tạo thành hình dạng thật cho sản phẩm. - Biến đổi: có sự biến đổi về vật lý, hình dạng của sản phẩm bị thu nhỏ lại cho phù hơp với sản xuất. Chú ý rằng, trong quá trình này cần thực hiện vô trùng để tránh nhiễm phải vi sinh vật trở lại cho sản phẩm. - Nguyên tắc: dùng hệ thống dao cắt liên tục, khi cho sản phẩm thạch dừa thô vào, hệ thống này sẽ tự động cắt nhỏ nguyên liệu. - Thiết bị: hệ thống dao cắt liên hợp có thể được sử dụng để cắt nguyên liệu thạch dừa thô. Tuy nhiên, trong sản xuất người ta dùng các hệ thống liên hợp nhau, đồng thời dùng với mục đích khác. SVTH: NHÓM 1 Trang 25
26. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Hình 12: cắt nhỏ thạch dừa Hình 13: thiết bị cắt nhỏ thạch dừa 2.8. Ngâm Na2CO3 (3-5%, 15ph) - Mục đích: Trung hòa acid acetic dư. Khi tách miếng thạch dừa ra khỏi môi trường lên men, nó vẫn còn lẫn rất nhiều acid acetic cho vào lúc đầu để chỉnh pH, sự tồn tại của acid này trong sản phẩm là bất lợi vì nó tạo mùi và vị không thích hợp. Chính vì vậy cần dùng Na2CO3 để trung hòa. - Biến đổi: Quá trình này xảy ra những biến đổi hóa học. CH3COOH+Na2CO3  CH3COONa + CO2 + H2O SVTH: NHÓM 1 Trang 26
27. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG - Thiết bị và thông số: dùng những khay lớn chứa đựng sản phẩm thạch dừa thô sau đó cho dung dịch và ngâm trong vòng 10 phút. Na2CO3 dùng 3-5 % thích hợp nhất - Phương pháp: vì khi ngâm phải tốn thời gian nên để thực hiện quá trình này ta dùng phương pháp ngâm và rửa gián đoạn. Cũng dùng những khay lớn sau đó xếp thạch dừa thô vào, cho dung dịch Na2CO3 vào qua hệ thống ống dẫn. Sau thời gian ngâm ta đem miếng thạch rửa lại với nước lạnh 2.9. Xả nước lạnh - Mục đích: quá trình này nhằm mục đích chuẩn bị, sau khi rửa lại bằng Na2CO3, xả lại khối bằng nước lạnh nhằm loại hết những hóa chất còn dính trên nguyên liệu. - Biến đổi: khi rửa lại bằng nước, hầu như không có những biến đổi gì đáng kể liên quan tới nguyên liệu. - Thiết bị và thông số: trong sản xuất, người ta có thể rửa nguyên liệu bằng 1 hệ thống ống phun liên tục khi cho nguyên liệu thạch dừa chạy trên băng chuyền Hình 14: xả nước lạnh vào thạch dừa 2.10. Đun sôi - Mục đích: Chế biến: dùng nhiệt độ cao tác động lên khối nguyên liệu, làm khối nguyên liệu trong hơn, đẹp hơn. Đã có thể sử dụng được thạch dừa này làm thực phẩm nhưng chất lượng không cao do không có mùi vị. Bảo quản: trong quá trình gia nhiệt, ta đã tiêu diệt 1 phần các vi sinh vật có trong thạch dừa. Biến đổi: nhiệt độ tăng cao. Trong thực tế, người ta còn bổ sung chất tạo dai trong công đoạn này (ví dụ như CMC ), các chất này sẽ liên kết các “dây” cellulose vào nhau làm cho cấu trúc chặt chẽ hơn. SVTH: NHÓM 1 Trang 27
28. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Thiết bị và thông số: Dùng các bình lớn rồi cho nguyên liệu vào, nâng nhiệt độ lên cao. Có thể dùng các nồi gia nhiệt trực tiếp hay dùng hệ thống trao đổi nhiệt trực tiếp hay gián tiếp. 2.11. Ngâm đường - Mục đích: hoàn thiện sàn phẩm. Thạch dừa thô là 1 khối trong, không mùi, không vị nên dù đã thành sản phẩm nhưng ta không thể đem nó ra bán ngoài thị trường được. Mục đích ngâm đường làm tăng độ ngọt của sản phẩm, tăng mức độ cảm quan của sản phẩm thạch. - Biến đổi: quá trình biến đổi chủ yếu là biến đổi vật lý, sự chênh lệch Gradiant nồng độ giữa phía trong và phía ngoài khối thạch dừa làm cho các phân tử đường khếch tán từ ngoài môi trường vào sản phẩm. - Thiết bị: thực hiện quá trình này trong bồn ngâm, có gia nhiệt. Mục đích của gia nhiệt làm cho các phân tử đường có động lực mạnh hơn, khuếch tán mạnh hơn và tốt hơn vào thạch dừa. Mặt khác, bồn này cần có 1 hệ thống trao đổi nhiệt nhằm làm nguội nhanh sản phẩm. - Thông số công nghệ: dùng dung dịch nước đường hàm lượng từ 70-80% là thích hợp cho quá trình thẩm thấu và khuếch tán vào khối nguyên liệu, nhiệt độ gia nhiệt lên tới khoảng 60-70oC, nhiệt độ cao giúp gia tăng quá trình khuếch tán nhưng nếu quá cao các phân tử đường sẽ bị phá huỷ. 2.12. Bổ sung syrup, hương trái cây - Mục đích: hoàn thiện sản phẩm, mặc dù đã bổ sung đường nhưng để tăng thêm mức độ hấp dẫn, giá trị cảm quan cho sản phẩm người ta bổ sung thêm các loại hương liệu và syrup. - Biến đổi: cũng chủ yếu là sự biến đổi về mặt vật lý do sự thẩm thấu của các cấu tử mùi và màu. 2.13. Đóng gói - Mục đích: bảo quản sản phẩm. - Thiết bị: thạch dừa thành phẩm có thể được đóng trong những túi nhựa hay những hộp nhựa trong. - Thông số: tùy vào năng suất của nhà máy mà nhà sản xuất có thể chọn những thiết bị có công suất tương đương. 3. các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng nước dừa trong môi trường lên men - Hàm lượng nước dừa (v/v) trong môi trường lên men ảnh hưởng đến năng suất lên men, hàm lượng chất khô cũng như độ dày sản phẩm tạo thành. Sau đây là kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của yếu tố này (thể tích môi trường lên men là 500ml). Ta thấy hàm lượng nước dừa già tăng thì khối lượng và độ dày sản phẩm cũng tăng. SVTH: NHÓM 1 Trang 28
29. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Bảng 6: Ảnh hưởng hàm lượng nước dừa già trong môi trường lên men đến sản phẩm tạo thành 3.2. Ảnh hưởng của nguồn Nitơ - Nguồn Nitơ sử dụng cho quá trình lên men có thể là (NH4)2HPO4 hoặc (NH4)2SO4. - Nồng độ (NH4)2SO4 và (NH4)2HPO4 ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của A. xylinum và khả năng tổng hợp cellulose cũng như độ dày của màng cellulose tạo thành. - Nồng độ của muối amoni quá cao: vi khuẩn không sử dụng hết, lượng muối dư sẽ ức chế ngược trở lại sự phát triển của tế bào vi khuẩn. Do đó ảnh hưởng đến hoạt tính của vi khuẩn, lượng cellulose sinh tổng hợp được sẽ thấp. - Nồng độ muối amoni quá thấp: lượng nitơ cung cấp cho quá trình sinh trưởng và phát triển của A. xylinum không đủ, hiệu suất sinh tổng hợp cellulose không cao. - Mặt khác Nitơ còn có mặt trong nhiều thành phần như: acid nucleic, phospholipid, một số coenzyme quan trọng như ATP, ADP, NADP, FAD và một số vitamin tham gia vào quá trình tạo cellulose. Nếu hàm lượng các chất này quá thấp hay quá cao sẽ ảnh hưởng tới tính chất hóa lý của môi trường. Vì vậy, ảnh hưởng tới quá trình tạo thành màng cellulose của A. xylinum . Tóm lại: Phải bổ sung một lượng muối cân đối, vừa đủ vào dịch lên men, tạo điều kiện tối ưu cho A. xylinum sinh trưởng và phát triển, có như thế cellulose thu được mới nhiều và dày hơn. − (NH4)2HPO4 còn là nguồn cung cấp Phospho cho A. xylinum: SVTH: NHÓM 1 Trang 29
30. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Bảng 7: Ảnh hưởng của nồng độ (NH4)2HPO4 đến sự hình thành thạch dừa 3.3. Ảnh hưởng của nguồn Cacbon - Do hàm lượng đường trong môi trường nước dừa già không cao nên ta phải bổ sung thêm đường để đảm bảo nhu cầu sinh trưởng, phát triển và sinh tổng hợp sản Phẩm của A. xylinum. - A. xylinum có khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau như: lactose, maltose, dextrin, galactose, saccharose, trong đó lên men đường glucose là tốt nhất. Ứng với mỗi loại đường, khả năng lên men của A. xylinum là khác nhau nên sự tổng hợp cellulose cũng không giống nhau. - Khi sử dụng glucose cho quá trình lên men sẽ cho khối lượng thạch dừa cao nhất và trạng thái thạch dừa thu được cũng rất tốt. Tuy nhiên khi người ta làm thí nghiệm sử dụng saccharose ở các nồng độ khác nhau cho quá trình lên men thì người ta thấy rằng saccharose ở nồng độ 10% sẽ cho khối lượng thạch dừa cao nhất. Trong thực tế sản xuất người ta thường sử dụng saccharose do giá thành rẻ và cho năng suất khá cao. 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô. - Nồng độ chất khô thích hợp cho quá trình hình thành cellulose là 12 – 130 Bal. - Nồng độ quá cao vi khuẩn không sử dụng cơ chất hết gây lãng phí, mặt khác ức chế hoạt động sống vi khuẩn. Còn nồng độ chất khô quá thấp sẽ không đủ cung cấp SVTH: NHÓM 1 Trang 30
31. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG dinh dưỡng cho vi khuẩn trao đổi chất duy trì hoạt động sống và sinh tổng hợp cellulose. 3.5. Ảnh hưởng của pH - pH của môi trường lên men ảnh hưởng đến sự phát triển và hiệu quả sinh tổng hợp cellulose của A. xylinum. Bảng 8: Ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men ( : không phát triển, +: phát triển, /: không hình thành) - Độ pH ảnh hưởng nhiều đến năng suất cũng như sự hình thành sản phẩm. - Theo kết quả của bảng trên ta thấy, ở pH 7.0 hầu như A. xylinum không phát triển được. Chúng phát triển nhanh nhất trong khoảng pH = 3.5 – 4.5, khối lượng và độ dày thạch tạo thành cũng cao nhất. pH lên men phù hợp nhất là 4.0. - Dưới đây là giản đồ ảnh hưởng của pH đến độ dày thạch tạo thành theo nguồn SVTH: NHÓM 1 Trang 31
32. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG - Kết quả có thể khác nhau đôi chút, có thể là do thành phần môi trường lên men nhưng ta có thể thấy thạch tạo thành tốt nhất khi pH môi trường trong khoảng 3.5–4.5. 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ. - Ngoài các yếu tố trên nhiệt độ lên men cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành sản phẩm. - Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men thạch dừa là 28 – 32oC. Ở nhiệt độ này thạch tạo thành có khối lượng cao và dày chắc. Ở khoảng nhiệt độ 20 – 25oC thì thạch mỏng và mềm hơn. Nhiệt độ quá thấp ( 35oC) môi trường lên men trở nên đặc sệt và ta cũng không thu được thạch dừa. Bảng 9: sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới trạng thái thạch dừa SVTH: NHÓM 1 Trang 32
33. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG PHẦN 3: SẢN PHẨM THẠCH DỪA 1. Đánh giá chất lượng sản phẩm 1.1. Mô tả sản phẩm - Sản phẩm thạch dừa có màu trắng trong, hơi đục, dai, mềm và có mùi thơm do các thành phần bổ sung vào thạch dừa thô khi chế biến 1.2. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm 1.2.1. Chỉ tiêu vật lý Thạch dừa bản chất là m ột khối gel, có cấu trúc mạng là các polysaccharide đan xen vào nhau rất chằng chịt, không theo một trật tự hay quy luật nào. Do đó nó tạo nên một cấu túc dai chắc, có khả năng giữ nước tốt và không tan trong nước. Thạch dừa có hình dạng những khối vuông, kích thước 1 x 2 x 2.5 cm Hình 14: cấu trúc thạch dừa Hình 15: Miếng thạch dừa 1.2.2. Chỉ tiêu hóa học: Dinh dưỡng: trong thạch dừa có chứa các loại vitamin và khoáng chất như E, B1, B6, B12, FORLIC, kẽm, sắt . Bảng10: Thành ph ần dinh dưỡng thạch dừa Thành ph ần Nồng độ (g/100g) Thành ph ần Nồng độ (g/100g) Độ Nm (% w/w Nm) 5.73 Canxi (mg) 40.00 Protein (% w/w Nm) 18.23 Natri (mg) 68.00 SVTH: NHÓM 1 Trang 33
34. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG Chất béo (% w/wNm) 1.55 Kali (mg) 757.00 Đường (% w/w Nm) 80.22 Sắt (mg) 3.00 Tro (% w/w Nm) 2.68 Đồng (mg) 0.40 Vitamin A (µg) Không có Clo (mg) 44.00 Vitamin C (mg) Không có Kẽm (mg) 2.30 Vitamin E (mg) 0.50 Photpho (mg) 305.00 Vitamin B1 (mg) 0.16 Biotin (µg) 12.00 Vitamin B2 (mg) 0.02 Folic acid (µg) 176.00 Vitamin B6 (mg) 029 Niacin (mg) 1.10 Pantothetic acid Vitamin B12 (mg) 0.30 (mg) 0.60 Độc tố: nước dừa ban đầu không chứa các độc tố nên yêu cầu sản phẩm không được chứa độc tố, trong quy trình sản xuất không nhiễm phải độc tố từ môi trường chế biến Phụ gia: trong quá trình chế biến, có bổ sung them đường, acid, và các chất phụ gia nên yêu cầu sản phẩm không ch ứa dư lượng các chất phụ gia và bảo quản vượt quá giới hạn cho phép. 1.2.3 Chỉ tiêu vi sinh:Môi trường chứa thạch dừa có chứa đường và các loại vitamin, khoáng chất thích hợp cho sự phát triển của nấm mốc và vi sinh vật do đó mà cần chú ý vấn đề đảm bảo an toàn vi sinh cho thực phẩm thạch dừa. + Bacillus (vi sinh vật gây đục): không có + E.coli (định tính): không có + Staphylococcus: không có + Nấm men, nấm mốc: không có Nếu trong quá trình lên men, thiếu acid acetic, pH môi trường sẽ không đủ để ức chế mốc và làm cho vi khuẩn phát triển. 1.2.3. Chỉ tiêu bao bì: Bao bì dù là túi nhựa, hộp nhựa hoặc thủy tinh thì yêu cầu phải đảm bảo sạch sẽ, không độc hại cho người sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường. Bao bì phải thẫm mỹ, tiện dụng và đầy đủ thông tin cho người tiêu dùng. SVTH: NHÓM 1 Trang 34
35. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG 2. Một số hình ảnh sản phẩm đang có mặt trên thị trường . Thạch dừa minh châu . Thạch dừa thanh bình . Thạch dừa minh tâm SVTH: NHÓM 1 Trang 35
36. QUI TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄN THỊ THU SANG PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TRÊN SÁCH BÁO - TẠP CHÍ [1]. Nguyễn Đức Lượng, Cơ sở vi sinh vật công nghiệp Tập 3 , Thực phẩm lên men truyền thống, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2003. [2]. Vương Thị Việt Hoa, Trương Nguyễn Quỳnh Hương, Đa dạng hoá môi trường sản xuất nata de coco từ vi khuẩn Acetobacter xylinum, Tạp chí khoa học kỹ thuật Nông Lâm nghiêp, số 2&3/ 2005, p85-88. [3]. Phan Tiến Mỹ Quang, Đống Thị Anh Đào, Nguyễn Ánh Tuyết, Khảo sát cấu trúc của thạch dừa, Kỉ yếu hội nghị khoa học công nghệ lần thứ 8-phân ban công nghệ thực phẩm, Tháng 4 năm 2002. TÀI LI ỆU TRÊN INTERNET [4]. [5]. [6]. SVTH: NHÓM 1 Trang 36