MỤC LỤC
MỤC LỤC . 1
I. GIỚI THIỆU . 2
II. NGUYÊN LIỆU . 2
1. Nước dừa . 2
2. Giống VSV trong sản xuất thạch dừa . 4
III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ. 7
1. Sơ đồkhối . 7
2. Thuyết minh quy trình. 8
IV. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN . 15
1. Ảnh hưởng của hàm lượng nước dừa trong môi trường lên men . 15
2. Ảnh hưởng của nguồn Nitơ. 16
3. Ảnh hưởng của nguồn Carbon . 17
4. Ảnh hưởng của nồng độchất khô . 17
5. Ảnh hưởng của pH . 17
6. Ảnh hưởng của nhiệt độ. 18
IV. ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM LÊN MEN . 19
1. Mô tảsản phNm . 19
2. Chỉtiêu chất lượng sản phNm. 19
V. ỨNG DỤNG . 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 21
21 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 9052 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Công nghệ lên men - Thạch dừa, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
i ở dạng vết, tuy nhiên cũng đủ để cung cấp cho vi sinh
vật hoạt động.
Khoáng: nước dừa giàu khoáng chất, có hầu hết các chất khoáng cần thiết cho
cơ thể. Hàm lượng kali và magiê tương tự dịch tế bào của người nên thường được
dùng cho bệnh nhân tiêu chảy. Tổ chức Y tế Thế giới khuyến khích cho trẻ em tiêu
chảy uống nước dừa pha muối.
Nước quả dừa còn non được các nhà khoa học gọi là “nước khoáng thực vật” vì
chứa nhiều vi lượng khoáng cần thiết cho cơ thể và đường ở dạng dễ tiêu hóa, lượng
vitamin C đủ cho yêu cầu 1 ngày, cùng các loại vitamin B như axit folic. Nước dừa
được dùng làm dịch truyền trong nhiều cuộc chiến tranh.
Bảng 2: Bảng so sánh thành phần hóa học của nước dừa già và nước dừa non
(Nguồn: Satyavati Krishnankutty - 1987)
Nước dừa
già
Nước dừa
non
Nước dừa
già
Nước dừa
non
Chất khô (%) 5.4 6.5 K (mg%) 247.0 290.0
Đường khử (%) 0.2 4.4 Na (mg%) 48.0 42.0
Khoáng (%) 0.5 0.6 Mg (mg%) 15.0 10.0
Protein (%) 0.1 0.01 P (mg%) 6.3 9.2
Chất béo (%) 0.1 0.01 Fe (mg%) 79.0 106.0
Acid (mg %) 60.0 120.0 Cu (mg%) 26.0 26.0
pH 5.2 4.5
Bảng 3: Hàm lượng các vitamin có trong nước dừa (mg/l)
(Nguồn: The Wealth of India – 1950)
STT Vitamin Hàm lượng STT Vitamin Hàm lượng
1 Acid ascorbic 0.0022 – 0.0037 5 Acid folic 0.003
2 Panthothenic 0.52 6 Riboflavin < 0.001
3 Acid nicotinic 0.64 7 Biotin 0.02
4 Thiamin Vết 8 Pyridoxine Vết
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 4
Bảng 4: Hàm lượng acid amin có trong nước dừa. (% khối lượng/protein tổng)
(Nguồn: Pradera et al – 1942)
STT Acid amin Hàm lượng STT Acid amin Hàm lượng
1 Glutamic acid 9.76 – 14.5 7 Tyrosine 2.83 – 3
2 Arginine 10.75 8 Alanine 2.41
3 Leucine 1.95 - 4.18 9 Histidine 1.95 - 2.05
4 Lysine 1.95 - 4.57 10 Phenylalanine 1.23
5 Proline 1.21 - 4.12 11 Senine 0.59 - 0.91
6 Aspartic acid 3.6 12 Cystein 0.97 - 1.17
b. Tính chất công nghệ
Ở nước ta hiện nay có rất nhiều vùng trồng dừa với sản lượng rất lớn, các nhà
máy nạo sấy cơm dừa cùng với đó mà ngày càng gia tăng về sản lượng, nguồn phế
liệu cũng theo đó mà tăng lên đáng kể. Vấn đề được đặt ra với các nhà quản lý
doanh nghiệp là vấn đề xử lý nguồn nước dừa thải ra. Vì vậy, tận thu nguồn phế liệu
của các nhà máy đó vào việc sản xuất thạch dừa là một ứng dụng rất thực tế và
mang tính kinh tế đối với họ.
Không chỉ vấn đề kinh tế mà cả vấn đề ô nhiễm môi trường do nước dừa già
được thải ra cũng đã được giải quyết một cách triệt để.
c. Tiêu chun lựa chọn nguyên liệu:
Vì nước dừa già là phế phNm của các nhà máy nạo sấy cơm dừa, do đó trong quá
trình vận chuyển nước dừa từ xưởng sản xuất đến xưởng chế biến thạch dừa ngoài
việc phải đảm bảo vấn đề vi sinh, ta cần chú ý đến các tiêu chuNn sau:
- Nước dừa sử dụng trong công nghệ sản xuất thạch dừa phải là nước dừa già
(khoảng 11 tháng tuổi), vì khi đó hàm lượng đường trong nước dừa sẽ là lớn nhất.
- Nước dừa trong, không có mùi hay màu lạ.
2. Giống VSV trong sản xuất thạch dừa:
Chủng Acetobacter xylinum có nguồn từ Philippine. Acetobacter xylinum thuộc
nhóm vi khuNn acetic. Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì
Acetobacter xylinum thuộc: lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales, họ
Pseudomonadieae.
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 5
a. Hình thái:
- A. xylinum là loại vi khuNn hình que
dài khoảng 2µm.
- Đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi
- Không di động
- Gram (-)
- Vỏ nhầy được cấu tạo bởi cellulose
b. Tính chất sinh lí, sinh hoá:
- Có khả năng tạo váng cellulose khá dày
- A. xylinum sinh trưởng ở pH < 5. to = 28 -32oC và
có thể tích luỹ 4.5% acid acetic. Acid acetic là sản
phNm sinh ra trong quá trình hoạt động của A. xylinum,
nhưng khi lượng acid tích lũy quá cao thì sẽ ức chế
chúng.
- A. xylinum hấp thụ đường glucose từ môi trường
nuôi cấy. Trong tế bào vi khuNn, 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.
- Acetobacter xylinum sống thích hợp ở nhiệt độ 28-32oC. Ở nhiệt độ này quá
trình hình thành các sản phNm trong đó có thạch dừa là tốt nhất.
- Một số đặc điểm khác: (bảng dưới)
Bảng 5: Đặc điểm sinh hoá của A. xylinum
STT Ðặc điểm sinh hóa của A. xylinum Hiện tượng Kết
quả
1 Oxy hóa ethanol thành acid acetic Acid acetic tạo ra sẽ kết hợp với
CaCO3 làm vòng sáng rộng hơn và
tạo lớp cặn đục rõ
+
2 Catalase Sủi bọt khí +
3 Sinh trưởng trên môi trường Hoyer Sinh khối không phát triển -
4 Chuyển hóa glucose thành acid Vòng sáng xung quanh khuNn lạc +
5 Chuyển hóa glycerol thành
dihydroxyaceton
Vòng CuO xuất hiện xung quanh
khuNn lạc
+
6 Kiểm tra khả năng sinh sắc tố nâu Không thấy sắc tố nâu -
7 Kiểm tra tổng hợp cellulose Váng vi khuNn xuất hiện màu lam +
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 6
c. Tiêu chí chọn giống:
Môi trường nuôi cấy:
+ A. xylinum có thể được nuôi cấy trên nhiều môi trường khác nhau nhưng phát
triển tốt nhất trên 2 loại môi trường mật rỉ đường và nước mía.
+ Dưới đây là một số môi trường tiêu biểu có khả năng ứng dụng cao do phù hợp
với điều kiện và hoàn cảnh ở Việt Nam [2]:
1. Môi trường rỉ đường để sản xuất BC
Rỉ đường: 40g
Cao bắp: 20g
(NH4)2SO4: 8g
(NH4)2HPO4: 2g
Acid acetic: 5ml
Nước cất: 1000ml
2. Môi trường nước dừa già (MT5)
Acid acetic: 5ml
(NH4)2SO4: 8g
(NH4)2HPO4: 2g
Saccharose: 20g
Nước dừa già: 1000ml
3. Môi trường nước cốt dừa
Tỉ lệ cơm dừa/nước (g/ml): 1/10
(NH4)2SO4 (%): 0.6
(NH4)2HPO4 (%): 0.6
Saccharose (%): 6
4. Môi trường nước mía để sản xuất
BC
Nước mía ép: 100ml
Cao bắp: 2g
(NH4)2SO4: 8g
(NH4)2HPO4: 2g
Acid acetic: 5ml
Nước cất: 900ml
5. Môi trường nước ép dứa 1
Tỉ lệ dứa/nước (g/ml): 1/10
(NH4)2SO4 (%): 0.8
(NH4)2HPO4 (%): 0.6
Saccharose (%): 2
6. Môi trường nước ép dứa 2
Tỉ lệ dứa/nước (g/ml) : 3/10
(NH4)2SO4 (%): 0.8
(NH4)2HPO4 (%): 0.6
Saccharose (%): 6
Khả năng tạo sản phm:
+ Tạo màng cellulose dai và chắc về mọi phía trên bề mặt môi trường
+ Tạo sản phNm có hàm Nm cao (có thể lên đến 99%)
+ Có khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau để tạo sản phNm: glucose ,
saccharose, lactose, maltose, dextrin và galactose…..
Khả năng sinh trưởng:
+ Khả năng cạnh tranh và ức chế vi sinh vật tạp nhiễm cao
Các tính chất khác:
+ Tính ổn định của hoạt tính trao đổi chất: ít bị thoái hóa
+ Khả năng sinh tổng hợp độc tố : không có khả năng sinh độc tố
+ Khả năng thích nghi: tốt, chịu được môi trường có nồng độ chất khô cao (nồng
độ chất khô thích hợp cho quá trình hình thành dừa là 11.5 - 120Bal), khoảng nhiệt độ
và pH để lên men tạo sản phNm rộng (t = 20 - 320C, pH = 3.5- 6.5)
+ Tỉ lệ hàm lượng của các sản phNm trao đổi chất: chỉ quan tâm tới hàm lượng
cellulose, không quan tâm đến các sản phNm khác. Do đó mà ta cần chọn giống có khả
năng tạo cellulose với hàm lượng lớn.
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 7
III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1. Sơ đồ khối
Nước dừa già
Bổ sung dinh dưỡng
Tiệt trùng (121oC, 20ph)
Lọc
Làm nguội
Chỉnh pH
Lên men (10-12 ngày)
Tách khối cellulose
Cắt nhỏ
Ngâm trong Na2C03
(3.5%, 15ph)
Xả nước lạnh
Đun sôi
Để ráo
Ngâm đường 20%
Gia nhiệt nhẹ
Để nguội
Bổ sung syrup,
hương trái cây
Đóng gói
Thanh trùng
Dán nhãn
Nhân giống
Đun sôi
Thanh trùng
Giống A. xylinum
(NH4)2SO4
(NH4)2HPO4
Saccharose
Acid acetic 40%
Cặn
Thạch dừa
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 8
2. Thuyết minh quy trình:
a. Quá trình 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 chuNn 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 khuNn sẽ rất cao. Quy trình lọc tách các
tạp chất thô chuNn 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 đNy 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 chất là được.
- 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.
b. Quá trình bổ sung dinh dưỡng:
- Mục đích: bổ sung nguồn nitơ, cacbon, cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật
phát triển và sinh tổng hợp sản phNm.
- 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.
c. Quá trình tiệt trùng – làm nguội:
- Mục đích:
+ Tiệt trùng:
Tiêu diệt hệ vi sinh vật gây bệnh trong thực phNm, các vi sinh vật khác và vô hoạt
các enzyme có trong dung dịch, chuNn bị cho quá trình lên men.
Tạo điều kiện hòa tan tốt chất dinh dưỡng vào dịch lọc.
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 9
+ 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.
+ Sinh học: vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật.
- Thiết bị: thiết bị gia nhiệt (vỏ áo,...)
d. Quá trình 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.
e. 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 khuNn trong giai đoạn đầu và quá trình
trao đổi chất nhằm tạo sản phNm ngoại bào của vi khuNn.
+ 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.
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 10
+ 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 phm có thể tóm tắt như sau:
Đầu tiên các tế bào Acetobacter xylinum sẽ tiết ra enzyme invertase để thủy phân
đường saccharose thành glucose và fructose.
Sau đó lại tiết enzym isomerase để thực hiện phản ứng đồng phân hóa, chuyển
fructose thành glucose.
Cùng với quá trình đồng phân hoá, vi khuNn 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 phNm 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
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 11
Phản ứng đồng phân hóa glucose-6-phosphase
thành glucose-1-phosphase nhờ enzyme phosphoglucomutase
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.
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 12
- 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.
f. Quá trình cắt nhỏ
- Mục đích: chuNn 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 phNm.
- Biến đổi: có sự biến đổi về vật lý, hình dạng của sản
phNm 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 phNm.
- Nguyên tắc: dùng hệ thống dao cắt liên tục, khi cho sản
phNm 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.
g. Quá trình ngâm Na2C03 (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 phNm 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
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 13
- Thiết bị và thông số: dùng những khay lớn đựng sản phNm thạch dừa thô,sau
đó cho dung dịch vào ngâm trong vòng 10 phút. Na2CO3 dùng với nồng độ 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 ra rửa lại với nước lạnh.
h. Quá trình xả nước lạnh
- Mục đích: quá trình này nhằm mục
đích chuNn 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.
i. Quá trình 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 phNm 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.
- 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.
j. Quá trình ngâm đường
- Mục đích: hoàn thiện sàn phNm. Thạch dừa thô là 1 khối trong, không mùi,
không vị nên dù đã thành sản phNm nhưng ta không thể đem nó ra bán ngoài thị trường
được. Mục đích ngâm đường làm tăng độ ngọt của sản phNm, tăng mức độ cảm quan
của sản phNm 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 phNm.
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 14
- 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 phNm.
- Thông số công nghệ: dùng dung dịch nước đường hàm lượng từ 70-80% là
thích hợp cho quá trình thNm 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.
k. Quá trình bổ sung syrup, hương trái cây.
- Mục đích: hoàn thiện sản phNm, mặc dù đã bổ sung đường nhưng để tăng thêm
mức độ hấp dẫn, giá trị cảm quan cho sản phNm 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 thNm thấu của các cấu
tử mùi và màu.
l. Quá trình đóng gói
- Mục đích: bảo quản sản phNm.
- Thiết bị: thạch dừa thành phNm 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.
m. Quá trình thanh trùng
- Mục đích: bảo quản, quá trình thanh trùng
giúp tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh nhưng với nhiệt
độ vừa phải, không cao quá do chúng ta chứa sản
phNm trong các bao bì nhựa.
- Biến đổi: chủ yếu xảy ra biến đổi sinh học:
tiêu diệt bớt 1 phần vi sinh vật nhờ nhiệt độ tăng
cao.
- Thiết bị: sử dụng thiết bị thanh trùng
Tunnel. Trong thiết bị này, từng khu vực sẽ có từng
nhiệm vụ cụ thể: vùng gia nhiệt, giữ nhiệt, làm
nguội. Sản phNm được chạy qua băng chuyền và qua lần lượt các vùng này.
- Thông số: nhiệt độ thanh trùng được chọn là 60-70oC. Thời gian tiệt trùng 20-
30 phút.
- Phương pháp: sau khi đóng gói, sản phNm sẽ tiếp tục được đưa vào băng
chuyền dẫn qua thiết bị thanh trùng Tunnel. Khi vào vùng gia nhiệt, nhiệt độ của sản
phNm tăng lên đến khoảng 60oC, khi qua vùng giữ nhiệt, nhiệt độ này giữ lâu dài và
cuối cùng, qua vùng giảm nhiệt, nhiệt độ của sản phNm được trở về nhiệt độ ban đầu,
sản phNm cũng đã được thanh trùng.
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 15
n. Quá trình dán nhãn
- Mục đích: hoàn thiện sản phNm
- Thiết bị: thiết bị đóng nhãn hoạt động liên tục.
Do thạch dừa thường được đựng trong các hộp nhựa tuỳ theo những kích cỡ khác
nhau mà người ta có thể dán nhãn xung quanh (hình 2) hoặc dán nhãn bên trên (hình
1); thường thì người ta kết hợp cả 2.
3. Các yếu tố ảnh hưởng của quá trình lên men:
a. 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 phNm 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 phNm cũng tăng.
Bảng 6: Ảnh hưởng hàm lượng nước dừa già (v/v)
trong môi trường lên men đến sản phm tạo thành [4]
Hàm lương
nước dừa già
(%)
pH cuối của
quá trình lên
men
Khối lượng
thạch tổng
(g)
Khối lượng
khô của thạch
(g)
Tỷ lệ
chất khô
(%)
Độ dày
thạch
(cm)
0 2.08 24.52 0.68 2.77 0.744
10 2.83 31.20 0.90 2.88 0.954
30 3.18 44.46 1.26 2.83 1.34
50 3.37 60.61 2.33 3.84 1.86
70 3.46 63.12 2.50 3.96 1.96
90 3.48 69.87 2.98 4.27 2.02
100 3.50 72.02 3.18 4.30 2.15
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 16
b. 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 khuNn không sử dụng hết, lượng muối dư
sẽ ức chế ngược trở lại sự phát triển của tế bào vi khuNn. Do đó ảnh hưởng đến hoạt
tính của vi khuNn, 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:
Bảng 7: Ảnh hưởng của nồng độ (NH4)2HPO4 đến sự hình thành thạch dừa
Nồng độ (NH4)2HPO4 (%) Khối lượng trung bình của thạch dừa thô từ 400 ml canh trường sau 15 ngày (g)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
110.0
128.70
135.50
148.65
168.20
210.35
178.90
174.85
170.45
163.90
150.40
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 17
c. 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
phNm 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.
d. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô.
− Nồng độ chất khô thích hợp cho quá trình hình thành cellulose là 12 – 13oBal.
Nồng độ quá cao vi khuNn không sử dụng cơ chất hết gây lãng phí, mặt khác ức chế
hoạt động sống vi khuNn. Còn nồng độ chất khô quá thấp sẽ không đủ cung cấp dinh
dưỡng cho vi khuNn trao đổi chất duy trì hoạt động sống và sinh tổng hợp cellulose.
e. 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 [4]
pH
Khả năng phát triển (ngày) Thạch tạo thành (sau 13 ngày)
1 2 3 4 Khối lượng (g) Độ dày (cm)
3.0 -- -- -- -- / /
3.5 -- + ++ +++ 63.83 1.99
4.0 + ++ +++ ++++ 71.85 2.06
4.5 + + ++ +++ 59.09 1.75
5.0 + + ++ ++ 55.94 1.69
5.5 -- + + + 43.40 1.39
6.0 -- -- + + / /
6.5 -- -- + + / /
7.0 -- -- -- -- / /
( -- : không phát triển, +: phát triển, /: không hình thành)
THẠCH DỪA GVHD: PGS-TS LÊ VĂN VIỆT MẪN
Trang 18
− Độ pH ảnh hưởng nhiều đến năng suất cũng như sự
hình thành sản phNm.
− Theo kết quả của bảng trên ta thấy, ở pH < 3.0 và
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
[7]:
− 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.
f. Ảnh hưởng của nhiệt độ
− Ngoài các yếu tố trên nhiệt độ lên men cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự hình
thành sản phNm.
− 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 (< 20oC), thạch không hình thành hoặc nếu có
thì tốc
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- THACH DUA.pdf