Tài liệu San xuat thach dua

QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN 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 1Trang 1 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN 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 1Trang 2 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN 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 1Trang 3 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN 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 dừng 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 xen vào nhau rất chằng chịt theo mọi phía. Do trong quá trình lên men, các vi khuẩn SVTH: NHÓM 1Trang 4 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG 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 1Trang 5 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG Hình 3: Thạch dừa hương cam hình 4: Thạch dừa hương dứa Hình 5: Thạch dừa hương dâu SVTH: NHÓM 1Trang 6 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN 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 II.1. Nước dừa II.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. II.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 II.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 1 2 3 Thành phần Tổng chất rắn (%) Đường khử (%) Khoáng (%) SVTH: NHÓM 1Trang 7 Nước dừa già 5.4 0.2 0.5 Nước dừa non 6.5 4.4 0.6 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG 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) 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) SVTH: NHÓM 1Trang 8 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Acid glutamic 14.5 Arginine 12.75 Leucine 4.18 Lysine 4.51 Proline 4.12 Aspartic 3.6 Tyrosine 2.83 Almine 2.41 Histidine 2.05 Phenyl alanin 1.23 Senine 0.91 Cystein 1.17 PHẦN 1. Vitamins PHẦN 2. Nước dừa non có chứa acid ascorbic (vitamin C) và các vitamin nhóm B. PHẦN 3. 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 PHẦN 4. Chất kích thích sinh trưởng:  Trong nước dừa có chứa nhiều chất kích thích sinh trưởng như: 1,3diphenieriea, hexitol, phylbcocosine, cytokininin, zeatin, ribosid, myoinositol, scylloinositol, sorbitol. II.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 SVTH: NHÓM 1Trang 9 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG  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…  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. II.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. II.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 SVTH: NHÓM 1Trang 10 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG 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. II.2. Vi sinh vật II.2.1. Tên vi sinh vật Giống vi sinh vật dùng trong sản xuất thạch dừa là Acetobacter xylinum. II.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 (to, 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 SVTH: NHÓM 1Trang 11 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG II.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:  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 40 0C 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 paraaminopenzoic, 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. II.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)… SVTH: NHÓM 1Trang 12 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG II.2.5. Phân lập giống vi khuẩn Acetobacter 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 30 0C 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. I.1. 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 II.2.6. 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. II.2.7. 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. SVTH: NHÓM 1Trang 13 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG - 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 Hình 7: vi khuẩn Acetobacter xylinum II.2.8. 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 CH 3COOH,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 – 30 0C. 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 1 A.xylinum Oxy hóa ethanol thành acid Acid acetic tạo ra sẽ kết hợp với acetic CaCO3 làm vòng sáng rộng hơn + Catalasa Sinh trưởng trên môi trường và tạo lớp cặn đục rõ Sủi bọt khí Sinh khối không phát triển + - 2 3 SVTH: NHÓM 1Trang 14 Kết quả QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG 4 5 Hoyer Chuyển hóa glucose thành acid Chuyển hóa glycerol thành Vòng sáng xung quanh khuẩn lạc Vòng CuO xuất hiện xung quanh + + 6 dihydroxyaceton Kiểm tra khả năng sinh sắc tố khuẩn lạc Không thấy sắc tố nâu - 7 nâu Kiểm tra tổng hợp cellulose Váng vi khuẩn xuất hiện mà lam + II.2.9. 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 28-32 oC. 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 - 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 SVTH: NHÓM 1Trang 15 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG - 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 II.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 1. Sơ đồ quy trình công nghệ Nước dừa già Lọc SVTH: NHÓM 1Trang 16 Cặn QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG Bổ sung đường SA, DAP Thanh trùng 1045 phút Làm nguội Acid acetic Giốống Chỉnh pH Lên men 10 – 12 ngày Thạch dừa thố Tách khốối cellulose Rửa Cắốt nhỏ Sản phẩm Bổ sung châốt màu, châốt mùi Ngâm đường dịch đường Để ráo 1×2×2,5 cm Đun sối 10 – 15 phút Ngâm Na2CO3 Xả nước lạnh (3-5% trong 10 phút) 2. Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ 2.1. Nguyên liệu - 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. SVTH: NHÓM 1Trang 17 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG - 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 các tạp chất và mạc dừa, phần này không không cần đầu chỉ cần thiết bị lớp lưới lọc lọc đủ nhỏ để được. SVTH: NHÓM 1Trang 18 dừa thu nhận về lẫn phần lớn là xơ dừa việc lọc các thành quá phức tạp nên tư thiết bị hiện đại, thùng chứa lớn, có chắc chắn và các lỗ ngăn tạp chất là QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG 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 (NH 4)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. II.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.  Sinh học: vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật. Thiết bị: thiết bị gia nhiệt (vỏ áo,...) SVTH: NHÓM 1Trang 19 QUI TRÌNH SẢN XUẤẤT THẠCH DỪA GVHD:NGUYỄỄN THỊ THU SANG Hình 10: Thiết bị gia nhiệt II.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.  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 SVTH: NHÓM 1Trang 20