Thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1 - BÀI 6: THẠCH DỪA ĐÓNG LY NHỰA ppsx

Do đó công nghệ chế tạo vật liệu plastic cùng với công nghệ bao bì plastic đã phát triển nhanh, đa dạng, phong phú về chủng loại; bao bì đạt tính năng cao trong chứa đựng, bảo quản các l

BÀI 6:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

THẠCH DỪA ĐÓNG LY NHỰA

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:

Giúp sinh viên làm quen trực tiếp với nguyên liệu, các công đoạn trong công nghệ sản xuất thạch dừa đóng ly nhựa

1 Bao bì thực phẩm:

¾ Định nghĩa:

Bao bì là vật chứa đựng, bao bọc thực phẩm thành đơn vị để bán Bao bì có thể bao gồm nhiều lớp bao bọc, có thể phủ kín hoàn toàn hay chỉ bao bọc một phần sản phẩm

Bao bì phải đảm bảo chất lượng cho sản phẩm, có thể phân phối, lưu kho, kiểm tra và thương mại…một cách thuận lợi

¾ Chức năng:

- Đảm bảo số lượng và chất lượng

- Thông tin, giới thiệu sản phẩm, thu hút người tiêu dùng

- Thuận lợi trong phân phối, lưu kho, quản lý, tiêu dùng

¾ Phân loại:

Người ta có thể phân loại bao bì thực phẩm dựa theo: loại thực phẩm; tính năng kỹ thuật của bao bì; vật liệu bao bì nhưng thường người ta vẫn hay phân loại theo vật liệu của bao

bì Dựa theo sự phân loại này ta có các dạng bao bì sau:

- Giấy bìa cứng, bìa carton gợn sóng

- Thủy tinh

- Thép tráng thiếc

- Nhôm

- Các loại plastic nhựa nhiệt dẻo

- Màng ghép nhiều loại vật liệu

2 Bao bì plastic

Nguyên liệu sản xuất plastic là nguồn hydrocarbon từ dầu hỏa, được tách trong quá trình lọc dầu Với trữ lượng dầu hỏa từ quặng mỏ rất lớn nên nguồn hydrocarbon cũng vô cùng phong phú, gí thành thấp Do đó công nghệ chế tạo vật liệu plastic cùng với công nghệ bao

bì plastic đã phát triển nhanh, đa dạng, phong phú về chủng loại; bao bì đạt tính năng cao trong chứa đựng, bảo quản các loại thực phẩm Bao bì plastic thường không mùi, không vị, có loại có thể đạt độ mềm dẻo, áp suất bề mặt thực phẩm khi được tạo nên độ chân không cao trong trường hợp sản phẩm cần bảo quản trong chân không, cũng có loại bao bì đạt độ cứng vững cao, chống va chạm cơ học hiệu quả, chống thấm khí hơi do đó đảm bảo được áp lực cao bên trong môi trường chứa thục phẩm Bao bì plastic có thể trong suốt nhìn thấy rõ sản phẩm bên trong, hoặc có thể mờ đục, che khuất hoàn toàn ánh sáng để bảo vệ thực phẩm; bên cạnh đó, có loại có thể chịu được nhiệt độ thanh trùng hoặc nhiệt độ lạnh đông thâm độ Các loại bao bì plastic được in ấn nhãn hiệu dễ dàng, đạt được độ mỹ quan yêu cầu Ngoài ra, tính chất nổi bật hơn cả là bao bì plastic nhẹ hơn tất cả các loại vật liệu bao

bì khác, rất thuận tiện trong phân phối, chuyên chở

¾ Một số loại plastic:

Dạng homopolyme:PE (polyethylene): LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE; PP

(polypropylene) ; OPP (oriented polypropylene); PET (polyethyleneglycol therephthalate);

PS (polystyrene); OPS (oriented polystyrene); EPS (foamed polystyrene); PVC (polyvinyl

chloride); PVDC (polyvinylidene chloride); PA (polyamide); PVA (poly vinylacetat); PC

(polycarbonate)

Dạng copolyme:EVA (ethylene + vinylacetat); EVOH (ethylene + vinylalcohol); EAA

(ethylene + axit acrylic); EBA (ethylene + butylacrylate); EMA (ethylene + methylacrylate);

EMAA (ethylene + axit methylacrylic)

Trong thực phẩm thường dùng các loại bao bì plastic ở dạng homopolyme sau:

• PE:

PE được phân làm 3 nhóm chính sau:

LDPE LLDPE HDPE

Đặc điểm:

- Tỷ trọng 0.91 – 0.925

g/cm3

- Trong nhưng có ánh hơi

mờ, độ bóng bề mặt khá cao

- Bị kéo dãn và dễ bị đứt

dưới tác dụng lực

- Tính chịu nhiệt:

tnc = 930C

tmin = -570C

thàn = 100- 1100 C

- Khả năng chống lại các

tác nhân:

- Tỷ trọng 0.91 – 0.92 g/cm3

- Trong hơi mờ, độ bóng bề mặt cao, tính mềm dẻo cao

- Ít bị giãn, khó đứt

- Tính chịu nhiệt:

tnc = 95- 1800 C

tmin = -570C

thàn = 120- 1500 C

- Tỷ trọng 0.941 – 0.965 g/cm3

- Trong mờ, mức độ mềm dẻo kém hơn LDPE và LLDPE, tính cứng vững cao

- Có tính chất cơ lý cao nhất so LDPE và LLDPE

- Tính chịu nhiệt:

tnc = 1210C

tmin = -460C

thàn = 140- 1800 C

ƒ Chống thấm nước tốt

ƒ Chống thấm các khí

O2, CO2, N2 và hơi nước

kém

ƒ Chống thấm dầu mỡ

kém

ƒ Bền đối với axit, kiềm,

muối vô cơ

ƒ Bị hư hỏng trong dung

môi hữu cơ

- Khả năng in ấn trên bao

bì kém

- Khi bị chiếu xạ thì trở

nên vàng, trong suốt, cứng

giòn hơn

Ứng dụng:

- Dùng làm bao bì thủy sản

- Dùng làm lớp trong cùng

của bao bì nhiều lớp

ƒ Chống thấm các khí

O2, CO2, N2 và hơi nước cao hơn LDPE

ƒ Chống thấm dầu mỡ được cải thiện hơn

ƒ Bền đối với axit, kiềm, muối vô cơ

ƒ Bị hư hỏng trong dung môi hữu cơ

- Khả năng in ấn trên bao

bì cao hơn LDPE

- Dùng làm bao bì thủy sản

- Dùng làm lớp trong cùng của bao bì nhiều lớp hoặc làm lớp ngoài cùng để chống thấm nước cho các loại bao bì giấy

ƒ Chống thấm các khí

O2, CO2, N2 và hơi nước cao hơn 2 loại trên

ƒ Chống thấm dầu mỡ được cải thiện hơn

ƒ Bền đối với axit, kiềm, muối vô cơ

ƒ Bị hư hỏng trong dung môi hữu cơ

- Khả năng in ấn trên bao

bì kém

- Dùng làm bao bì thủy sản

- Dùng làm lớp trong cùng của bao bì nhiều lớp, tạo hình dạng các ly chén, lọ bình chứa các loại vật phẩm cần thanh trùng

• PP

Tỷ trọng 0.885 – 0.905 g/cm3

tnc = 132 - 1490C

tmin = -180C

thàn = 1400 C

- Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như

PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi Đặc biệt khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ

- Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ

- Chịu được nhiệt độ cao hơn 1000C Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao bì PP (1400C), cao so với PE

- Có thể gây chảy hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng

- Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác

Ứng dụng:

- Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm, không yêu cầu chống oxy hóa một cách nghiêm ngặt

- Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn

- PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ xé rách để mở bao

bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì

• OPP:

Tỷ trọng 0.902 – 0.907 g/cm3

tnc = 140 - 1460C

tmin = -500C

thàn = 1500 C

- OPP chính là sản phẩm của quá trình định hường lại PP bằng cách kéo giãn theo phương ngang (vuông góc với chiều dọc) Do đó OPP không bị giãn dài dưới tác dụng của lực kéo, luôn được chế tạo dạng màng

- Rất bền cơ học, nhưng bị xé rách dễ dàng khi đã có một vết đứt nhỏ, trong suốt, độ bóng bề mặt cao hơn PP

- Khả năng chống thấm dầu mỡ rất tốt; bền hóa học với muối, axit, kiềm, muối vô cơ,

bị hư hỏng trong dung môi hữu cơ

Ứng dụng:

Dùng làm lớp màng ngoài cùng của bao bì ghép dạng túi vì có tính chịu nhiệt, bền cơ học, chống thấm khí, hơi nước tốt và dễ xé rách

• PA:

Tỷ trọng 1.13 g/cm3

tmax = 2200C

tmin = -730C

- Màng có tính mềm dẻo cao, trong suốt

- Không bền cơ học, bị giãn dưới lực kéo

- Tính chống thấm nước và hơi nước rất kém (so với bao bì plastic), tính chống thấm dầu mỡ kém

- Bền hóa học với muối, axit, kiềm, muối vô cơ, hư hỏng trong dung môi hữu cơ

- Chống thấm các khí rất tốt

Ứng dụng:

- Làm màng co bọc thực phẩm để chờ tiêu thụ trong một thời gian ngắn

- Màng bọc trong lò vi ba

- Ghép ngoài với màng PE tạo các bao bì dạng túi để đựng các thủy sản lạnh hút chân không

• PET:

Tỷ trọng 1.38 – 1.41 g/cm3

tmax = 2250C

tmin = -700C

thàn = 900 C

- Là loại nhựa cứng trong suốt, dạng màng có tính mềm dẻo

- Có độ bền cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu đựng sự mài mòn cao, có độ cứng vững cao

- Trơ với môi trường thực phẩm

- Chống thấm khí CO2, O2 tốt hơn các loại polyelefin

- Màng PET luôn luôn được phủ một lớp plastic khác bên ngoài để có thể hàn dán nhiệt ghép mí bao bì, thường dùng là PVDC nhằm đồng thời làm tăng tính chống thấm hơi nước và khí O2, hoặc cũng có thể dùng lớp phủ PE nhằm để hàn dán nhiệt tốt

- Không bị hư hỏng bởi dung môi hữu cơ

- Chống thấm dầu, mỡ rất cao

Ứng dụng:

- Làm chai lọ đựng nước giải khát có gas

- Túi đựng thực phẩm khô cần chống oxy hóa

• PS

Tỷ trọng 1.05 – 1.06 g/cm3

tnc = 1000C

tmin = -700C

thàn = 180 - 2000 C

- Là loại nhựa cứng trong suốt, không có mùi vị, cháy cho ngọn lửa không ổn định

- Không màu và dễ tạo màu, hình thức đẹp, dễ gia công bằng phương pháp ép và ép phun

- Hòa tan trong cacbua hydro thơm, cacbua hydro clo hóa, este, ceton; không hòa tan trong cacbua hydro mạch thẳng, rượu thấp (rượu có độ rượu thấp), ete, phenol, axit acetic và nướcc

- Bền vững trong các dung dịch kiềm, axit sulfuric, photphoric và boric với bất kì nồng độ nào Bền với axit clohydric 10 - 36%, axit acetic 1- 29%, axit formic 1-90% và các axit hữu cơ khác Ngoài ra PS cũng bền với xăng, dầu thảo mộc và dung dịch muối Axit nitric đậm đặc và các chất chống oxy hóa khác sẽ phá hủy PS

- Tính chất cơ học của PS phụ thuộc vào mức độ trùng hợp PS có trọng lượng phân tử thấp rất dòn và có độ bền kéo thấp Trọng lượng phân tử tăng lên thì độ bền cơ và nhiệt tăng, độ dòn giảm đi Nếu vượt quá mức độ trùng hợp nhất định thì tính chất cơ học lại giảm Giới hạn bền kéo sẽ giảm nếu nhiệt độ tăng lên Độ giãn dài tương đối sẽ bắt đầu tăng khi đạt tới nhiệt độ 800C, vượt quá nhiệt độ này PS sẽ trở lên mềm và dính như cao

su

Ứng dụng:

- Làm chén, khay đựng thức ăn dạng trong hoặc bọt xốp đục

- Làm vật chêm xốp chống va chạm cơ học

1 Quy trình công nghệ sản xuất thạch dừa thô

cặn

Bổ sung dinh dưỡng

Thanh trùng

Lên men Chỉnh PH

Tách khối cellulose Làm nguội

Nước dừa giaø

Thạch dừa thô

Đường SA, DAP

10 – 15 phút

2 Giải thích quy trình:

2.1 Giống:

• Vi khuẩn acetobacter xylinum:

ƒ Đặc điểm

- 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

- A.xylinum là loại vi khuẩn dài khoảng 2 m, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi, có khả năng tạo váng hemicellulose khá dày, bắt màu với thuốc nhuộm Iod và H2SO4

- A.xylinum sinh trưởng ở pH < 5 to = 28-32oC và có thể tích luỹ 4.5% acid acetic Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong quá trình hoạt động của vi khuẩn, nhưng khi chúng vượt quá mức cho phép, chúng sẽ quay ngược trở lại làm ức chế hoạt động của vi khuẩn

ƒ Sinh lý, sinh hoá

- 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

• Chuẩn bị giống để sản xuất:

- Giống Acetobacter xylinum được nuôi trong môi trường thạch nghiêng, thành phần gồm:

SA 8g DAP 2g Saccharose 20g Agar 20g Nước dừa 1l

- Các ống nghiệm chứa môi trường thanh trùng ở 1210C trong 20 phút

- Cấy giống , để trong tủ ấm 3- 4 ngày

- Tiến hành nhân giống, có thể qua 1 cấp hoăc hai cấp hoặc nhiều hơn tuỳ theo qui mô sản xuất Thành phần môi trường nhân giống như trên nhưng không có Agar gọi là môi trường dịch thể Môi trường được khử trùng ở 1000 C trong 30 phút Để nguội đến 300C, cấy giống theo tỉ lệ 10% Lắc hay sục khí trong thời gian 18- 20 giờ Sau đó giống được đưa vào sản xuất

2.2 Giải thích quy trình:

Bước 1:Chuẩn bị môi trường:

- Nước dừa già được thu nhận ở các nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy Thành phần gồm: đường, protein, dầu béo, khoáng ,vitamin…hoà tan và một số tạp chất khác

- Dùng vải lọc để loại bỏ tạp chất.Vải lọc được cố định trên rổ lọc.Dịch nước dừa sau khi lọc được thu vào thùng chứa Cặn trên vải lọc được tách ra ngoài

- Bổ sung dinh dưỡng: SA, (NH4)2HPO4, đường glucose là nguồn cung cấp Nitơ, khoáng… tao môi trường tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp sản phẩm

- Môi trường sau khi bổ sung dinh dưỡng được thanh trùng bằng cách đun sôi khoảng 10- 15’ để tiêu diệt các vi sinh vật có trong môi trường Sau đó làm nguội

- Dùng acid acetic 40% chỉnh về pH = 3 - 3,5, chỉnh nhiệt độ đến 28-310C (pH, nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men)

Bước 2: Lên men

Đổ môi trường vào các dụng cụ, cấy giống theo tỷ lệ 1:10 Đậy thau, chậu bằng vải mỏng hoặc giấy báo Giữ nhiệt độ phòng ở 28-31oC trong vòng 48 giờ Trong thời gian này tránh khuấy động môi trường để tránh ảnh hưởng đến lớp thạch đang hình thành

Bước 3: Thu nhận và hoàn thiện sản phẩm

Dùng vợt đề vớt khối cellulose ra khỏi dịch lên men Sau đó rửa khối cellulose bằng nước lạnh

2.3 Cơ chế tạo thành sản phẩm:

- Ở điều kiện tối ưu, 1lit nước dừa (chứa khoảng 110g saccharose) sẽ tạo thành khoảng 483g thạch dừa thô, chưa qua xử lý với độ ẩm khoảng 96-98%

- Quá trình hình thành cellulose được nhà bác học Muhlethaler sử dụng kính hiển vi điện tử để nghiên cứu và cho rằng: Đầu tiên các tế bào vi khuẩn sẽ tiết ra chất nhầy bao bọc xung quanh chúng, tiếp đó là sự hình thành các sợi cellulose được polime hoá từ các đơn phân glucose ở vị trí α-1,6 dưới tác dụng của enzym có trong bao nhầy Các sợi này ngày càng dày lên và được kết nối với nhau tạo thành lớp cellulose bên trong bao nhầy Lớp cellulose này sau đó được thoát ra khỏi tế bào hoàn toàn

- Dung dịch môi trường ban đầu có dạng huyền phù mịn, chuyển sang dạng rời rạc, sau đó kết lại thành khối lớn hơn dạng gel chứa các tế bào vi khuẩn trong đó Bộ khung của gel là mạng lướI cellulose với thành phần chủ yếu là nước Nó được hình thành ở mức tối đa chỉ 30 phút sau khi có sự tiếp xúc giữa vi khuẩn Acetobacterium xylium với glucose và oxy