Quy trình công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp hóa giải

Cơ sở khoa học của phương pháp sản xuất nước tương lên men là lợi dụng hệenzym của vi sinh vật phát triển trên nguyên liệu giàu đạm nuôi chúng để rồi thuỷphân protein có trong nguyên liệ

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 Tổng quan về cây lạc [2, 3, 4, 9]

1.1 Giới thiệu về cây lạc ( Arachis hypogaea )

Hình 2.1 Hình ảnh và cấu tạo của quả lạc

Phân loại khoa học:

Giới (regnum): Plantae

Ngành (divisio): Magnoliophyta

Lớp (class): Magnoliopsida

Bộ(Ordo): Fabales

Họ(familia): Fabaceae

Phân họ(subfamilia): Faboideae

Tông (tribus): Aeschynomeneae

Chi (genus): Arachis

Loài (species): A hypogaea

Lạc, còn được gọi là đậu phộng (danh pháp khoa học: Arachis hypogaea), là một

loài cây thực phẩm thuộc họ Đậu có nguồn gốc tại Nam Mỹ Lịch sử trồng lạc ở ViệtNam hiện nay chưa được xác minh rõ ràng Nếu căn cứ tên gọi mà xét đoán thì danhtừ “lạc” có thể là do từ Hán “lạc hoa sinh”, người Trung Quốc gọi cây lạc là lạc hoasinh, như vậy có thể lạc từ Trung Quốc nhập vào nước ta khoảng thế kỷ XVII-XVIII Lạc có 2 loại: loại 3-4 tháng và 6-8 tháng Hạt lạc có nhiều hình dạng khác nhau:tròn, bầu dục… Về màu sắc cũng khác nhau như đỏ tím, đỏ nâu nhạt, nâu… Hạt lạc có 3bộ phận là vỏ lụa, tử diệp và phôi Vỏ lụa rất mỏng, ở ngoài cùng, bao lấy tử diệp vàphôi, khi sấy khô để nguội, vỏ dễ tách ra khỏi tử diệp Tử diệp gồm 2 phiến có màutrắng sữa hoặc trắng ngà Phôi gồm 3 phần: phôi mầm, phôi lá, phôi rễ

Hạt đậu phộng là nguồn thực phẩm vừa cung cấp đạm vừa cung cấp dầu

Người ta chia quả đậu phộng làm 2 loại: loại quả to và loại quả nhỏ Loại quả tocó chiều dày 12mm, loại nhỏ bé hơn 12mm, kích thước hạt: dài 10 ÷ 20mm, rộng vàdày 7,5 ÷ 13mm

Khối lượng 1.000 hạt nặng khoảng 400 ÷ 750gram

Vỏ quả chiếm 25 ÷ 28%, vỏ hạt chiếm 3 ÷ 4% khối lượng quả

Giá trị kinh tế của cây lạc: Cây lạc là loại cây có giá trị dinh dưỡng cao, đượctrồng để làm thực phẩm, nguyên liệu chế biến công nghiệp và làm thức ăn trong chănnuôi Trung bình trong hạt lạc có: protein (20-37.2%), lipid (40-55%), hydratcarbon (6-22%), cenllulose (1.2-4.9%), Tro (1.8-4.6%) [8]

1.2 Thành phần hóa học của lạc

Bảng 2.1 Thành phần hoá học của lạc [3]

Thành phần Tử diệp

(%)

Vỏ quả(%)

Vỏ lụa(%)

Phôi(%)

Hạt bóc vỏlụa khử dầu(%)

Bột lạc khửdầu (%)

Thành phần hoá học của lạc có thể thay đổi phụ thuộc vào giống, vào sự biếnđộng của các điều kiện khí hậu giữa các năm, vào vị trí hạt ở quả, các yếu tố khôngbình thường như sâu, bệnh cũng ảnh hưởng đến thành phần hoá học của cây lạc Trong một thời gian, người ta chỉ chú ý đến dầu trong hạt lạc mà chưa chú ý đếnprotein khá cao trong hạt và trong các bộ phận khác của cây lạc Tình trạng thiếuprotein hiện nay trên thế giới đòi hỏi phải nghiên cứu sử dụng toàn diện loại cây này Protein thô trong hạt lạc khá cao, chủ yếu do 2 globulin (arachin và conarachin)hợp thành (95%) Conarachin hơn hẳn arachin về dinh dưỡng và có hàm lượngmethionin nhiều gấp 3 lần Trong protein hạt lạc có 2/3 arachin và 1/3 conarachin.Protein của hạt lạc nghèo 4 loại acid amin cần thiết là lysine, tryptophan, methioninevà threonine

Thành phần dầu lạc gồm chủ yếu là acid béo chưa no (chiếm khoảng 80%), cònlại khoảng 20% là acid béo no Các loại acid béo không no bao gồm: acid oleic (50-70%), acid linoleic (13-20%)… Các loại acid béo no bao gồm: acid palmitic (6-111%),acid stearic (2-6%)… [2]

Lạc là thức ăn giàu vitamin nhóm B (ngoại trừ B12) (bảng 2.3), như thiamin (B1),riboflavin (B 2), acid pantotenin (B3), B6, acid nicotinic (PP) Giá trị chính của lạc làgiàu vitamin PP (100g lạc đủ cung cấp nhu cầu vitamin PP hàng ngày cho 1 ngườilớn)

Như vậy, lạc là một loại thức ăn giàu lipid, nhiều protein và vitamin Lạc cóhương và mùi vị đặc biệt, vị ngọt điển hình và mùi thơm nhẹ được tạo nên bởi đườngvà một số chất hữu cơ bay hơi (acetaldehyde, acetone, methanol, ethanol, 2-buthanol…)

Bảng 2.2 Hàm lượng các acid amin trong 100 g lạc hạt [1]

Tên acid amin Hàm lượng các acid amin trong

100 g lạc hạt (mg)

Bảng 2.3 Hàm lượng một số vitamin trong 100 g lạc hạt [1]

Vitamin Hàm lượng vitamin trong 100 g

1.3 Khô dầu lạc

Khô dầu lạc là bã thu được trong quá trình ép lạc ở các nhà máy sản xuất dầu.Khô dầu lạc có hàm lượng đạm cao (bảng 2.4) là môi trường thuận lợi cho sự hoạtđộng của nhiều vi sinh vật Để tiện lợi cho việc sử dụng và bảo quản, khô dầu cầnđược xử lý sơ bộ ngay sau khi vừa ép ra Khô dầu lạc thường được ép thành bánh cứngkhoảng 1kg có hàm ẩm thấp để tiện lợi cho quá trình bảo quản và vận chuyển

Bảng 2.4 Thành phần của khô lạc [2]

Thành phần Cả vỏ Khô lạc Nhân

Bảng 2.5 Hàm lượng acid amin trong khô lạc [2]

Acid amin Hàm lượng (g/1 kg khô lạc)

2 Tổng quan về nước tương [7, 17, 27]

Nước tương là một loại nước chấm dùng làm gia vị có hàm lượng đạm và nồngđộ muối tương đối cao Mặc dù có nhiều tên gọi khác nhau như xì dầu, tàu vị yểu,Magi…nhưng chúng đều được sản xuất chủ yếu bằng 2 phương pháp lên men và hoágiải, nguồn nguyên liệu giàu đạm chủ yếu là các hạt có dầu

Cơ sở khoa học của phương pháp sản xuất nước tương lên men là lợi dụng hệenzym của vi sinh vật phát triển trên nguyên liệu giàu đạm nuôi chúng để rồi thuỷphân protein có trong nguyên liệu thành nước tương Do vậy, trong quá trình sản xuấtphải nuôi mốc cho tốt để tạo ra nhiều enzym thủy phân triệt để protein trong nguyênliệu, nâng cao hiệu suất thủy phân protein của nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm

Cơ sở khoa học của phương pháp sản xuất nước tương hoá giải là dùng hoá chấtđể thuỷ phân protein của nguyên liệu thành nước tương Do vậy, trong quá trình thủyphân đảm bảo tốt các điều kiện nhiệt độ, thời gian để phản ứng tiến hành triệt để

2.1 Khái quát tình hình sản xuất nước tương ở trên thế giới và ở Việt Nam

Nước tương đã nhanh chóng trở thành loại nước chấm phổ biến không chỉ tronghầu hết các món ăn Trung Hoa mà còn trong rất nhiều các món ăn Phương Tây nhưragu, hamburger và các món salad

Ở Trung Quốc, nước tương là một loại nước chấm phổ biến và thường được sửdụng nhất Sản lượng nước tương tiêu thụ và số nhà máy sản xuất nước tương luôntăng theo từng năm Sản lượng nước tương tiêu thụ lên tới 5 triệu tấn vào năm 2001.Hiện nay, Trung Quốc có hơn 4000 nhà sản xuất nước tương

Vào thế kỉ thứ 7, nước tương được du nhập vào Nhật Bản và được gọi là yu” Nhưng đến thế kỉ 17 mới được sản xuất rộng rãi với số lượng lớn và vận chuyểnđến các nước Châu Á và Châu Âu Tuy nhiên, cho đến năm 1959, công nghệ sản xuấtnước tương mới được nghiên cứu dưới góc độ khoa học Kết quả là đã có sự thay đổitoàn bộ về công nghệ, máy móc và thiết bị Nhật có khoảng 1600 nhà sản xuất nướctương (năm 2000) trong đó có 5 nhà sản xuất nước tương lớn và chi phối thị trường nộiđịa nước này Lượng nước tương sản xuất năm 2001 là 1000 triệu l/năm

“sho-Bảng 2.6 Sản lượng nước tương các loại của Nhật và 2001 [16]

Loại nướctương

2001Sản lượng (l) %Đặc biệta 533 740 000 52

Loại thường 46 711 000 4.5Những loại

Ở Việt Nam, theo một số thống kê, cả nước hiện có tổng lượng sản xuất khoảng

100 triệu lít/năm, trong đó riêng thành phố Hồ Chí Minh sản xuất khoảng 65-70 triệulít và có khoảng 50 nhà sản xuất nước tương

2.2 Giới thiệu một số quy trình sản xuất nước tương

2.2.2.1 Phương pháp hoá giải:

Quy trình công nghệ

Hình 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất nước tương bằng phương

pháp hóa giải

Bánh dầuTách tạp chấtNghiền Thủy phânTrung hòaLọc thô

Lắng trongLọc tinhPha chếĐóng góiBao bì

Khô dầu được tách tạp chất, sau đó được đem đi nghiền nhỏ khoảng 0.5 – 1 mm.Cho 70 kg bánh dầu đã được nghiền nhỏ vào 60 kg HCl 35% và khoảng 50 – 70 l nướcvào nồi thủy phân chịu acid, rồi đậy nắp kín thiết bị Sau đó tiến hành đun ở nhiệt độ

1200 -1300C trong 5 – 8 giờ, và làm nguội xuống còn 70 – 800C, ta được dịch thủyphân Sau đó bơm dịch thủy phân qua thùng trung hòa, dùng Na2CO3 trung hòa để pHsản phẩm đạt pH=4.5 – 5 Sau trung hòa, bơm dịch qua hệ thống lọc thô để tách bãlọc Dung dich lọc được bơm qua thùng thanh trùng Tại đây có thể thêm muối vào đểsản phẩm có độ mặn mong muốn, nhiệt độ thanh trùng từ 90 – 970C trong 15 phút.Dung dịch này sau khi thanh trùng được bơm sang bể lắng khoảng 3 ngày, sau đódung dịch sẽ được bơm qua thiết bị lọc rồi vào thiết bị phối chế Người ta sẽ bổ sungphụ gia để điều chỉnh vị phù hợp với yêu cầu của từng loại sản phẩm Pha chế xong,nước chấm sẽ được cho vào chai và đóng nắp, dán nhãn tạo thành sản phẩm hoànchỉnh

Ưu điểm của phương pháp hoá giải:

Rẻ và nhanh

Hiệu suất thủy phân protein cao

Sản phẩm tạo ra giàu acid amin

Mùi vị nước tương phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng tại Việt Namhiện nay

Nhược điểm của phương pháp hóa giải:

Chi phí năng lượng và thiết bị cao do phải chịu nhiệt và chịu ăn mòn.Việc sử dụng HCl đặc gây độc hại và gây ô nhiễm môi trường

Do nhiệt độ cao và nồng độ acid đặc nên một số acid amin bị phá hủy trongquá trình thủy phân Các acid amin chứa S bị mất 10-30% Các acid amin chứa nhóm–OH bị phân hủy một phần Trp bị phân hủy hoàn toàn và Thr, Ser, Met, Cys bị phânhủy một phần

Khi nồng độ HCl cao và nhiệt độ cao thường xảy ra phản ứng giữa Cl- hoặcHCl với glycerol có trong chất béo, sinh độc tố 3-MCPD Bộ y tế Việt Nam quy địnhnồng độ tối đa cho phép của 3-MCPD trong sản phẩm nước tương là 1mg/kg.

Về nguyên tắc, có thể sử dụng kiềm để thủy phân thay cho acid Ví dụ như sửdụng tác nhân thủy phân là NaOH, nồng độ 4-8 N, nhiệt độ 100-110oC, thời gian 24-

36 giờ Tuy nhiên, nếu thủy phân trong điều kiện này thì Trp được bảo toàn nhưng xảy

ra hiện tượng racemic hoá Sản phẩm thủy phân là hỗn hợp racemic D,L-amino acid,làm giảm giá trị dinh dưỡng Ngoài ra còn xảy ra sự oxi hoá một số acid amin khác Vìvậy trong sản xuất nước tương, người ta ít khi dùng kiềm để thuỷ phân protein

2.2.2.2 Phương pháp lên men bằng vi sinh vật:

Quy trình công nghệ (hình 2.3)

Thuyết minh quy trình công nghệ

 Nghiền : nhằm mục đích chuẩn bị cho quá trình phối trộn và hấp Khô đậu

nành được nghiền nhỏ để khi phối trộn, nước thấm đều hơn, khi hấpnguyên liệu chín đều hơn, tránh hiện tượng trong sống ngoài chín Ngoài

ra nghiền còn nhằm mục đích tăng diện tích phát triển của nấm mốc vàkhả năng xúc tác của enzym khi thuỷ phân Kích thước nguyên liệu saunghiền 0,5 – 1 mm

 Phối trộn nguyên liệu : nhằm mục đích chuẩn bị cho quá trình hấp và

nuôi mốc Khô đậu nành, bột mì, nước được phân bố đều trong hỗn hợp.Bột mì là nguồn tinh bột cho nấm mốc sử dụng làm nguồn thức ăn để sinhtrưởng và phát triển Nước có tác dụng làm cho nguyên liệu có độ ẩmthích hợp cho sự phát triển của nấm mốc

 Hấp : nhằm mục đích chuẩn bị chất dinh dưỡng cung cấp cho quá trình

nuôi mốc Hấp làm chín tinh bột, làm protein bị biến tính Đây là nguồnthức ăn cho nấm mốc phát triển

 Cấy giống : nhằm mục đích chuẩn bị cho quá trình nuôi mốc Nguồn

mốc giống sẽ được trộn đều trong nguyên liệu

NghiềnPhối trộnHấpCấy giốngNuôi mốc

Lọc lần 1Phối trộnThanh trùng

Chai

Nước tương

Hình 2.3 Quy trình công nghệ sản xuất nước tương bằng phương

pháp lên men

 Nuôi mốc (Tạo koji) : nhằm mục đích khai thác, tạo điều kiện cho nấm

mốc phát triển đều trên môi trường nuôi cấy để hình thành các hệ enzymcần thiết (đặc biệt là enzym protease và amylase) có hoạt lực cao, có khảnăng thủy phân protein và tinh bột đạt hiệu suất cao

 Thủy phân : nhằm mục đích chế biến, tạo pH thích hợp cho enzyme

protease và amylase của nấm mốc hoạt động, quá trình thủy phân làmbiến đổi sâu sắc thành phần nguyên liệu theo hướng tạo ra sản phẩm lànước tương

 Lọc : nhằm mục đích khai thác, loại bỏ khô đậu phộng để thu được nước

tương thành phẩm

 Trích ly bã lọc : nhằm mục đích khai thác, trích ly phần nước tương còn

sót lại trong khô đậu nành sau khi qua quá trình lọc

 Phối trộn nước tương: nhằm mục đích hoàn thiện, tạo ra các sảnphẩm nước tương với chất lượng khác nhau phụ thuộc vào tỉ lệ phối trộn

 Thanh trùng : nhằm mục đích bảo quản, tiêu diệt vi sinh vật, kéo dài thời

gian bảo quản sản phẩm Nhiệt độ thanh trùng: 90 – 95 0C, thời gianthanh trùng: 15 phút

 Điều hương –vị: nhằm mục đích hoàn thiện, tạo hương vị phù hợp với

người tiêu dùng cho nước tương thành phẩm

 Lắng: nhằm mục đích hoàn thiện, tách các chất không tan ra khỏi nước

tương thành phẩm

 Rót chai : nhằm mục đích bảo quản: tránh sự tiếp xúc của sản phẩm với

môi trường bên ngoài và hoàn thiện: tạo sản phẩm có hình dạng, mẫu mãđẹp, thu hút người tiêu dùng

Đặc điểm của phương pháp lên men bằng vi sinh vật là:

Nước tương được sản xuất bằng phương pháp lên men do không có phản ứng sinh

ra Glycerin và không sử dụng axit HCl nên không tạo thành 3-MCDP

Tuy nhiên cần quan tâm đến độc tố Aflatoxin cũng là tác nhân gây bệnh ung thư

như 3-MCPD Aflatoxin được sinh ra từ nấm Aspergillus flavus lẩn trong nấm Aspergillus oryzae lên men tạo thành nước tương Mặt khác nước tương sản xuất từ

phương pháp lên men thời gian kéo dài, hiệu suất thủy phân thấp và mùi vị khác sovới phương pháp hoá giải Sản phẩm thủy phân protein là hỗn hợp gồm protein,pepton, peptide, acid amin Các sản phẩm này thường khó bảo quản, do trong sảnphẩm có nhiều enzym khác gây nên sự biến đổi chất lượng Vì vậy, cần phải có biệnpháp ức chế enzyme hay thanh trùng sản phẩm khi đã thuỷ phân đạt yêu cầu

Để rút ngắn thời gian và ổn định chất lượng sản phẩm thì nên sử dụng chế phẩmenzym thay thế cho phương pháp lên men bằng vi sinh vật

2.2.2.3 Phương pháp sử dụng enzym và enzym kết hợp với acid:

Quy trình công nghệ (hình 2.4)

Phương pháp enzym có ưu điểm là điều kiện thủy phân ôn hòa, hoàn toàn khôngsử dụng hoá chất, không làm biến đổi thành phần acid amin ban đầu, nhưng hiệu suấtthủy phân tối đa chỉ đạt khoảng 70% [27] Để khắc phục nhược điểm này, người ta sửdụng kết hợp thủy phân bằng acid và thủy phân bằng chế phẩm enzym

Việc sử dụng kết hợp acid và enzym đã giảm thiểu sử dụng hoá chất độc hại,giảm thiểu ô nhiễm môi trường, rút ngắn thời gian và có thể sản xuất trên hệ thốngthiết bị sẵn có

Hình 2.4 Quy trình công nghệ sản xuất nước tương bằng enzym kết

hợp với axit

Bánh dầuTách tạp chấtNghiền Thanh trùngChỉnh pHThủy phân 1Thủy phân 2

Tạ

p

EnzymO3khan

Lắng trongLọc tinhPha chếĐóng góiBao bì

Thành phẩm

CặnPhụ gia

Để nguộiTrung hòa

HClO3khan

Na2CO3

2.2.2.4 Phương pháp vi sinh vật kết hợp enzyme:

Quy trình công nghệ

Bánh dầuNghiềnPhối trộnHấpCấy giốngNuôi mốc

Lọc lần 1Phối trộnThanh trùng

Nước muối

BãEnzym

Hình 2.5 Quy trình công nghệ sản xuất nước tương bằng vi sinh vật

kết hợp enzym

2.2.2.5 So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp sản xuất nước tương hiện nay:

Bảng 2.7 So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp sản xuất nước

Không an toàn,chứa 3-MCPD;

1,3-DCP

-Chi phí hoáchất rẻ-Thời gian ngắn

Tiêu hao nănglượng, ăn mòn thiết

bị, ô nhiễm môitrườngKiềm Tác nhân thủy

phân là NaOH

Tạo D-aminoacid,Lysinoalanin

-Chi phí hoáchất rẻ-Thời gian ngắn

Tiêu hao nănglượng, ăn mòn thiết

bị

Vi sinh

Tác nhân thủyphân là vi sinhvật

An toàn Ít tiêu hao năng

lượng

Diện tích nhàxưởng lớn, thờigian kéo dài

Vi sinh +

enzyme

Tác nhân thủyphân là vi sinhvật và enzyme

An toàn

-Rút ngắn thờigian so với lênmen truyềnthống

An toàn, mùi vị cóthể điều chỉnh

-Giảm 80% nănglượng so vớiphương pháphóa học-Thời gian ngắn

Sử dụng nhiều loạienzyme, chi phícao, hiệu suất tối

An toàn, Mùi vịkhông khác biệt

-Giảm 70% nănglượng so vớiphương pháphóa học -Thủy phân trên85% protein

Chi phí enzyme caohơn hoá chất