TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ

Dịch thu được là một hỗn hợp các glucid hòa tan, các sản phẩm phân giải của protein và một lượng lớn các chất lơ lửng như celluloza, protein bị keo tụ, … Phế liệu tách được khi lọc trên

MỤC LỤC

Trang PHẦN I

PHẦN II

PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TẬN DỤNG PHỤ PHẨM

PHẦN III

GIỚI THIỆU MỘT SỐ QUY TRÌNH SẢN XUẤT TẬN DỤNG

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

PHAÀN 1 TOÅNG QUAN

I PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM :

Trong chế biến rau quả, lượng thứ liệu và phế liệu loại ra chiếm một tỉ lệ rất lớn so với khối lượng nguyên liệu rau quả được đưa vào chế biến (ví dụ : chuối thải ra 20% phế liệu, cam, xoài 3050%, dứa 4050%) Các phế thải gồm 2 dạng : dạng rắn (vỏ quả, hạt, cuống lá, …) và dạng lỏng (nước rửa, …) Chúng chứa nhiều chất dinh dưỡng như tinh bột, đường, protein, lipid, vitamin, tinh dầu, … nên là nơi trú ẩn và nguồn thức ăn cho chuột, ruồi, muỗi, gián, và các loại sinh vật gây bệnh khác Ngoài

ra, dưới tác dụng của hệ vi sinh vật tồn tại trong tự nhiên, phế thải rau quả cũng bị phân hủy, gây ô nhiễm cho môi trường Có thể chôn hoặc dùng trực tiếp những phế thải này làm thức ăn gia súc để giảm thiểu tình trạng trên Tuy nhiên, biện pháp tốt nhất là tận dụng các phế thải này chế biến ra các sản phẩm có giá trị sử dụng và giá trị dinh dưỡng cao như cồn, giấm, tinh dầu, pectin, bánh kẹo, thức ăn cho gia súc, phân bón cho cây trồng, … Trong những năm gần đây, nhờ sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, lĩnh vực sử dụng phế thải rau quả đã đạt được nhiều thành tựu mới

II CÁC PHƯƠNG PHÁP TẬN DỤNG PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

II.1 Sử dụng trực tiếp phụ phẩm làm thức ăn gia súc, phân bón

Ví dụ :

 khô maltoza (Người ta nấu bột ngô thành nước huyền phù, rồi thủy phân tinh bột

bằng enzym của malt Dịch thu được là một hỗn hợp các glucid hòa tan, các sản phẩm phân giải của protein và một lượng lớn các chất lơ lửng như celluloza, protein bị keo tụ, … Phế liệu tách được khi lọc trên máy lọc ép là khô maltoza) 

thức ăn gia súc giàu đạm và vitamin  có thể ủ chua, sấy, hoặc làm bánh ép

 Bã chà lần thứ hai trong sản xuất mứt quả, khô và bã trong sản xuất dầu  thức ăn gia súc

II.2 Phương pháp phi sinh học :

Chỉ dùng các hóa chất và các quá trình cơ học mà không sử dụng vi sinh vật hoặc các chế phẩm enzym để biến đổi phụ phẩm thành sản phẩm phù hợp đưa vào sử dụng

Ví dụ :

 Sản xuất dextrin hóa giải : từ phế liệu của các nhà máy sản xuất bánh mì và mì ống, mì sợi : bột rũ bao và bột rơi  rây  acid hóa bằng HCl

II.3 Phương pháp sinh học :

Dùng vi sinh vật để biến đổi phụ phẩm thành sản phẩm phù hợp đưa vào sử dụng

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

Đây là một hướng đi đặc biệt quan trọng và được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực tận dụng phụ phẩm của công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong thời đại công nghệ sinh học phát triển mạnh mẽ như hiện nay

PHẦN 2 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TẬN DỤNG PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

I VI SINH VẬT SỬ DỤNG :

Vì sử dụng các phụ phẩm của nông nghiệp hoặc ngành công nghiệp thực phẩm để làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật – sản xuất các sản phẩm từ vi sinh vật nên vấn đề chọn các giống vi sinh vật thích hợp cho sản xuất công nghiệp là điều cần thiết Trừ khi sản xuất thực phẩm, người ta có thể sử dụng các chủng vi sinh vật dại, còn thì hầu hết các trong các trường hợp khác như sản xuất kháng sinh, vitamin, acid amin, enzym, … người ta đều dùng các biến chủng có các lợi ích sau đây :

 Nâng cao được khả năng sản xuất của các chủng vi sinh vật so với chủng dại hàng chục hay hàng trăm lần Các chủng dại thường chỉ sản xuất các sản phẩm trao đổi chất một lượng cần thiết cho cơ thể, với những lượng ít như vậy nếu chúng ta sản xuất sẽ không kinh tế Đồng thời, các chủng vi sinh vật dại thường có thời gian lên men kéo dài, sinh ra các chất màu hoặc tạo bọt quá nhiều trong quá trình lên men

 Các chủng dại ngoài sản phẩm chính còn sinh ra các sản phẩm phụ, điều đó sẽ tốn nhiều chi phí để tinh khiết chế tạo sản phẩm sau lên men

II NGUYÊN LIỆU :

Môi trường mà chúng ta sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật cần phải chứa các chất mà vi sinh vật có thể đồng hóa được, đồng thời phải đảm bảo các yếu tố cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật Thành phần môi trường trước tiên phải được xác định chính xác trong điều kiện phòng thí nghiệm với các nguyên liệu tinh khiết, sau đó bằng các nguyên liệu công nghiệp nhằm đảm bảo tính thực tiễn và hiệu quả kinh tế Khi tận dụng các phế liệu của công nghệ thực phẩm làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật, người ta chú ý tới các nguồn dinh dưỡng như sau :

II.1 Nguồn Cacbon :

Đây là nguồn cacbon loại thô, ít tinh khiết nên không được sử dụng trong một số lĩnh vực lên men đòi hỏi độ tinh khiết cao như lên men sản xuất vaccin

II.1.1 Rỉ đường

Mật mía hoặc mật củ cải đường không kết tinh được trong quá trình sản xuất đường thường gọi là rỉ đường Tỉ lệ rỉ đường chiếm 3-3.5% trọng lượng của mía Rỉ đường là nguồn cacbon rẻ tiền, phong phú Bên cạnh hàm lượng đường cao, trong rỉ đường còn chứa một lượng đáng kể nitơ, vitamin (Thiamin, riboflavin, acid nicotinic, acid pantotenic, acid folic, pyridoxin, biotin), và các nguyên tố vi lượng (Fe, Al, Ca,

Mg, Cu, Si, …) Tuy nhiên trong rỉ đường cũng chứa một số chất keo, vi sinh vật tạp nhiễm gây bất lợi cho quá trình lên men sau này Vì vậy cần phải xử lý rỉ đường trước khi làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật Thành phần rỉ đường phụ thuộc vào giống mía, điều kiện trồng trọt, phương pháp sản xuất đường, điều kiện bảo quản và vận chuyển rỉ đường

Trong rỉ đường có 15-20% nước và 80-85% chất khô hòa tan Trong chất khô có tới hơn 50% là đường, thường gọi là đường tổng hay đường lên men được, gồm 30-35% đường saccaroza (disaccarit) và 15-20% là đường khử (glucoza, fructoza); còn lại

< 50% chất khô là những chất không phải đường, trong đó có 30-32% là chất hữu cơ và 18-20% là chất vô cơ

Rỉ đường trước khi sử dụng cần phải xử lý để loại các chất độc hại như các kim loại nặng, các chất keo mà vi sinh vật không sử dụng được hoặc hệ vi sinh vật tạp nhiễm có trong rỉ đường

II.1.2 Malt trích ly

Dịch trích ly malt rất thích hợp để nuôi cấy nấm men, nấm mốc và xạ khuẩn, hàm lượng chất khô chiếm 90-92%, trong đó có đường đơn (glucoza, fructoza), đường đôi (saccaroza, maltoza), đường ba (maltotrioza) và dextrin Ngoài ra còn có protein, peptid, acid amin, purin, pirimidin, vitamin Thành phần hóa học của malt trích ly thay đổi theo các loại hoà thảo sử dụng

II.1.3 Tinh bột và dextrin

Có thể sử dụng các phế liệu thực phẩm chứa nhiều tinh bột hoặc dextrin để làm môi trường nuôi cấy

II.1.4 Cellulose

Hiện nay người ta đang xúc tiến rất mạnh công nghệ lên men sử dụng nguyên liệu đầu là celluloza Cho đến nay, người ta chưa thể sử dụng celluloza như là nguồn cacbon trực tiếp Từ celluloza, bằng phương pháp hóa học hoặc enzym phải chuyển thành dịch glucoza, rồi mới dùng dịch glucoza để lên men etanol, butanol, aceton, isopropanol, …

II.1.5 Dầu thực vật (dầu đậu nành, dầu dừa, dầu phộng, dầu hạt bông)

Dầu thực vật thường dùng cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật vừa là nguồn carbon vừa là chất phá bọt Việc cho dầu vào môi trường thường khoảng 0.5% và cho làm nhiều lần

II.2 Nguồn Nitơ

Nguồn nitơ là các muối amon, urea, amoniac, các nguồn nitơ hữu cơ

Cao ngô : Cao ngô là một loại sản phẩm phụ của quá trình chế biến tinh bột từ

ngô, loại cao ngô cô đặc chứa tới 4% nitơ (theo thể tích), trong đó có nhiều acid amin (alanin, arginin, acid glutamic, isoleucin, threonin, valin, phenylalanin, methionin, cystein, …) Vi khuẩn lactic chuyển đa số đường trong cao ngô thành acid lactic

III SẢN PHẨM :

Dùng vi sinh vật để sản xuất ra 3 loại sản phẩm sau :

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

 Các tế bào vi sinh vật ở trạng thái sống (nấm men làm bột nở bánh mì

Saccharomyces Cerevisiae, vi khuẩn Lactobacillus, …) hoặc trạng thái chết

để làm nguồn protein (Candida tropicalis, …)

 Các sản phẩm trao đổi chất sơ cấp (acid amin, vitamin, rượu, acid hữu cơ, … ) và thứ cấp (kháng sinh)

 Các loại enzym dùng trong các quá trình thủy phân, tổng hợp và chuyển hóa

Để thu được sản phẩm mong muốn với hiệu suất cao, cần chú ý hai vấn đề sau :

 Kỹ thuật lên men : nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình lên men như thiết bị, công nghệ…

 Kỹ thuật thu hồi sản phẩm sau lên men và chế biến thành các dạng thương phẩm, nghiên cứu các điều kiện trích ly, tinh chế nhằm thu được các chất có hoạt tính sinh học tinh khiết Nhiều kỹ thuật trong công nghiệp hóa học như lọc, kết tủa, ly tâm, kết tinh, hấp phụ chưng cất, sấy, … đều được sử dụng ở đây Điều khác nhau cần lưu ý tới là các chất có hoạt tính sinh học thường không bền vững với các điều kiện nhiệt độ, pH, và các yếu tố vật lý khác

IV MỘT SỐ SẢN PHẨM QUAN TRỌNG

IV.1 Sản xuất protein

Để đạt được hiệu quả kinh tế cao, các tiêu chuẩn sau đây cần phải được quan tâm :

 Sử dụng nguyên liệu rẻ tiền với thu hoạch cao

 Tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật cao

 Hàm lượng protein ở vi sinh vật cao

 Chất lượng protein cao (hàm lượng và tỉ lệ các acid amin không thay thế)

 Khả năng tiêu hóa cao của protein (protein tách khỏi tế bào thì dễ tiêu hóa hơn)

 Sự an toàn về độc tố

 Những vấn đề kỹ thuật : vi sinh vật phải dễ tách và dễ xử lý Chọn các tế bào lớn như nấm men để dễ tách ra bằng ly tâm, chọn chủng có khả năng chịu nhiệt để giảm chi phí làm nguội, chủng có khả năng đồng hóa đồng thời nhiều nguồn cacbon khác nhau

IV.1.1 Nguyên liệu

Thường quan tâm nhiều đến nguyên liệu hydratcacbon là các phụ phẩm và phế phẩm từ công nghiệp thực phẩm như sau :

 Các sản phẩm chứa saccaroza của công nghiệp chế biến đường (rỉ đường mía, rỉ đường củ cải, bã mía, cặn rỉ đường, nước rửa thô)

 Nước thải của nhà máy sữa còn chứa nhiều lactoza

 Các nguyên liệu chứa tinh bột (bã trong sản xuất tinh bột khoai tây, ngô, mì)

 Các nguyên liệu chứa celluloza (vỏ quả)

Các loại nguyên liệu chứa saccaroza/ mật rỉ… là dạng nguyên liệu lý tưởng nhất cho sản xuất protein đơn bào, vì chúng chứa nhiều yếu tố kích thích sinh trưởng và sản phẩm protein thu được hầu như sạch, không độc

Đối với các loại nguyên liệu chứa tinh bột và celluloza cần phải lưu ý chuyển chúng sang đường Hầu hết các giống nấm men không có chứa enzym xúc tác quá trình này nên phải dùng các giống vi sinh vật khác để tiến hành chuyển tinh bột và celluloza thành đường Sau đó là quá trình đồng hóa đường để tạo sinh khối của nấm men

IV.1.2 Vi sinh vật sử dụng

Nấm men :

Nấm men được dùng để sản xuất protein đơn bào quan trọng nhất là nấm men

Candida Utilis (hay còn gọi là Torula Utilis, Torulapsis Utilis), Candida tropicalis và Saccharomyces Cerevisiae Riêng nấm men bánh mì Saccharomyces Cerevisiae ít được

dùng hơn trong sản xuất protein vì chúng đòi hỏi kỹ thuật cao hơn

Nấm mốc

Nhược điểm chính của nấm men là không có các enzym cellulaza và amylaza, nên khi sử dụng các nguồn nguyên liệu chứa tinh bột và celluloza, ta phải sử dụng các loài nấm mốc Nấm mốc thường sinh trưởng chậm hơn nấm men, nhưng có ưu điểm là rất dễ tách sinh khối và tính tạo hương vị đặc biệt

Trong thực phẩm thường dùng Morchella, cho vị ngon hấp dẫn Tuy nhiên, nuôi

cấy rất tốn kém và dễ bị nhiễm

Hiện nay, nhiều nơi dùng hỗn hợp giống Trichodrma viride và nấm men

Saccharomyces Cerevisiae Ngoài ra còn sử dụng hỗn hợp Trichodrma viride với Candida utilis, giữa Endomycopsis fibuliger và Candida utilis

IV.2 Sản xuất acid amin

Phương pháp sinh tổng hợp acid amin từ vi sinh vật thường cho acid amin ở dạng L – thích hợp cho dinh dưỡng, do đó không bị mất chi phí tách dạng L khỏi dạng

D

Dùng phương pháp lên men trực tiếp để thu acid amin từ các nguyên liệu rẻ

tiền

IV.2.1 Sản xuất acid glutamic và bột ngọt

Nguyên liệu : có đường >10%; urea nồng độ 0.5-2%  gluten ngô,

Vi sinh vật : thuộc những nhóm phân loại rất khác nhau như vikhuẩn

Streptomyces, nấm men và nấm mốc

4.2.2 Sản xuất L-Lizin (dùng bổ sung cho thức ăn gia súc)

Nguyên liệu : glucoza hay mật rỉ chứa 5-10% đường

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

Vi sinh vật : Micrococcus glutamicus

IV.3 Sản xuất enzym

IV.4 Sản xuất các dung môi hữu cơ

IV.4.1 Sản xuất etanol

Nguyên liệu : mật rỉ

Vi sinh vật : nấm men Sacchromyces Cerevisiae

IV.4.2 Sản xuất acetol, butanol

Nguyên liệu : mật rỉ

Vi sinh vật : Clostridium acetobutylicum và Clostridium Sacchrobutylicum (kỵ

khí nghiêm ngặt)

IV.5 Sản xuất các acid hữu cơ

Sản xuất acid citric

Nguyên liệu : rỉ đường

Vi sinh vật : Aspergillus Niger

IV.6 Sản xuất vitamin

Riboflavin

Cabalomin (Vitamin B12)

IV.7 Sản xuất kháng sinh

Kháng sinh gồm 3 loại :

 Các dẫn xuất của acid amin : hadaxidin tạo thành từ glyxin

 Các penicillin và cephalosphorin là các dẫn xuất của peptid

 Các polypeptid như : gramixidin, baxitrixin, polymixin, actinomyxin, valiomyxin, …

Nguyên liệu : nước chiết ngô, hydrol (phế liệu trong sản xuất đường glucoza: Người ta thủy phân sữa tinh bột và thu được sirô, còn từ bán chế phẩm (đường non) sau khi làm sạch và cô đặc người ta kết tinh được glucoza, sau khi tách lấy tinh thể còn lại mật màu vàng Mật này đem đi chế biến thành đường vàng sau khi pha loãng đến 300Br và đường hóa thêm Sau khi ly tâm tách được đường vàng ra khỏi bán chế phẩm 2 sẽ còn lại dịch nước cái là hydrol)…

Vi sinh vật : nấm mốc Penicillium Chrysogenum, Streptomyces aureofaciens,

Cephalosporium, vi khuẩn Bacillus, …

Sản phẩm : biomyxin, penicillin, streptomycin, …

PHẦN 3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ QUY TRÌNH SẢN XUẤT TẬN DỤNG PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP

CHẾ BIẾN RAU QUẢ

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

CHƯƠNG I SẢN XUẤT PECTIN TỪ PHẾ LIỆU RAU QUẢ

I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

I.1 Phế phẩm trong chế biến quả nạc

Phế phẩm trong chế biến nước quả và rượu quả : cặn bã ép và fugat (còn gọi là cặn dễ tách, gồm chất cellulose, pectin và các chất khác nằm ở trạng thái lơ lửng lắng xuống thành cặn)

Trong quả nạc ban đầu, hàm lượng pectin dao động trong giới hạn 0.31.2% Khi ép nước quả, một lượng lớn chất pectin chứa trong thịt quả chuyển vào bã Hàm lượng của pectin trong bã ép của táo chín là 1.341.89%, chanh 2.5%, cam 3.55.5% Lượng chất pectin lớn nhất chứa ở trong cặn bã lắng (fugat) - Số lượng đó phụ thuộc vào dạng, thành phần của quả và phương pháp chế biến chúng Số lượng trung bình của cặn bã tách : quả mận 2 %, dâu tây 2.53%, táo 3%

Bã chà lần thứ hai trong chế biến mứt quả, bột quả,… : khoảng 0.31% lượng quả ban đầu

I.2 Phế phẩm trong chế biến quả có múi (cam, chanh, quýt, bưởi, … )

Là vỏ ngoài, cùi trắng, bã ép, bã chà

II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Hình ảnh quy trình công nghệ :

Thuyết minh quy trình như sau :

Thùng ngâm bằng gỗ sồi 1 với đáy có lưới sàng 2 và ống xoắn ruột gà 3, cho bã quả hay bã ép vào (sau khi đã tách rượu) và ngâm bằng nước tại nhiệt độ 16200C trong 11.5 giờ, tiếp đó người ta rửa bã bằng nước tại nhiệt độ 200C trong thời gian 12 giờ để tách lượng đường còn lại, acid, muối, chất thơm, chất màu Nước rửa có trọng lượng riêng là 1.005 và lớn hơn thì sẽ được tập trung, đem đi cô đặc chân không đến hàm lượng chất khô 15% và sử dụng để làm giấm

Sau khi rửa, tiến hành chiết bằng nước nóng (851000C) với lượng gấp 35 lần bã quả, trong thời gian 3080 phút tùy thuộc vào dạng quả và nhiệt độ của nước Sau đó, dung dịch chứa 0.20.3% pectin được chuyển vào thùng 6 nhờ bơm 4, còn bã thì chuyển vào máy ép 5 để ép Từ thùng 6 dung dịch đi vào thiết bị ly tâm 7, thiết bị lạnh 8 để làm nguội đến 500C và nhờ bơm 9 cho vào bể 10 để xử lý bằng chế phẩm

men của Aspergillus Oryzae tại nhiệt độ 48500C

Khi kết thúc xử lý, dung dịch được đun nóng đến 770C và giữ trong một thời gian tại nhiệt độ đó để phá hủy enzym, sau đó cho chúng vào tháp chứa than 11 để lọc qua than hoạt tính với mục đích tách mùi vị của quả và khử màu Sau đó, người ta lọc dung dịch qua lọc amiăng và cô đặc trong thiết bị chân không 12 để thu được chất chiết với hàm lượng chất khô 5052%, dịch cô đó đưa vào thùng 14 nhờ bơm 13

Trong thùng chứa, người ta đun nóng dịch chiết đến 46500C, rót vào chai và thanh trùng tại nhiệt độ 750C trong 30 phút, sau đó làm nguội chai có chất chiết đến nhiệt độ bình thường

Cùi quả, bã ép sau khi được khử đắng và tách hạt bằng cách rửa trong nước luân lưu, đem xay nhỏ Thủy phân pectin có chứa trong hỗn hợp bằng dung dịch acid clohydric loãng ở nhiệt độ 90 – 950C, với thời gian 3 – 5h Quá trình thủy phân kết thúc khi độ khô của dung dịch đạt 2% (trong đó pectin chiếm 0.7 – 1.0%) Lọc lấy dung dịch rồi cô đặc đến độ khô 10%, thu được chế phẩm pectin, với hàm lượng 3.5 – 5.0%, đem bảo quản để nấu mứt

Để thu được pectin ở dạng bột, người ta đông tụ dung dịch pectin lỏng bằng cồn ethylic 95% V rồi lọc để tách pectin khỏi hỗn hợp rượu – nước Kết tủa pectin được rửa lại bằng cồn 95%V, đem sấy chân không ở nhiệt độ 60 – 700C, đến khi thủy phần còn lại 3 – 4%, nghiền nhỏ rồi đóng bao

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

CHƯƠNG II SẢN XUẤT ENZYME TỪ PHẾ LIỆU RAU QUẢ

I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU :

Những enzyme chủ yếu được sản xuất từ trái cây là bromelin từ trái dứa, papain từ trái đu đủ và ficin từ trái sung (trái vả) Trong quá trình sản xuất các loại sản phẩm xuất phát từ các loại trái cây nêu trên, một lượng tương đối lớn phế liệu được thải bỏ, lượng phế liệu này có thể được dùng để sản xuất ra các chế phẩm enzyme phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp

II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ :

Trong nội dung bài báo cáo, chúng em xin trình bày chủ yếu về việc tận dụng phế liệu trong sản xuất các sản phẩm từ dứa để sản xuất chế phẩm enzyme Bromelin Phế thải trong chế biến dứa gồm hai đầu quả, vỏ, lõi, mắt, miếng vụn được loại ra khi chế biến dứa nước đường, bã dứa sau khi ép trong chế biến nước dứa Các phế thải nói trên có thể tận dụng để sản xuất cồn, rượu vang dứa, giấm, acid citric, chế phẩm Bromelin, thức ăn cho gia súc, phân bón cho cây trồng

Sản xuất chế phẩm Bromelin

Bromelin là nhóm enzyme thủy phân protein, có trong các bộ phận của cây dứa Bromelin còn có những hoạt tính sinh học khác nên những nó được sử dụng trong nấu nướng, trong công nghiệp thực phẩm mà còn được nghiên cứu sử dụng trong y học và trong những ngành khác

Trong cây, lá, quả, chồi ngọn của dứa đều có chứa bromelin nhưng hoạt lực tăng dần từ trên xuống dưới (theo vị trí cây dứa và trên quả dứa) và từ trong ra ngoài (đối với quả) Để chiết rút bromelin, phế liệu được nghiền nhỏ rồi ép lấy dịch dứa, sau đó cho (NH4)2SO4 hay cho acetone để kết tủa enzyme Rửa sạch kết tủa, sấy nhẹ ở nhiệt độ 50 – 60oC cho đến khô, ta thu được chế phẩm bromelin

II.1 Tổng quan về dứa :

Cây dứa thuộc họ bromeliaceae (lớp Đơn tử điệp) Các giống hiện trồng đa số

thuộc loài Ananas Comosus có nguồn gốc từ Nam Mỹ Ở nước ta hiện chỉ có Ananas

Comosa

Trong quả dứa chín chứa trung bình 80 – 86% nước, 10 – 18% carbohydrat, 2 – 3% protein, 0.3% tro, 0.03 – 0.6% sắc tố, 0.1 – 1.6% acid hữu cơ (trong đó 87% là acid

Cây dứa sau khi thu hoạch thì thân và lá có thể được sử dụng làm giấy, phân bón hoặc lấy sợi để dệt

Ngoài ra, có thể trích bromelin từ thân cây dứa (trung bình 378 lít nước ép rút từ thân cây dứa có thể thu được 3.6kg bromelin) hoặc trích ly vitamin C có rất nhiều ở chùm lá non của ngọn Các phụ phẩm của cây dứa còn được dùng trong chăn nuôi Ngọn quả dứa, các lá tươi hoặc khô hay toàn bộ thân cây dứa sau khi thu hoạch có thể xay thành bột tương đối giàu chất dinh dưỡng, làm thức ăn cho gia súc

Sự phân bố tổng lượng protein ở các phần khác nhau của quả :

Khi quả trưởng thành thì sự phân bố tổng lượng protein trong quả dứa như sau :

Thịt quả Vỏ Lá chồi Cuống Lõi Chồi

Sự phân bố tổng hoạt tính của enzyme bromelin ở các phần khác nhau của quả dứa :

Khi quả trưởng thành, sự phân bố tổng hoạt tính của enzyme bromelin ở các phần khác nhau của quả như sau :

Thịt quả Vỏ Lá chồi Cuống Lõi Chồi

Như vậy, khi trưởng thành, enzyme bromelin có ở tất cả các bộ phận của quả và tổng hoạt tính của enzyme bromelin cao nhất ở thịt quả và thấp nhất là ở cuống

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

II.2 Quy trình công nghệ :

Bã

Nhiệt độ sấy : 50 – 60oC

Phế liệu dứa

acetone, ethanol

Trong quá trình thu nhận và tinh sạch enzyme Bromelin, người ta có thể sử dụng các phương pháp khác nhau như phương pháp tủa, phương pháp hấp phụ và phương pháp siêu lọc Trong nội dung bài báo cáo, chúng em xin trình bày phương pháp tủa Phương pháp tủa bao gồm tủa bằng muối sulfat amon, tủa bằng cồn và tủa bằng acetone

- Tủa bằng muối sulfat amon :

Cho muối sulfat amon (532g) từ từ vào dung dịch nước dứa sau ly tâm (1 lít), vừa cho vừa khuấy đều (dung dịch đạt độ bão hòa sulfat amon là 70%), để yên ở nhiệt độ phòng 10 – 15 phút, sau đó ly tâm với tốc độ 6000 vòng/phút trong 5 phút, thu nhận tủa

- Tủa bằng cồn :

Cho cồn 96o (đã được làm lạnh) theo tỷ lệ 4 : 1, trộn đều, để ở 0oC trong 3 – 4 giờ

Ly tâm với tốc độ 6000 vòng/phút trong 5 phút, rửa tủa bằng aceton, thu nhận tủa

- Tủa bằng acetone :

Thêm một thể tích acetone đã được làm lạnh vào một thể tích dịch sau ly tâm Để một giờ ở 0 – 4oC Ly tâm 6000 vòng/phút trong 5 phút, loại bỏ tủa, thêm 2 thể tích aceton lạnh vào, để 1 giờ ở 0 – 4oC, ly tâm thu tủa, rửa tủa bằng acetone lạnh

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

CHƯƠNG III SẢN XUẤT RƯỢU TỪ PHẾ LIỆU RAU QUẢ

I ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUYÊN LIỆU :

Nguyên liệu trong sản xuất rượu phải là nguyên liệu có chứa nhiều tinh bột hoặc đường Phế phẩm trong công nghệ chế biến rau quả dùng trong sản xuất rượu có thể là vỏ của các loại quả (như vỏ dứa), hoặc bã ép nếu còn nhiều đường (như bã ép táo, nho,…), hay trong công nghệ chế biến các loại thực phẩm từ tinh bột (như trong công nghệ sản xuất các sản phẩm từ khoai tây)… Ngoài ra, nếu xếp công nghệ chế biến mía thuộc công nghệ chế biến rau quả thì một lượng lớn mật rỉ là nguồn phế liệu để sản xuất rượu

II MỘT SỐ NGUỒN NGUYÊN LIỆU :

II.1 Sử dụng phế liệu mật rỉ sản xuất cồn :

Đường mía thô gồm hai hợp phần : các tinh thể đường saccharose và mật bao bọc phía ngoài có chứa các đường, các chất phi đường và các chất màu

Đường thô được tinh luyện, ly tâm, lắng trong, làm sạch bằng phương pháp carbonate (lắng trong bằng vôi) cho bão hòa CO2, rồi lọc và sulfit hóa Sau đó dịch đã làm sạch được cô trong thiết bị chân không, sau đó dịch đường non I được ly tâm để cho đường trắng, còn cặn có màu được qua xử lý ba lần để thu đường loại II, loại III và loại IV, cuối cùng là rỉ đường

 Thành phần rỉ đường :

Rỉ đường mía thu được khi chế biến đường thô là một hỗn hợp phức tạp có chứa các đường lên men, các chất hữu cơ, chất có chứa Nitơ cũng như các hợp chất vô cơ Phương pháp lắng trong quyết định thành phần của rỉ đường Nhưng trung bình thành phần rỉ đường từ tinh chế đường thô có : 25 – 40% saccharose, 12 – 30% đường khử, 0.3 – 0.5% Nitơ

Acid aconitic chiếm phần lớn chất phi đường hữu cơ của rỉ đường, vào khoảng 5% Các chất khử gồm có glucose, fructose, đôi khi có rafinosse cũng như các chất không lên men được Các chất khử này là caramel và melanoidine Cá chất khử không lên men được có thể chiếm 1.7% trong lượng rỉ đường

Như đã biết, lượng chất không lên men được trong rỉ đường sẽ tăng lên do ảnh hưởng của nhiệt độ cao khi xử lý mía Ví dụ, có tới 10% chất khử của rỉ đường là do có mặt các sản phẩm phân giải của đường – hydrrometyl – fufurol, acid formic, acid levulic

 Sử dụng rỉ đường :

Về cơ bản rỉ đường mía được dùng làm nguyên liệu trong công nghiệp lên men để sản xuất rượu, rượu Rum, các dung môi aceton và butanol, nấm men, acid citric, lactic, aconitic và glycerin Rỉ đường cũng được dùng một phần làm thức ăn gia súc

 Chế biến rỉ đường mía thành rượu :

Hàm lượng chất Nitơ trong rỉ đường sẽ gây ảnh hưởng xấu tới quá trình lên men Để nuôi cấy nấm men cần thêm vào thành phần rỉ đường mía các chất dinh dưỡng như amon sulfate 0.8% và supephotphate 1% theo khối lượng rỉ đường lên men

 Sản xuất Rum từ rỉ đường :

Từ rỉ đường mía và cả từ nước mía ép người ta đã sản xuất ra Rum

Rum là loại đồ uống có độ rượu cao, có mùi thơm dễ chịu Giá thành Rum chế từ rỉ đường thấp hơn chế từ nước mía ép Ngoài ra nó còn có vị và hương đặc trưng hơn, chu kỳ sản xuất ngắn hơn Để sản xuất Rum, quan trọng nhất là tỷ lệ đường so với tro của rỉ đường Người ta đã tính toán tỷ lệ tốt nhất là lượng đường/tro phải là 6.5/1 hoặc lớn hơn

Để chuẩn bị nguyên liệu, rỉ đường được pha loãng đến nồng độ 55% chất khô, thanh trùng bằng các đun đến 80oC , thêm amon sulfate cùng bã rượu và đưa hàm lượng đường lên men được đến 12 – 14%

Để sản xuất Rum người ta dùng nấm men Sizosacaromyces ( 5 – 10% so với

dung lượng nguyên liệu) Lên men tiến hành ở 25 – 27oC, trong thiết bị lên men kín Ngay sau khi hàm lượng đường trong dịch lên men giảm xuống còn 5.5 – 6g/100ml, thì

cho vi khuẩn Butylic Granulobacter vào ( 2 – 3% thể tích dịch) và giữ nhiệt độ lên

men ở 29 – 30oC trong suốt 4 ngày

Dịch lên men có chứa 4.8 – 5.8% rượu, tách lấy nấm men và cất trên thiết bị cất có tháp tinh chế, thiết bị ngưng tụ hồi lưu và thiết bị làm lạnh Rượu Rum thô có độ đậm đặc 60% được pha loãng bằng nước cất đến 50%, rồi được chuyển vào thùng gỗ sồi và bảo quản trong 4 năm trong kho có nhiệt độ 18 – 23oC để cho ngấu

Rum đã ngấu được trộn vào bể trộn, pha loãng bằng nước cất đến độ đặc 45% rồi pha màu, lọc và đóng chai

II.2 Sử dụng bã trong sản xuất tinh bột khoai tây để sản xuất rượu :

Trong khoai tây có chứa 2.0 – 2.5% hợp chất Nitơ Khi hàm lượng tinh bột giảm và đặc biệt là trong khoai tây còn non, hàm lượng chất chứa Nitơ tăng lên khá cao Trong thành phần các hợp chất Nitơ có khoảng 60% Nitơ protein và 40% Nitơ amit và Nitơ amin

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

Trong dịch chiết tế bào có chứa đường chủ yếu là saccharose và glucose chiếm từ 0.5 – 0.7% trọng lượng khoai tây Khi bảo quản dài ngày lượng đường trong khoai tây đôi khi đạt tới 5 – 7%

Phế liệu trong sản xuất tinh bột khoai tây còn chứa một lượng tinh bột đáng kể nên được tận dụng bằng cách xây dựng nhà máy liên hợp chế biến tổng hợp khoai tây thành tinh bột và rượu Tuy nhiên, chế biến thành rượu từ các phế liệu giàu tinh bột phải thêm hạt bù cho lượng tinh bột đã lấy đi

Theo quy trình này, từ khoai tây người ta tách lấy khoảng 50% tinh bột và người

ta thu được sản phẩm hàng hóa dưới dạng tinh bột ướt hoặc tinh bột khô Trong bã phế liệu còn chứa nhiều tinh bột sẽ cùng với dịch tế bào được đưa vào chế biến tiếp thành rượu và thu nấm men gia súc, amylase của nấm mốc hoặc biomixin

Khi chế biến liên hợp như vậy sẽ tận dụng được tinh bột (từ 82 – 95%) và cả các chất khô hòa tan của khoai tây, mà các nhà máy chuyên sản xuất tinh bột không tận dụng được

Sau đây xin trình bày một quy trình sản xuất rượu chuối

SẢN XUẤT RƯỢU CHUỐI TỪ PHẾ LIỆU CHUỐI

I Tổng quan :

Chuối là loại cây ăn quả có giá trị dinh dưỡng và sử dụng rất cao Quả chuối có thể dùng để ăn tươi hay làm các loại thực phẩm chế biến như làm mứt, sấy khô đóng hộp, kem, rượu vang,…

Khi chế biến các sản phẩm đồ hộp chuối, có các dạng phế liệu sau đây :

- Vỏ chuối : chiếm khoảng 40% so với lượng chuối đưa vào chế biến

- Khúc chuối loại ra trong quá trình cắt khúc khi chế biến đồ hộp chuối nước đường, chiếm tới 20 – 30% so với khối lượng chuối đã bóc vỏ

- Khi chế biến nước chuối, quá trình chà loại bã ra chiếm khoảng 10 – 20% phế liệu (tùy theo tính chất của nguyên liệu chuối và tùy theo đặc tính kỹ thuật của máy chà)

Người ta có thể sử dụng vỏ chuối làm phân bón hoặc làm thức ăn gia súc

Sử dụng khúc chuối phối hợp với chuối quả để chế biến nước chuối hay mứt chuối nhuyễn

Khúc chuối loại ra khi cắt và bã chuối loại ra ở máy chà còn có thể đem làm rượu hoặc làm dấm

Quy trình làm rượu chuối như sau :

Chuối mẩu đem xé tơi hay chà mịn, trộn lẫn với bã chuối ở nhà máy chà Pha loãng bằng nước sạch và điều chỉnh hỗn hợp sao cho độ khô từ 13 – 15%, pH khoảng

4 – 4.5

Đun sôi hỗn hợp trong 10 – 15 phút để diệt các vi sinh vật Để nguội xuống 32 – 37oC rồi pha dịch men rượu vào Khi độ khô của dung dịch cho lên men còn 4 – 5%, đem chưng cất và tinh chế ta được rượu trắng với độ rượu tùy theo yêu cầu

Cứ 100kg phế liệu ruột chuối thu được khoảng 20 lít rượu 40o

II Quy trình công nghệ :

Dịch men

http://elib.ntt.edu.vn/

NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

CHƯƠNG IV SẢN XUẤT GIẤM TỪ PHẾ LIỆU RAU QUẢ

I TỔNG QUAN :

Phế liệu các loại quả có chứa đường thu được sau khi sản xuất mứt, nước quả, quả muối chua, quả khô…mà còn chứa một lượng đường không dưới 8% thì có thể dùng để sản xuất giấm

Các phế liệu này không thể chế biến ngay trong thời kỳ nhà máy đang sản xuất các mặt hàng chính nên người ta thường sấy khô chúng (đến độ ẩm không quá 8%) rồi bảo quản trong các bao hoặc thùng

Có thể bảo quản phế liệu (bã) trong các thùng, hộp hoặc bể có cho thêm nấm men khi điều kiện không khí thâm nhập khó khăn Trong trường hợp này, rượu và acid carbonic tạo ra do sự lên men đường bởi nấm men là yếu tố bảo quản

Bã trong các thùng, hộp, bể được nén chặt bằng cách dầm nén, hoặc cho các tấm gỗ, rồi tưới lên dịch canh trường nấm men với lượng 2 – 3 lít trên 100kg bã Người

ta sản xuất nấm men ở dạng canh trường thuần khiết, cũng như người ta dùng nấm men khỏe lấy từ vang non Thời gian lên men bã là 6 – 7 ngày Bã đã lên men có thể bảo quản được 2 – 3 tháng

Việc sản xuất giấm từ các phế liệu, gồm các giai đoạn sau : chiết rút chất hòa tan từ phế liệu và chuẩn bị dịch để lên men, thanh trùng dịch lên men, cho lên men nhờ nấm men để thu rượu, thanh trùng rượu, điều chế giấm từ rượu, tàng trữ, pha trộn và thanh trùng giấm

Chiết rút đường từ các phế liệu bằng cách dùng nước nóng (80 – 900C) để trích

ly

Tùy thuộc da ïng phế liệu đem chế biến mà người ta dùng tỷ lệ nước trên 1 phần purê quả như sau :

Phế liệu khô của nho 3 – 4 Phế liệu khô của táo 6 – 7

Sau đây giới thiệu một quy trình sản xuất giấm từ phế liệu theo công nghệ của Nga :

Sau 8 – 14 giờ trích ly phế liệu, dịch trích ly cho chảy vào thùng, còn khối cặn bã được đem ép; nước ép thu được đem trộn với dịch trích ly đầu (tỷ lệ 1:1) và được đưa đi thanh trùng trong thiết bị trao đổi nhiệt Ở trong thiết bị đun nóng làm việc liên tục, dịch được đun đến 850C trong 2 – 3 phút, sau đó để nguội xuống 250C và đưa đi lên men trong các thùng có dung tích 500 lít hoặc trong thùng hình nón dung tích 500 –

700 decalit có nắp kín Nấm men cái đã chuẩn bị từ trước được cho vào thùng với

lượng 2% so với thể tích dịch trích ly chứa trong thùng Nhiệt độ lên men giữ ở giới hạn 18 – 250C, thời gian lên men khoảng 6 – 7 ngày Rượu đã lên men được để lắng hoặc được rót giạn lấy rượu rồi cho chảy vào thùng chứa Để làm trong rượu vang, người ta cho vào thùng keo tannin và gelatin hoặc tannin và casein, sau đó giữ trong kho lạnh có nhiệt độ 10 – 120C tỏng 3 tháng

Việc chế hóa rượu thành giấm được làm ở trong các thùng gỗ sồi dung tích 150 – 300 lít, chứa đầy phoi bào gỗ hoặc lõi ngô đặt nằm ngang thành nhiều lớp

Hỗn hợp được thông khí qua lỗ có đường kính 3cm ở phía trước và phía sau thùng Từ hỗn hợp rượu đã thanh trùng, người ta tính toán và pha rượu như thế nào để đạt được tổng nồng độ acid và rượu là 9 – 10%, sau đó người ta cho vào thùng đến 1/3 dung tích rồi cho giống vi khuẩn acetic hoạt động (từ 2 – 4 ngày) vào thùng với khoảng 25 lít cho 100 lít hỗn hợp Nhiệt độ luôn giữ ở 25 – 350C Khi dịch trong thùng đạt được độ acid 8 – 9% (qua 8 – 15 ngày) thì rút lấy dịch giấm ra và lại thêm lượng rượu mới vào thùng Hàm lượng rượu trong giấm lấy ra không được lớn hơn 1%

Mỗi ngày, mỗi thùng như thế có thể cho hiệu suất khoảng 0.08 – 0.14kg acid acetic trên 100kg dịch lên men,hoặc 1.1 – 2.8 lít giấm 5% trên 100kg dịch để lên men

Giấm thành phẩm được rót vào các chai thủy tinh hoặc các thùng sạch và được tàng trữ không dưới 2 tháng, sau đó đem lọc và pha (để có nồng độ từ 5 đến 9%) rồi đóng chai và thanh trùng ở 65 – 700C trong 20 – 30 phút

Khi chế biến 1 tấn phế liệu của táo, lê và các quả khác (thu được khi sản xuất quả muối chua, nước quả, mứt) có lượng đường 8 – 10% sẽ thu lượng giấm 5% là 612 – 765 lít

Từ phế liệu của quả nho có chứa 15 – 20 đường sẽ thu được 1139 – 1530 lít giấm trên 1 tấn phế liệu