Quy trình công nghệ sản xuất thạch dừa

Quy trình công nghệ sản xuất thạch dừa, Quy trình công nghệ sản xuất thạch dừa, Quy trình công nghệ sản xuất thạch dừa, Quy trình công nghệ sản xuất thạch dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO VI SINH THỰC PHẨM

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THẠCH DỪA

Nội dung

I Giới thiệu

II Thành phần và nguyên liệu

1 Sơ lược thành phần nước dừa - ứng dụng

2 Nguyên liệu sản xuất thạch dừa

III Vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa

1 Đặc điểm giống vi khuẩn acetobacter

2 Phân loại vi khuẩn acetobacter

3 Phân lập

4 Giống acetobacter xylinum

IV Quy trình công nghệ

1 Chuẩn bị giống

2 Sản xuất

V Kiểm tra chất lựong thạch dừa

1 Kiểm tra sản phẩm thô

2 Kiểm tra sản phẩm chế biến

I GIỚI THIỆU.

- Thạch dừa được hình thành từ quá trình lên men của nước dừa cứng cạy (già gần tới khô) cùng con khuẩn Acetobacter Xylinum làm thành các màng phôi bầy nhầy kết tinh nhau để polymer hóa thành phức của Hemicullose

- Hiện nay trên thế giới những nước trồng dừa và sản xuất các sản phẩm từ dừanhiều nhất như: Philippin, Indonesia, Malaysia, Ấn Độ, Việt Nam…vấn đề đangđược quan tâm là lượng nước dừa hằng năm thải ra từ các nhà máy cơm dừa nạosấy là rất lớn và đó là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trầmtrọng Việc tận dụng nước dừa già vào sản xuất là nhu cầu cấp thiết để giải quyếtvấn đề môi trường và làm tăng giá trị sử dụng của dừa Trong số các thành tựu đạtđược, thì vấn đề sử dụng nước dừa già để sản xuất thạch dừa là một hướng giảiquyết hiệu quả và có nhiều triển vọng

- Thạch dừa (Nata de coco) được tạo thành bởi sự lên men vi khuẩn Acetobacterxylinum trong môi trường nước dừa già và nước cốt dừa Thạch dừa là sản phẩmtrắng trong như thạch agar, hơi dai, có bản chất hoá học là polysaccharide nênkhông có giá trị dinh dưỡng cao, nhưng có đặc tính kích thích nhu động ruột làmcho việc điều hoà bài tiết được tốt hơn Chế phẩm từ dừa này còn có tác dụngphòng 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 triểnđang gia tăng rất nhanh Thạch dừa -loại thực phẩm chứa ít năng lượng và có giátrị cảm quan cao- là một phương thuốc thần diệu để giảm nguy cơ mắc bệnh béophì

II THÀNH PHẦN VÀ NGUYÊN LIỆU.

1 Sơ lược thành phần nước dừa- Ứng dụng

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 loãng

Bảng 2 : Thành phần hoá học của nước dừa

Tỉ trọng

4.712.080.023.121.52.93.00.010.043.73.40.550.741.02

Bảng 3 : Các vitamin có trong nước dừa

30.0520.0640.030.00001

Bảng 4 : Các acid amin có trong nước dừa.

(% khối lượng/ amin tổng số)1

14.512.754.184.514.123.62.832.412.051.230.911.17

2 Nguyên liệu sản xuất thạch dừa.

Nước dừa 100%

Đường 10%

DAP (dihydrogen ammonium photphat) hoạt sunfat 0,5%

Acit acit acetic đậm đặc 0,1 -0,8%

Giống 10%

III VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT THẠCH DỪA.

1 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 (t0, thành phần môi trường nuôicấy) mà các vi khuẩn acetobacter có thể sinh ra các tế bào có hình tháikhác 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 cacbonkhác nhau 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 thànhváng thay đổi tuỳ loại:

o Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc

o Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc.

o Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo.

o Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã.

o Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành

váng không chắc chắn

 Acetobacter có khả năng đồng hoá muối (NH4)+ và phân giải pepton.Một số loài đòi hỏi một số acid amin nhất định như acid pantothenic vàcác chất khoáng K, Mg, Ca, Fe, P, S …ở dạng muối vô cơ, hữu cơ hoặchợp chất hữu cơ Do đó 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 actobacter

 Ngoài khả năng oxy hoá ethanol thành acid acetic, một số loàiacetobacter còn tổng hợp được vit B1, vit B2, oxy hoá sorbit thànhđường sorbose (dùng trong công nghiệp sản xuất vit C)…

2/ Phân loại vi khuẩn Acetobacter

- Đến nay đã có nhiều tác giả đề cập đến vấn đề phân loại các loài vi khuẩn

trông giống Acetobacter, nhưng đáng chú ý nhất là bảng phân loại

Acetobacter của J-Frateur-1950 Sau đây là một số loài quan trọng nhất:

 Acetobacter schutzenbachii: trực khuẩn khá dài, tạo thành ván dày, và

không bền vững, có khả năng tích luỹ trong môi trường đến 11.5%acidacetic do đó thường được sử dụng để làm giấm theo phương pháp nhanh(phương pháp 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 sốchất sinh trưởng như acid para aminopenzoic, acid panthoteric, acidnicotinic

 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 hoặcphình to ra Tạo ra váng rất dày trên môi trường dịch thể Có thể pháttriển được có nồng độ rượu cao (10%-12%) và làm tích luỹ đến 9.5%acid acetic Thường được dùng trong công nghiệp chuyển rượu vangthành giấm (phương pháp của Pháp) Phát triển thích hợp ở nhiệt độ 25-

30oC

 Acetobater xylinum: trực khuẩn không di động, tạo thành váng nhăn và

khá dày.Váng có chứa hemicellulose nên khi gặp H2SO4 và thuốcnhuộm Iod sẽ bắt màu xanh.Có thể tích luỹ 4.5% acid acetic trong môitrường Thường gặp loài vi khuẩn này cùng với nấm men trong “nấmchè”, còn gọilà “thuỷ hoài sâm”, một loại sản phẩm giải khát bổ dưỡngtheo cách làm của nghười Trung Hoa Đó là một loại nước chua có vịthơm dùng để pha nuớc giải khát trong các gia đình người Trung Hoa,trên mặt nước có một váng vi sinh vật dày được nuôi sống bằng nướcchè và đường

 Acetobacter aceti: Trực khuẩn ngắn, không di động, thường xếp thành

từng chuỗi dài Váng cùa vi khuẩn bắt đầu màu vàng khi nhuộm bằngthuốc nhuộm Iod, chúng có thể phát triển trong môi trường có nồng độrượu khá cao 11% và có thể tích luỹ đến 6% acid acetic trong môitrường, phát triển thích hợp nhất ở nhiệt độ 34oC

 Acetobacter pasteurianum: hình dạng tương tự như loại trên nhưng

váng vi khuẩn có dạng khô và nhăn nheo, váng bắt màu xanh khi nhuộmvới thuốc Iod

3/ Phân lập

- Vi khuẩn Acetobacter có thể được phân lập từ giấm, rượu, bia, hoa quả,

chuối chín, váng giấm Ví dụ: muốn phân lập vi khuẩn acetobacter từkhông khí, người ta pha rượu thành dung dịch 5-6% (hoặc theo kinhnghiệm dân gian, chỉ cần lấy một phần rượu hoà với 7 phần nước lã, đựng

trong cốc miệng rộng, giữ ở tủ ấm 30OC trong 2-3 ngày Rượu sẽ đục vàtrên bề mặt xuất hiện một váng mỏng Lấy váng mỏng này pha loãng ra, vàphân 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

◊ Do những ưu điểm vượt trội của chủng Acetobacter xylinum đã được nêu ở trên nên Acetobacter xylinum đựoc ứng dụng trong sản xuất thạch

dừa

4/ Giống Acetobacter xylinum:

a/ 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 2μm, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành

chuỗi, có khả năng tạo váng hemicellulose khá dày, bắt màu với thuốcnhuộm Iod và H2SO4

Vi khuẩn acetobacter có bao nhầy tạo bởi cenllulo

- A.xylinum sinh trưởng ở pH < 5 to = 28-32oC và có thể tích luỹ 4.5% acidacetic

- 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

Xylos Corporation’s core technology is new and clearly unique The

Company’s core technology is based on a biosynthesized form of

cellulose This type of cellulose, synthesized by the bacterium

Acetobacter xylinum, has distinct advantages over traditional sources of cellulose and also possesses special characteristics not found in synthetic polymeric material

b/ Sinh lý, sinh hoá

- A.xylinum hấp thụ đường glucose từ môi trường nuôi cấy Trong tế bào vikhuẩn, glucose này sẽ kết hợp với acid béo tạo thành một tiền chất nằm trênmàng 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 polisaccharidekhông tan trong nước mà tan trong môi trường kiềm Đó cũng là thành phầnchính của màng tế bào thực vật

- Polysaccharide của vi sinh vật thường được tích tụ đáng kể trong các môitrường 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% trọnglượng khô của tế bào

- Tất cả các oligo và polysaccharide được tổng hợp bằng cách kéo dài chuỗisaccharide có trước nhờ vào việc thêm vào đơn vị monosaccharide Đơn vịmonosaccharide được thêm vào tham gia phản ứng ở dạng nucleotide,monosaccharide được hoạt hoá thường là dẫn xuất của các uridindiphosphat (UDP-X) nhưng đôi khi cũng với các nucleotide, purin và cácpirimidin khác

- Sự tổng hợp diễn ra theo các phản ứng sau:

IV QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.

1/ Chuẩn bị giống.

 Giống Acetobacter xylinum được nuôi trong môi trường thạch nghiêng,

thành phần gồm:

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

 Các ống nghiệm chứa môi trường thanh trùng ở 121C 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 tuỳtheo qui mô sản xuất Thành phần môi trường nhân giống như trên nhưngkhông có Agar gọi là môi trường dịch thể Môi trường được khử trùng ở100C trong 30 Để nguội đến 30C, cấy giống theo tỉ lệ 10% Lắc haysục khí trong thời gian 18- 20 giờ Sau đó giống được đưa vào sản xuất

2/ Sản xuất.

a Chuẩn bị dụng:

- Thau, xô, chậu để chế biến

- Vại, lu, phi để chứa nước dừa lên men

- Lưới mùng khu ủ nước dừa để tránh côn trùng

2 Môi trường: trong quá trình sản xuất thạch dừa, nhà sản xuất thường sừ

dụng 3 môi trường: môi trường sản xuất, môi trường giữ giống và môitrường nhân giống

 Môi trường sản xuất: thường là môi trường lỏng, gổm có môi trường

nước dừa già, môi trường nước cốt dừa, môi trường hỗn hợp và môitrường cao thịt

 Môi trường nước dừa già:

- Nước dửa già:10 lit

 Môi trường nước cốt dừa:

- Dừa nạo : 250g vắt thành 10 lit nước cốt

- Nuớc dừa già: 10 lit

- Nước cốt dừa: 0.4 lit

- pH: 3-3.5(chỉnh bằng acid acetic 40%), môi trường được thanh trùngbằng cách đun sôi nhẹ trong thời gian 15-20 phút).

 Môi trường giữ giống: thường là môi trường thạch pepton- cao thịt.

Môi trường cao thịt được bổ sung 2% agar, nấu cho tan hoàn toàn, sau đóphân phối vào các ống nghiệm, thanh trùng ở 121oC trong thời gian 20phút rồi chỉnh pH 3-3.5 bằng acid acetic nồng độ 40% lúc môi trườngchưa kịp đặc, sau đó để nguội cho môi trường đặt lại Môi trường đặc nàydùng để phân lập và giữ giống

 Môi trường nhân giống: thường là môi trường nước dừa già có bổ sung

muối dinh dưỡng

c Quy trình sản xuất.

Công nghệ sản xuất thạch dừa.

d Thuyết minh quy trình công nghệ.

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.Dịchnước dừa sau khi lọc được thu vào thùng chứa Cặn trên vải lọc đượctách ra ngoài

Bổ sung dinh dưỡng: SA,(NH4)2HPO4, đường glucose là nguồn cungcấp Nitơ, khoáng… tao môi trường tối ưu cho quá trình sinh tổng hợpsản phẩm

Môi trường sau khi bổ sung dinh dưỡng được thanh trùng bằng cáchđun 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 31C (pH, nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men)

28-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 khốicellulose bằng nước lạnh.

Dùng máy cắt để cắt khối cellulose tạo các miếng nhỏ, đều đặn

Ngâm sản phẩm trong dung dịch Na2CO3 3-5% trong 10’ để trung hoàacid acetic còn sót bên trong thạch Sau đó xả lại bằng nước lạnh

Đun sôi để làm trong sản phẩm và tao độ dai bằng cách bổ sung chấttạo dai

Ngâm đường tạo đô ngọt và tăng độ trong cho sản phẩm

Bổ sung màu, mùi để hoàn thiện giá trị cảm quan

* Cơ chế tạo thành sản phẩm:

 Ổ điều kiện tối ưu, 1lit nước dừa (chứa khoảng 110g saccharose) sẽ tạothành 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 dụngkính hiển vi điện tử để nghiên cứu và cho rằng: Đầu tiên các tế bào vikhuẩn sẽ tiết ra chất nhầy bao bọc xung quanh chúng, tiếp đó là sự hìnhthành các sợi cellulose được polime hoá từ các đơn phân glucose ở vị trí

-1,6 dưới tác dụng của enzym có trong bao nhầy Các sợi này ngày càngdày lên và được kết nối với nhau tạo thành lớp cellulose bên trong baonhầy.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 dạngrời rạc, sau đó kết lại thành khối lớn hơn dạng gel chứa các tế bào vikhuẩn trong đó Bộ khung của gel là mạng lướI cellulose với thành phầnchủ 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.

Khối cenllulose sau khi lên men.

Thạch dừa thành phẩm phân phối trên thị trường.

V KIÊM TRA CHẤT LƯỢNG THẠCH DỪA.

1 Kiểm tra sản phẩm thô :

1.1 Phần cái :

Trong điều kiện tối ưu pH = 5.0 , t = 28-31oC , 1 lít nước được bổ sung100g đường , 5g (NH4)2HPO4 , 8 ml acid acetic băng thu được 483gthạch dừa thô

Độ ẩm thạch dừa thu được vào khoảng 96-98.6%

Trạng thái thạch dừa tạo thành chịu ảnh hưởng nhiều của đường.Acetobacter xylinum có thể sử dụng glucose , sucrose , lactose ,maltose , dextrin và galactose do đó ứng với mỗi lọai đường khác nhau

mà ta sử dụng sẽ cho ra thạch dừa có trạng thái khác nhau

Bảng 5 : Ảnh hưởng của các loại đường khác nhau đến sự hình thành thạch dừa trong nước dừa ở pH = 5.0

Đường Độ dày – Trạng thái Khối lượng thạch dừa sau

15 ngày lên men (g)Glucose

198.50193.7984.5086.3581.2050.4550.00

Nguồn : Adapted from Lapuz et al (1967) and Ramos (1977)