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
- Xem thêm -