Tài liệu Tận dụng phế liệu trong chế biến rau quả

Trang 1 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ MUÏC LUÏC Trang 1 PHAÀN II PHÖÔNG PHAÙP SINH HOÏC TAÄN DUÏNG PHUÏ PHAÅM TRONG COÂNG NGHIEÄP THÖÏC PHAÅM 4 PHAÀN III GIÔÙI THIEÄU MOÄT SOÁ QUY TRÌNH SAÛN XUAÁT TAÄN DUÏNG PHUÏ PHAÅM TRONG COÂNG NGHIEÄP CHEÁ BIEÁN RAU QUAÛ 11 12 Chöông II Saûn xuaát Enzyme töø pheá lieäu rau quaû 16 Chöông III Saûn xuaát röôïu töø pheá lieäu rau quaû 20 Chöông IV Saûn xuaát giaám töø pheá lieäu rau quaû 24 Chöông V Saûn xuaát tinh daàu töø pheá lieäu rau quaû 28 Chöông VI Söû duïng pheá lieäu laøm thöùc aên gia suùc 31 Chöông VII Söû duïng pheá lieäu laøm phaân boùn 41 N TT U LI Chöông I Saûn xuaát Pectin töø pheá lieäu rau quaû B PHAÀN I TOÅNG QUAN NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 2 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ PHAÀN 1 N TT U LI B TOÅNG QUAN NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 3 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ I. PHUÏ PHAÅM TRONG COÂNG NGHIEÄP THÖÏC PHAÅM : Trong cheá bieán rau quaû, löôïng thöù lieäu vaø pheá lieäu loaïi ra chieám moät tæ leä raát lôùn so vôùi khoái löôïng nguyeân lieäu rau quaû ñöôïc ñöa vaøo cheá bieán (ví duï : chuoái thaûi ra 20% pheá lieäu, cam, xoaøi 3050%, döùa 4050%). Caùc pheá thaûi goàm 2 daïng : daïng raén (voû quaû, haït, cuoáng laù, …) vaø daïng loûng (nöôùc röûa, …). Chuùng chöùa nhieàu chaát dinh döôõng nhö tinh boät, ñöôøng, protein, lipid, vitamin, tinh daàu, … neân laø nôi truù aån vaø nguoàn thöùc aên cho chuoät, ruoài, muoãi, giaùn, vaø caùc loaïi sinh vaät gaây beänh khaùc. Ngoaøi ra, döôùi taùc duïng cuûa heä vi sinh vaät toàn taïi trong töï nhieân, pheá thaûi rau quaû cuõng bò phaân huûy, gaây oâ nhieãm cho moâi tröôøng. Coù theå choân hoaëc duøng tröïc tieáp nhöõng pheá thaûi naøy laøm thöùc aên gia suùc ñeå giaûm thieåu tình traïng treân. Tuy nhieân, bieän phaùp toát nhaát laø taän duïng caùc pheá thaûi naøy cheá bieán ra caùc saûn phaåm coù giaù trò söû duïng vaø giaù trò dinh döôõng cao nhö coàn, giaám, tinh daàu, pectin, baùnh keïo, thöùc aên cho gia suùc, phaân boùn cho caây troàng, … Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, nhôø söï phaùt trieån vöôït baäc cuûa khoa hoïc kyõ thuaät, lónh vöïc söû duïng pheá thaûi rau quaû ñaõ ñaït ñöôïc nhieàu thaønh töïu môùi. LI B II. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP TAÄN DUÏNG PHUÏ PHAÅM TRONG COÂNG NGHIEÄP THÖÏC PHAÅM N TT U II.1. Söû duïng tröïc tieáp phuï phaåm laøm thöùc aên gia suùc, phaân boùn Ví duï :  khoâ maltoza (Ngöôøi ta naáu boät ngoâ thaønh nöôùc huyeàn phuø, roài thuûy phaân tinh boät baèng enzym cuûa malt. Dòch thu ñöôïc laø moät hoãn hôïp caùc glucid hoøa tan, caùc saûn phaåm phaân giaûi cuûa protein vaø moät löôïng lôùn caùc chaát lô löûng nhö celluloza, protein bò keo tuï, … Pheá lieäu taùch ñöôïc khi loïc treân maùy loïc eùp laø khoâ maltoza)  thöùc aên gia suùc giaøu ñaïm vaø vitamin  coù theå uû chua, saáy, hoaëc laøm baùnh eùp  Baõ chaø laàn thöù hai trong saûn xuaát möùt quaû, khoâ vaø baõ trong saûn xuaát daàu  thöùc aên gia suùc II.2. Phöông phaùp phi sinh hoïc : Chæ duøng caùc hoùa chaát vaø caùc quaù trình cô hoïc maø khoâng söû duïng vi sinh vaät hoaëc caùc cheá phaåm enzym ñeå bieán ñoåi phuï phaåm thaønh saûn phaåm phuø hôïp ñöa vaøo söû duïng. Ví duï :  Saûn xuaát dextrin hoùa giaûi : töø pheá lieäu cuûa caùc nhaø maùy saûn xuaát baùnh mì vaø mì oáng, mì sôïi : boät ruõ bao vaø boät rôi  raây  acid hoùa baèng HCl II.3. Phöông phaùp sinh hoïc : Duøng vi sinh vaät ñeå bieán ñoåi phuï phaåm thaønh saûn phaåm phuø hôïp ñöa vaøo söû duïng. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 4 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ N TT U LI B Ñaây laø moät höôùng ñi ñaëc bieät quan troïng vaø ñöôïc aùp duïng roäng raõi trong lónh vöïc taän duïng phuï phaåm cuûa coâng nghieäp thöïc phaåm, ñaëc bieät laø trong thôøi ñaïi coâng ngheä sinh hoïc phaùt trieån maïnh meõ nhö hieän nay. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 5 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ PHAÀN 2 N TT U LI B PHÖÔNG PHAÙP SINH HOÏC TAÄN DUÏNG PHUÏ PHAÅM TRONG COÂNG NGHIEÄP THÖÏC PHAÅM NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 6 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ I. VI SINH VAÄT SÖÛ DUÏNG : Vì söû duïng caùc phuï phaåm cuûa noâng nghieäp hoaëc ngaønh coâng nghieäp thöïc phaåm ñeå laøm moâi tröôøng nuoâi caáy vi sinh vaät – saûn xuaát caùc saûn phaåm töø vi sinh vaät neân vaán ñeà choïn caùc gioáng vi sinh vaät thích hôïp cho saûn xuaát coâng nghieäp laø ñieàu caàn thieát. Tröø khi saûn xuaát thöïc phaåm, ngöôøi ta coù theå söû duïng caùc chuûng vi sinh vaät daïi, coøn thì haàu heát caùc trong caùc tröôøng hôïp khaùc nhö saûn xuaát khaùng sinh, vitamin, acid amin, enzym, … ngöôøi ta ñeàu duøng caùc bieán chuûng coù caùc lôïi ích sau ñaây :  Naâng cao ñöôïc khaû naêng saûn xuaát cuûa caùc chuûng vi sinh vaät so vôùi chuûng daïi haøng chuïc hay haøng traêm laàn. Caùc chuûng daïi thöôøng chæ saûn xuaát caùc saûn phaåm trao ñoåi chaát moät löôïng caàn thieát cho cô theå, vôùi nhöõng löôïng ít nhö vaäy neáu chuùng ta saûn xuaát seõ khoâng kinh teá. Ñoàng thôøi, caùc chuûng vi sinh vaät daïi thöôøng coù thôøi gian leân men keùo daøi, sinh ra caùc chaát maøu hoaëc taïo boït quaù nhieàu trong quaù trình leân men  Caùc chuûng daïi ngoaøi saûn phaåm chính coøn sinh ra caùc saûn phaåm phuï, ñieàu ñoù seõ toán nhieàu chi phí ñeå tinh khieát cheá taïo saûn phaåm sau leân men. B II. NGUYEÂN LIEÄU : II.1. Nguoàn Cacbon : N TT U LI Moâi tröôøng maø chuùng ta söû duïng ñeå nuoâi caáy vi sinh vaät caàn phaûi chöùa caùc chaát maø vi sinh vaät coù theå ñoàng hoùa ñöôïc, ñoàng thôøi phaûi ñaûm baûo caùc yeáu toá caàn thieát cho söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät. Thaønh phaàn moâi tröôøng tröôùc tieân phaûi ñöôïc xaùc ñònh chính xaùc trong ñieàu kieän phoøng thí nghieäm vôùi caùc nguyeân lieäu tinh khieát, sau ñoù baèng caùc nguyeân lieäu coâng nghieäp nhaèm ñaûm baûo tính thöïc tieãn vaø hieäu quaû kinh teá. Khi taän duïng caùc pheá lieäu cuûa coâng ngheä thöïc phaåm laøm moâi tröôøng nuoâi caáy vi sinh vaät, ngöôøi ta chuù yù tôùi caùc nguoàn dinh döôõng nhö sau : Ñaây laø nguoàn cacbon loaïi thoâ, ít tinh khieát neân khoâng ñöôïc söû duïng trong moät soá lónh vöïc leân men ñoøi hoûi ñoä tinh khieát cao nhö leân men saûn xuaát vaccin. II.1.1. Ræ ñöôøng Maät mía hoaëc maät cuû caûi ñöôøng khoâng keát tinh ñöôïc trong quaù trình saûn xuaát ñöôøng thöôøng goïi laø ræ ñöôøng. Tæ leä ræ ñöôøng chieám 3-3.5% troïng löôïng cuûa mía. Ræ ñöôøng laø nguoàn cacbon reû tieàn, phong phuù. Beân caïnh haøm löôïng ñöôøng cao, trong ræ ñöôøng coøn chöùa moät löôïng ñaùng keå nitô, vitamin (Thiamin, riboflavin, acid nicotinic, acid pantotenic, acid folic, pyridoxin, biotin), vaø caùc nguyeân toá vi löôïng (Fe, Al, Ca, Mg, Cu, Si, …). Tuy nhieân trong ræ ñöôøng cuõng chöùa moät soá chaát keo, vi sinh vaät taïp nhieãm gaây baát lôïi cho quaù trình leân men sau naøy. Vì vaäy caàn phaûi xöû lyù ræ ñöôøng tröôùc khi laøm moâi tröôøng nuoâi caáy vi sinh vaät. Thaønh phaàn ræ ñöôøng phuï thuoäc vaøo gioáng mía, ñieàu kieän troàng troït, phöông phaùp saûn xuaát ñöôøng, ñieàu kieän baûo quaûn vaø vaän chuyeån ræ ñöôøng. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 7 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trong ræ ñöôøng coù 15-20% nöôùc vaø 80-85% chaát khoâ hoøa tan. Trong chaát khoâ coù tôùi hôn 50% laø ñöôøng, thöôøng goïi laø ñöôøng toång hay ñöôøng leân men ñöôïc, goàm 3035% ñöôøng saccaroza (disaccarit) vaø 15-20% laø ñöôøng khöû (glucoza, fructoza); coøn laïi < 50% chaát khoâ laø nhöõng chaát khoâng phaûi ñöôøng, trong ñoù coù 30-32% laø chaát höõu cô vaø 18-20% laø chaát voâ cô. Ræ ñöôøng tröôùc khi söû duïng caàn phaûi xöû lyù ñeå loaïi caùc chaát ñoäc haïi nhö caùc kim loaïi naëng, caùc chaát keo maø vi sinh vaät khoâng söû duïng ñöôïc hoaëc heä vi sinh vaät taïp nhieãm coù trong ræ ñöôøng. II.1.2. Malt trích ly Dòch trích ly malt raát thích hôïp ñeå nuoâi caáy naám men, naám moác vaø xaï khuaån, haøm löôïng chaát khoâ chieám 90-92%, trong ñoù coù ñöôøng ñôn (glucoza, fructoza), ñöôøng ñoâi (saccaroza, maltoza), ñöôøng ba (maltotrioza) vaø dextrin. Ngoaøi ra coøn coù protein, peptid, acid amin, purin, pirimidin, vitamin. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa malt trích ly thay ñoåi theo caùc loaïi hoaø thaûo söû duïng. II.1.3. Tinh boät vaø dextrin LI B Coù theå söû duïng caùc pheá lieäu thöïc phaåm chöùa nhieàu tinh boät hoaëc dextrin ñeå laøm moâi tröôøng nuoâi caáy. U II.1.4. Cellulose N TT Hieän nay ngöôøi ta ñang xuùc tieán raát maïnh coâng ngheä leân men söû duïng nguyeân lieäu ñaàu laø celluloza. Cho ñeán nay, ngöôøi ta chöa theå söû duïng celluloza nhö laø nguoàn cacbon tröïc tieáp. Töø celluloza, baèng phöông phaùp hoùa hoïc hoaëc enzym phaûi chuyeån thaønh dòch glucoza, roài môùi duøng dòch glucoza ñeå leân men etanol, butanol, aceton, isopropanol, … II.1.5. Daàu thöïc vaät (daàu ñaäu naønh, daàu döøa, daàu phoäng, daàu haït boâng) Daàu thöïc vaät thöôøng duøng cho moâi tröôøng nuoâi caáy vi sinh vaät vöøa laø nguoàn carbon vöøa laø chaát phaù boït. Vieäc cho daàu vaøo moâi tröôøng thöôøng khoaûng 0.5% vaø cho laøm nhieàu laàn. II.2. Nguoàn Nitô Nguoàn nitô laø caùc muoái amon, urea, amoniac, caùc nguoàn nitô höõu cô. Cao ngoâ : Cao ngoâ laø moät loaïi saûn phaåm phuï cuûa quaù trình cheá bieán tinh boät töø ngoâ, loaïi cao ngoâ coâ ñaëc chöùa tôùi 4% nitô (theo theå tích), trong ñoù coù nhieàu acid amin (alanin, arginin, acid glutamic, isoleucin, threonin, valin, phenylalanin, methionin, cystein, …). Vi khuaån lactic chuyeån ña soá ñöôøng trong cao ngoâ thaønh acid lactic. III. SAÛN PHAÅM : Duøng vi sinh vaät ñeå saûn xuaát ra 3 loaïi saûn phaåm sau : NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 8 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ LI IV. MOÄT SOÁ SAÛN PHAÅM QUAN TROÏNG B  Caùc teá baøo vi sinh vaät ôû traïng thaùi soáng (naám men laøm boät nôû baùnh mì Saccharomyces Cerevisiae, vi khuaån Lactobacillus, …) hoaëc traïng thaùi cheát ñeå laøm nguoàn protein (Candida tropicalis, …)  Caùc saûn phaåm trao ñoåi chaát sô caáp (acid amin, vitamin, röôïu, acid höõu cô, … ) vaø thöù caáp (khaùng sinh)  Caùc loaïi enzym duøng trong caùc quaù trình thuûy phaân, toång hôïp vaø chuyeån hoùa. Ñeå thu ñöôïc saûn phaåm mong muoán vôùi hieäu suaát cao, caàn chuù yù hai vaán ñeà sau :  Kyõ thuaät leân men : nghieân cöùu caùc ñieàu kieän toái öu trong quaù trình leân men nhö thieát bò, coâng ngheä…  Kyõ thuaät thu hoài saûn phaåm sau leân men vaø cheá bieán thaønh caùc daïng thöông phaåm, nghieân cöùu caùc ñieàu kieän trích ly, tinh cheá nhaèm thu ñöôïc caùc chaát coù hoaït tính sinh hoïc tinh khieát. Nhieàu kyõ thuaät trong coâng nghieäp hoùa hoïc nhö loïc, keát tuûa, ly taâm, keát tinh, haáp phuï chöng caát, saáy, … ñeàu ñöôïc söû duïng ôû ñaây. Ñieàu khaùc nhau caàn löu yù tôùi laø caùc chaát coù hoaït tính sinh hoïc thöôøng khoâng beàn vöõng vôùi caùc ñieàu kieän nhieät ñoä, pH, vaø caùc yeáu toá vaät lyù khaùc. IV.1. Saûn xuaát protein taâm : N TT U Ñeå ñaït ñöôïc hieäu quaû kinh teá cao, caùc tieâu chuaån sau ñaây caàn phaûi ñöôïc quan Söû duïng nguyeân lieäu reû tieàn vôùi thu hoaïch cao Toác ñoä sinh tröôûng cuûa vi sinh vaät cao Haøm löôïng protein ôû vi sinh vaät cao Chaát löôïng protein cao (haøm löôïng vaø tæ leä caùc acid amin khoâng thay theá) Khaû naêng tieâu hoùa cao cuûa protein (protein taùch khoûi teá baøo thì deã tieâu hoùa hôn)  Söï an toaøn veà ñoäc toá  Nhöõng vaán ñeà kyõ thuaät : vi sinh vaät phaûi deã taùch vaø deã xöû lyù. Choïn caùc teá baøo lôùn nhö naám men ñeå deã taùch ra baèng ly taâm, choïn chuûng coù khaû naêng chòu nhieät ñeå giaûm chi phí laøm nguoäi, chuûng coù khaû naêng ñoàng hoùa ñoàng thôøi nhieàu nguoàn cacbon khaùc nhau.      IV.1.1. Nguyeân lieäu Thöôøng quan taâm nhieàu ñeán nguyeân lieäu hydratcacbon laø caùc phuï phaåm vaø pheá phaåm töø coâng nghieäp thöïc phaåm nhö sau :  Caùc saûn phaåm chöùa saccaroza cuûa coâng nghieäp cheá bieán ñöôøng (ræ ñöôøng mía, ræ ñöôøng cuû caûi, baõ mía, caën ræ ñöôøng, nöôùc röûa thoâ)  Nöôùc thaûi cuûa nhaø maùy söõa coøn chöùa nhieàu lactoza  Caùc nguyeân lieäu chöùa tinh boät (baõ trong saûn xuaát tinh boät khoai taây, ngoâ, mì) NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 9 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ  Caùc nguyeân lieäu chöùa celluloza (voû quaû) Caùc loaïi nguyeân lieäu chöùa saccaroza/ maät ræ… laø daïng nguyeân lieäu lyù töôûng nhaát cho saûn xuaát protein ñôn baøo, vì chuùng chöùa nhieàu yeáu toá kích thích sinh tröôûng vaø saûn phaåm protein thu ñöôïc haàu nhö saïch, khoâng ñoäc. Ñoái vôùi caùc loaïi nguyeân lieäu chöùa tinh boät vaø celluloza caàn phaûi löu yù chuyeån chuùng sang ñöôøng. Haàu heát caùc gioáng naám men khoâng coù chöùa enzym xuùc taùc quaù trình naøy neân phaûi duøng caùc gioáng vi sinh vaät khaùc ñeå tieán haønh chuyeån tinh boät vaø celluloza thaønh ñöôøng. Sau ñoù laø quaù trình ñoàng hoùa ñöôøng ñeå taïo sinh khoái cuûa naám men. IV.1.2. Vi sinh vaät söû duïng N TT U LI B Naám men : Naám men ñöôïc duøng ñeå saûn xuaát protein ñôn baøo quan troïng nhaát laø naám men Candida Utilis (hay coøn goïi laø Torula Utilis, Torulapsis Utilis), Candida tropicalis vaø Saccharomyces Cerevisiae. Rieâng naám men baùnh mì Saccharomyces Cerevisiae ít ñöôïc duøng hôn trong saûn xuaát protein vì chuùng ñoøi hoûi kyõ thuaät cao hôn. Naám moác Nhöôïc ñieåm chính cuûa naám men laø khoâng coù caùc enzym cellulaza vaø amylaza, neân khi söû duïng caùc nguoàn nguyeân lieäu chöùa tinh boät vaø celluloza, ta phaûi söû duïng caùc loaøi naám moác. Naám moác thöôøng sinh tröôûng chaäm hôn naám men, nhöng coù öu ñieåm laø raát deã taùch sinh khoái vaø tính taïo höông vò ñaëc bieät. Trong thöïc phaåm thöôøng duøng Morchella, cho vò ngon haáp daãn. Tuy nhieân, nuoâi caáy raát toán keùm vaø deã bò nhieãm. Hieän nay, nhieàu nôi duøng hoãn hôïp gioáng Trichodrma viride vaø naám men Saccharomyces Cerevisiae. Ngoaøi ra coøn söû duïng hoãn hôïp Trichodrma viride vôùi Candida utilis, giöõa Endomycopsis fibuliger vaø Candida utilis. IV.2. Saûn xuaát acid amin Phöông phaùp sinh toång hôïp acid amin töø vi sinh vaät thöôøng cho acid amin ôû daïng L – thích hôïp cho dinh döôõng, do ñoù khoâng bò maát chi phí taùch daïng L khoûi daïng D. Duøng phöông phaùp leân men tröïc tieáp ñeå thu acid amin töø caùc nguyeân lieäu reû tieàn . IV.2.1. Saûn xuaát acid glutamic vaø boät ngoït Nguyeân lieäu : coù ñöôøng >10%; urea noàng ñoä 0.5-2%  gluten ngoâ, Vi sinh vaät : thuoäc nhöõng nhoùm phaân loaïi raát khaùc nhau nhö vikhuaån Streptomyces, naám men vaø naám moác. 4.2.2. Saûn xuaát L-Lizin (duøng boå sung cho thöùc aên gia suùc) Nguyeân lieäu : glucoza hay maät ræ chöùa 5-10% ñöôøng. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 10 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Vi sinh vaät : Micrococcus glutamicus. IV.3. Saûn xuaát enzym IV.4. Saûn xuaát caùc dung moâi höõu cô IV.4.1. Saûn xuaát etanol Nguyeân lieäu : maät ræ Vi sinh vaät : naám men Sacchromyces Cerevisiae IV.4.2. Saûn xuaát acetol, butanol Nguyeân lieäu : maät ræ Vi sinh vaät : Clostridium acetobutylicum vaø Clostridium Sacchrobutylicum (kî khí nghieâm ngaët). IV.5. Saûn xuaát caùc acid höõu cô Saûn xuaát acid citric N TT IV.7. Saûn xuaát khaùng sinh U Riboflavin Cabalomin (Vitamin B12) LI IV.6. Saûn xuaát vitamin B Nguyeân lieäu : ræ ñöôøng Vi sinh vaät : Aspergillus Niger Khaùng sinh goàm 3 loaïi :  Caùc daãn xuaát cuûa acid amin : hadaxidin taïo thaønh töø glyxin  Caùc penicillin vaø cephalosphorin laø caùc daãn xuaát cuûa peptid  Caùc polypeptid nhö : gramixidin, baxitrixin, polymixin, actinomyxin, valiomyxin, … Nguyeân lieäu : nöôùc chieát ngoâ, hydrol (pheá lieäu trong saûn xuaát ñöôøng glucoza: Ngöôøi ta thuûy phaân söõa tinh boät vaø thu ñöôïc siroâ, coøn töø baùn cheá phaåm (ñöôøng non) sau khi laøm saïch vaø coâ ñaëc ngöôøi ta keát tinh ñöôïc glucoza, sau khi taùch laáy tinh theå coøn laïi maät maøu vaøng. Maät naøy ñem ñi cheá bieán thaønh ñöôøng vaøng sau khi pha loaõng ñeán 300Br vaø ñöôøng hoùa theâm. Sau khi ly taâm taùch ñöôïc ñöôøng vaøng ra khoûi baùn cheá phaåm 2 seõ coøn laïi dòch nöôùc caùi laø hydrol)… Vi sinh vaät : naám moác Penicillium Chrysogenum, Streptomyces aureofaciens, Cephalosporium, vi khuaån Bacillus, … Saûn phaåm : biomyxin, penicillin, streptomycin, … NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 11 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ N TT U LI B PHAÀN 3 GIÔÙI THIEÄU MOÄT SOÁ QUY TRÌNH SAÛN XUAÁT TAÄN DUÏNG PHUÏ PHAÅM TRONG COÂNG NGHIEÄP CHEÁ BIEÁN RAU QUAÛ NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 12 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ CHÖÔNG I SAÛN XUAÁT PECTIN TÖØ PHEÁ LIEÄU RAU QUAÛ B I. TOÅNG QUAN VEÀ NGUYEÂN LIEÄU I.1. Pheá phaåm trong cheá bieán quaû naïc Pheá phaåm trong cheá bieán nöôùc quaû vaø röôïu quaû : caën baõ eùp vaø fugat (coøn goïi laø caën deã taùch, goàm chaát cellulose, pectin vaø caùc chaát khaùc naèm ôû traïng thaùi lô löûng laéng xuoáng thaønh caën). Trong quaû naïc ban ñaàu, haøm löôïng pectin dao ñoäng trong giôùi haïn 0.31.2%. Khi eùp nöôùc quaû, moät löôïng lôùn chaát pectin chöùa trong thòt quaû chuyeån vaøo baõ. Haøm löôïng cuûa pectin trong baõ eùp cuûa taùo chín laø 1.341.89%, chanh 2.5%, cam 3.55.5%. Löôïng chaát pectin lôùn nhaát chöùa ôû trong caën baõ laéng (fugat) - Soá löôïng ñoù phuï thuoäc vaøo daïng, thaønh phaàn cuûa quaû vaø phöông phaùp cheá bieán chuùng. Soá löôïng trung bình cuûa caën baõ taùch : quaû maän 2 %, daâu taây 2.53%, taùo 3%. Baõ chaø laàn thöù hai trong cheá bieán möùt quaû, boät quaû,… : khoaûng 0.31% löôïng quaû ban ñaàu. N TT II. QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ Hình aûnh quy trình coâng ngheä : U LI I.2. Pheá phaåm trong cheá bieán quaû coù muùi (cam, chanh, quyùt, böôûi, … ) Laø voû ngoaøi, cuøi traéng, baõ eùp, baõ chaø. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 13 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ N TT U LI B Thuyeát minh quy trình nhö sau : Thuøng ngaâm baèng goã soài 1 vôùi ñaùy coù löôùi saøng 2 vaø oáng xoaén ruoät gaø 3, cho baõ quaû hay baõ eùp vaøo (sau khi ñaõ taùch röôïu) vaø ngaâm baèng nöôùc taïi nhieät ñoä 16200C trong 11.5 giôø, tieáp ñoù ngöôøi ta röûa baõ baèng nöôùc taïi nhieät ñoä 200C trong thôøi gian 12 giôø ñeå taùch löôïng ñöôøng coøn laïi, acid, muoái, chaát thôm, chaát maøu. Nöôùc röûa coù troïng löôïng rieâng laø 1.005 vaø lôùn hôn thì seõ ñöôïc taäp trung, ñem ñi coâ ñaëc chaân khoâng ñeán haøm löôïng chaát khoâ 15% vaø söû duïng ñeå laøm giaám. Sau khi röûa, tieán haønh chieát baèng nöôùc noùng (851000C) vôùi löôïng gaáp 35 laàn baõ quaû, trong thôøi gian 3080 phuùt tuøy thuoäc vaøo daïng quaû vaø nhieät ñoä cuûa nöôùc. Sau ñoù, dung dòch chöùa 0.20.3% pectin ñöôïc chuyeån vaøo thuøng 6 nhôø bôm 4, coøn baõ thì chuyeån vaøo maùy eùp 5 ñeå eùp. Töø thuøng 6 dung dòch ñi vaøo thieát bò ly taâm 7, thieát bò laïnh 8 ñeå laøm nguoäi ñeán 500C vaø nhôø bôm 9 cho vaøo beå 10 ñeå xöû lyù baèng cheá phaåm men cuûa Aspergillus Oryzae taïi nhieät ñoä 48500C. Khi keát thuùc xöû lyù, dung dòch ñöôïc ñun noùng ñeán 770C vaø giöõ trong moät thôøi gian taïi nhieät ñoä ñoù ñeå phaù huûy enzym, sau ñoù cho chuùng vaøo thaùp chöùa than 11 ñeå loïc qua than hoaït tính vôùi muïc ñích taùch muøi vò cuûa quaû vaø khöû maøu. Sau ñoù, ngöôøi ta loïc dung dòch qua loïc amiaêng vaø coâ ñaëc trong thieát bò chaân khoâng 12 ñeå thu ñöôïc chaát chieát vôùi haøm löôïng chaát khoâ 5052%, dòch coâ ñoù ñöa vaøo thuøng 14 nhôø bôm 13. Trong thuøng chöùa, ngöôøi ta ñun noùng dòch chieát ñeán 46500C, roùt vaøo chai vaø thanh truøng taïi nhieät ñoä 750C trong 30 phuùt, sau ñoù laøm nguoäi chai coù chaát chieát ñeán nhieät ñoä bình thöôøng. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 14 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Sô ñoà kyõ thuaät quaù trình saûn xuaát pectin BAÕ EÙP Nöôùc NGAÂM Nöôùc RÖÛA BAÕ Nöôùc thaûi Nöôùc thaûi CHIEÁT Nöôùc noùng Nöôùc thaûi LY TAÂM B Baõ LI LAØM NGUOÄI Men N TT U XÖÛ LYÙ MEN VOÂ HOAÏT MEN LOÏC COÂ ÑAËC ROÙT CHAI THANH TRUØNG LAØM NGUOÄI NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM PECTIN http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 15 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ N TT U LI B Cuøi quaû, baõ eùp sau khi ñöôïc khöû ñaéng vaø taùch haït baèng caùch röûa trong nöôùc luaân löu, ñem xay nhoû. Thuûy phaân pectin coù chöùa trong hoãn hôïp baèng dung dòch acid clohydric loaõng ôû nhieät ñoä 90 – 950C, vôùi thôøi gian 3 – 5h. Quaù trình thuûy phaân keát thuùc khi ñoä khoâ cuûa dung dòch ñaït 2% (trong ñoù pectin chieám 0.7 – 1.0%). Loïc laáy dung dòch roài coâ ñaëc ñeán ñoä khoâ 10%, thu ñöôïc cheá phaåm pectin, vôùi haøm löôïng 3.5 – 5.0%, ñem baûo quaûn ñeå naáu möùt. Ñeå thu ñöôïc pectin ôû daïng boät, ngöôøi ta ñoâng tuï dung dòch pectin loûng baèng coàn ethylic 95% V roài loïc ñeå taùch pectin khoûi hoãn hôïp röôïu – nöôùc. Keát tuûa pectin ñöôïc röûa laïi baèng coàn 95%V, ñem saáy chaân khoâng ôû nhieät ñoä 60 – 700C, ñeán khi thuûy phaàn coøn laïi 3 – 4%, nghieàn nhoû roài ñoùng bao. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 16 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ CHÖÔNG II SAÛN XUAÁT ENZYME TÖØ PHEÁ LIEÄU RAU QUAÛ I. TOÅNG QUAN VEÀ NGUYEÂN LIEÄU : Nhöõng enzyme chuû yeáu ñöôïc saûn xuaát töø traùi caây laø bromelin töø traùi döùa, papain töø traùi ñu ñuû vaø ficin töø traùi sung (traùi vaû). Trong quaù trình saûn xuaát caùc loaïi saûn phaåm xuaát phaùt töø caùc loaïi traùi caây neâu treân, moät löôïng töông ñoái lôùn pheá lieäu ñöôïc thaûi boû, löôïng pheá lieäu naøy coù theå ñöôïc duøng ñeå saûn xuaát ra caùc cheá phaåm enzyme phuïc vuï cho nhieàu ngaønh coâng nghieäp. N TT U LI B II. QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ : Trong noäi dung baøi baùo caùo, chuùng em xin trình baøy chuû yeáu veà vieäc taän duïng pheá lieäu trong saûn xuaát caùc saûn phaåm töø döùa ñeå saûn xuaát cheá phaåm enzyme Bromelin Pheá thaûi trong cheá bieán döùa goàm hai ñaàu quaû, voû, loõi, maét, mieáng vuïn ñöôïc loaïi ra khi cheá bieán döùa nöôùc ñöôøng, baõ döùa sau khi eùp trong cheá bieán nöôùc döùa. Caùc pheá thaûi noùi treân coù theå taän duïng ñeå saûn xuaát coàn, röôïu vang döùa, giaám, acid citric, cheá phaåm Bromelin, thöùc aên cho gia suùc, phaân boùn cho caây troàng. Saûn xuaát cheá phaåm Bromelin Bromelin laø nhoùm enzyme thuûy phaân protein, coù trong caùc boä phaän cuûa caây döùa. Bromelin coøn coù nhöõng hoaït tính sinh hoïc khaùc neân nhöõng noù ñöôïc söû duïng trong naáu nöôùng, trong coâng nghieäp thöïc phaåm maø coøn ñöôïc nghieân cöùu söû duïng trong y hoïc vaø trong nhöõng ngaønh khaùc. Trong caây, laù, quaû, choài ngoïn cuûa döùa ñeàu coù chöùa bromelin nhöng hoaït löïc taêng daàn töø treân xuoáng döôùi (theo vò trí caây döùa vaø treân quaû döùa) vaø töø trong ra ngoaøi (ñoái vôùi quaû). Ñeå chieát ruùt bromelin, pheá lieäu ñöôïc nghieàn nhoû roài eùp laáy dòch döùa, sau ñoù cho (NH4)2SO4 hay cho acetone ñeå keát tuûa enzyme. Röûa saïch keát tuûa, saáy nheï ôû nhieät ñoä 50 – 60oC cho ñeán khoâ, ta thu ñöôïc cheá phaåm bromelin. II.1. Toång quan veà döùa : Caây döùa thuoäc hoï bromeliaceae (lôùp Ñôn töû ñieäp). Caùc gioáng hieän troàng ña soá thuoäc loaøi Ananas Comosus coù nguoàn goác töø Nam Myõ. ÔÛ nöôùc ta hieän chæ coù Ananas Comosa. Trong quaû döùa chín chöùa trung bình 80 – 86% nöôùc, 10 – 18% carbohydrat, 2 – 3% protein, 0.3% tro, 0.03 – 0.6% saéc toá, 0.1 – 1.6% acid höõu cô (trong ñoù 87% laø acid NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 17 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ citric vaø 13% laø acid maleic) vaø caùc hôïp chaát phenolic (taïo maøu), pectin, caùc hôïp chaát taïo muøi. Trong quaû döùa coøn chöùa nhieàu sinh toá : vitamin A, B1 vaø C, nhöng khoâng coù vitamin D. Ngoaøi ra trong quaû coøn coù söï hieän dieän cuûa enzyme bromelin – laø enzyme phaân giaûi protein. Vì vaäy quaû döùa duøng ñeå aên töôi, caét laùt ñoùng hoäp hoaëc laøm möùt hay baùnh keïo raát toát. Caây döùa sau khi thu hoaïch thì thaân vaø laù coù theå ñöôïc söû duïng laøm giaáy, phaân boùn hoaëc laáy sôïi ñeå deät. Ngoaøi ra, coù theå trích bromelin töø thaân caây döùa (trung bình 378 lít nöôùc eùp ruùt töø thaân caây döùa coù theå thu ñöôïc 3.6kg bromelin) hoaëc trích ly vitamin C coù raát nhieàu ôû chuøm laù non cuûa ngoïn. Caùc phuï phaåm cuûa caây döùa coøn ñöôïc duøng trong chaên nuoâi. Ngoïn quaû döùa, caùc laù töôi hoaëc khoâ hay toaøn boä thaân caây döùa sau khi thu hoaïch coù theå xay thaønh boät töông ñoái giaøu chaát dinh döôõng, laøm thöùc aên cho gia suùc. LI Laù choài Cuoáng 14% 11% Loõi 8% Choài 3% U Thòt quaû Voû 44% 20% B Söï phaân boá toång löôïng protein ôû caùc phaàn khaùc nhau cuûa quaû : Khi quaû tröôûng thaønh thì söï phaân boá toång löôïng protein trong quaû döùa nhö sau : N TT Söï phaân boá toång hoaït tính cuûa enzyme bromelin ôû caùc phaàn khaùc nhau cuûa quaû döùa : Khi quaû tröôûng thaønh, söï phaân boá toång hoaït tính cuûa enzyme bromelin ôû caùc phaàn khaùc nhau cuûa quaû nhö sau : Thòt quaû Voû Laù choài Cuoáng Loõi Choài 61% 26% 9% 1% 2% 1% Nhö vaäy, khi tröôûng thaønh, enzyme bromelin coù ôû taát caû caùc boä phaän cuûa quaû vaø toång hoaït tính cuûa enzyme bromelin cao nhaát ôû thòt quaû vaø thaáp nhaát laø ôû cuoáng. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 18 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ II.2. Quy trình coâng ngheä : Pheá lieäu döùa Nghieàn EÙp (NH4)2SO4 hay acetone, ethanol Baõ LI B Keát tuûa N TT U Ly taâm thu tuûa Saáy khoâ Nhieät ñoä saáy : 50 – 60oC Bromelin NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 19 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trong quaù trình thu nhaän vaø tinh saïch enzyme Bromelin, ngöôøi ta coù theå söû duïng caùc phöông phaùp khaùc nhau nhö phöông phaùp tuûa, phöông phaùp haáp phuï vaø phöông phaùp sieâu loïc. Trong noäi dung baøi baùo caùo, chuùng em xin trình baøy phöông phaùp tuûa. Phöông phaùp tuûa bao goàm tuûa baèng muoái sulfat amon, tuûa baèng coàn vaø tuûa baèng acetone. - Tuûa baèng muoái sulfat amon : Cho muoái sulfat amon (532g) töø töø vaøo dung dòch nöôùc döùa sau ly taâm (1 lít), vöøa cho vöøa khuaáy ñeàu (dung dòch ñaït ñoä baõo hoøa sulfat amon laø 70%), ñeå yeân ôû nhieät ñoä phoøng 10 – 15 phuùt, sau ñoù ly taâm vôùi toác ñoä 6000 voøng/phuùt trong 5 phuùt, thu nhaän tuûa. LI B - Tuûa baèng coàn : Cho coàn 96o (ñaõ ñöôïc laøm laïnh) theo tyû leä 4 : 1, troän ñeàu, ñeå ôû 0oC trong 3 – 4 giôø. Ly taâm vôùi toác ñoä 6000 voøng/phuùt trong 5 phuùt, röûa tuûa baèng aceton, thu nhaän tuûa. N TT U - Tuûa baèng acetone : Theâm moät theå tích acetone ñaõ ñöôïc laøm laïnh vaøo moät theå tích dòch sau ly taâm. Ñeå moät giôø ôû 0 – 4oC. Ly taâm 6000 voøng/phuùt trong 5 phuùt, loaïi boû tuûa, theâm 2 theå tích aceton laïnh vaøo, ñeå 1 giôø ôû 0 – 4oC, ly taâm thu tuûa, röûa tuûa baèng acetone laïnh. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/ Trang 20 TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ CHÖÔNG III SAÛN XUAÁT RÖÔÏU TÖØ PHEÁ LIEÄU RAU QUAÛ I. ÑAËC ÑIEÅM CUÛA NGUYEÂN LIEÄU : Nguyeân lieäu trong saûn xuaát röôïu phaûi laø nguyeân lieäu coù chöùa nhieàu tinh boät hoaëc ñöôøng. Pheá phaåm trong coâng ngheä cheá bieán rau quaû duøng trong saûn xuaát röôïu coù theå laø voû cuûa caùc loaïi quaû (nhö voû döùa), hoaëc baõ eùp neáu coøn nhieàu ñöôøng (nhö baõ eùp taùo, nho,…), hay trong coâng ngheä cheá bieán caùc loaïi thöïc phaåm töø tinh boät (nhö trong coâng ngheä saûn xuaát caùc saûn phaåm töø khoai taây)… Ngoaøi ra, neáu xeáp coâng ngheä cheá bieán mía thuoäc coâng ngheä cheá bieán rau quaû thì moät löôïng lôùn maät ræ laø nguoàn pheá lieäu ñeå saûn xuaát röôïu. N TT U LI B II. MOÄT SOÁ NGUOÀN NGUYEÂN LIEÄU : II.1. Söû duïng pheá lieäu maät ræ saûn xuaát coàn : Ñöôøng mía thoâ goàm hai hôïp phaàn : caùc tinh theå ñöôøng saccharose vaø maät bao boïc phía ngoaøi coù chöùa caùc ñöôøng, caùc chaát phi ñöôøng vaø caùc chaát maøu. Ñöôøng thoâ ñöôïc tinh luyeän, ly taâm, laéng trong, laøm saïch baèng phöông phaùp carbonate (laéng trong baèng voâi) cho baõo hoøa CO2, roài loïc vaø sulfit hoùa. Sau ñoù dòch ñaõ laøm saïch ñöôïc coâ trong thieát bò chaân khoâng, sau ñoù dòch ñöôøng non I ñöôïc ly taâm ñeå cho ñöôøng traéng, coøn caën coù maøu ñöôïc qua xöû lyù ba laàn ñeå thu ñöôøng loaïi II, loaïi III vaø loaïi IV, cuoái cuøng laø ræ ñöôøng.  Thaønh phaàn ræ ñöôøng : Ræ ñöôøng mía thu ñöôïc khi cheá bieán ñöôøng thoâ laø moät hoãn hôïp phöùc taïp coù chöùa caùc ñöôøng leân men, caùc chaát höõu cô, chaát coù chöùa Nitô cuõng nhö caùc hôïp chaát voâ cô. Phöông phaùp laéng trong quyeát ñònh thaønh phaàn cuûa ræ ñöôøng. Nhöng trung bình thaønh phaàn ræ ñöôøng töø tinh cheá ñöôøng thoâ coù : 25 – 40% saccharose, 12 – 30% ñöôøng khöû, 0.3 – 0.5% Nitô. Acid aconitic chieám phaàn lôùn chaát phi ñöôøng höõu cô cuûa ræ ñöôøng, vaøo khoaûng 5%. Caùc chaát khöû goàm coù glucose, fructose, ñoâi khi coù rafinosse cuõng nhö caùc chaát khoâng leân men ñöôïc. Caùc chaát khöû naøy laø caramel vaø melanoidine. Caù chaát khöû khoâng leân men ñöôïc coù theå chieám 1.7% trong löôïng ræ ñöôøng. Nhö ñaõ bieát, löôïng chaát khoâng leân men ñöôïc trong ræ ñöôøng seõ taêng leân do aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä cao khi xöû lyù mía. Ví duï, coù tôùi 10% chaát khöû cuûa ræ ñöôøng laø do coù maët caùc saûn phaåm phaân giaûi cuûa ñöôøng – hydrrometyl – fufurol, acid formic, acid levulic. NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM http://elib.ntt.edu.vn/