Đề tài Giá trị sử dụng phế liệu rau quả

ời tinh dầu sẽ bị đông đặc gây tắc ống truyền nhiệt, do đó nên chọn trong khoảng 35-40oC. Phân ly: Mục đích: Tách tinh dầu và nước thành từng lớp riêng biệt. Thiết bị: Thiết bị tách tinh dầu nhẹ hơn nước. Thể tích của thiết bị phân ly thường chọn bằng 3-10% thể tích của thiết bị chưng cất. Ống tháo tinh dầu và nước cần bố trí sao cho tinh dầu và nước chảy thành dòng riêng biệt Nếu thể tích của thiết bị phân ly lớn hơn 80 l thì nên dùng loại thiết bị phân ly có nhiều ngăn hoặc nhiều thiết bị phân ly để quá trình phân ly được thuận tiện hơn. Sau phân ly ta được tinh dầu thô và nước chưng. Tinh dầu thô được xử lý để được tinh dầu thành phẩm, nước chưng cho ra bể tiếp tục phân ly để tận thu tinh dầu. Hình 8: Thiết bị phân ly dầu nước Hệ thống thiết bị chưng cất tinh dầu: Gồm các bộ phận sau: thiết bị chưng cất, thiết bị ngưng tụ, thiết bị phân ly. Hình 9: Hệ thống thiết bị chưng cất tinh dầu Xử lý tinh dầu thô sau khi chưng cất: Tinh dầu ra khỏi thiết bị phân ly là tinh dầu thô, còn chứa nhiều tạp chất như nước, một số các hợp chất hữu cơ như chất màu, nhựa, sáp hòa tan vào nên để nâng cao chất lượng tinh dầu và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình bảo quản tinh dầu phải tiến hành xử lý tinh dầu, quá trình này gồm các công đoạn sau: Lắng: Mục đích: Tách bớt các tạp chất vô cơ, hữu cơ và một số tạp chất khác lẫn vào tinh dầu. Thiết bị: Sử dụng thiết bị lắng có đáy hình côn. Thời gian lắng 24-48 h Lọc: Mục đích: Tách các tạp chất vô cơ, hữu cơ có kích thước nhỏ. Thiết bị: Thường dùng thiết bị lọc khung bản để thực hiện quá trình lọc. Sấy khô nước: Mục đích: Sau khi lắng lọc xong, trong tinh dầu vẫn còn lại một lượng nước ở dạng phân tán hoặc hòa tan, vì vậy cần phải sấy khô nước trong tinh dầu. Nguyên lý: Người ta thường dùng Na2SO4 khan với hàm lượng 2.5-5.5% tùy theo hàm lượng nước có trong tinh dầu. Để thực hiện việc sấy khô nước trong tinh dầu có thể dùng phương pháp gián đoạn hoặc liên tục. Để có Na2SO4 khan cần có lò nung để loại hết nước liên kết với Na2SO4. Na2SO4 không chỉ hút nước mà còn hút tinh dầu. Nếu dùng phương pháp liên tục thì tỷ lệ hao tổn là 10%, phương pháp gián đoạn thì tổn thất cao hơn. Nếu muốn tận thu tinh dầu thì sau khi tách nước ta phải hòa tan Na2SO4 lại trong nước để dầu tách lớp. Thiết bị: I: Thiết bị làm việc gián đoạn, sau khi làm khô nước, đem lọc để tách Na2SO4. II: Thiết bị làm việc liên tục, Na2SO4 nằm giữa 2 lớp lưới. Sau khi tách nước xong, Na2SO4 được đem đi sấy khô, nung để sử dụng lại. Tinh dầu sau khi lắng lọc và sấy khô nếu có màu trong sáng thì nhập kho bảo quản, nếu có màu sẩm, xấu thì dùng than hay đất hoạt tính để hấp phụ màu. Tùy thuộc vào cường độ màu có thể dùng lượng than từ 1-2 %. Tinh dầu cam, chanh, quýt thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước chứa nhiều tecpen và seckitecpen nên dễ bị oxy hóa ở điều kiện thường, do đó sau khoảng 5 tuần bảo quản đã có mùi khó chịu. Phải tách bớt tecpen và seckitecpen bằng cách hòa tan tinh dầu trong cồn cao độ (96 %V), tinh dầu sẽ hòa tan hoàn toàn, các tạp chất khác như cellulose, tinh bột… không hòa tan được trong cồn. Sau đó thêm nước cất vào để hạ nồng độ cồn đến 65 %V, các dạng tecpen sẽ không hòa tan ở cồn thấp độ nổi lên trên, lọc đi ta sẽ thu được tinh dầu không còn tecpen. Tiến hành tách phân đoạn các loại tinh dầu theo nồng độ cồn giảm dần ta sẽ thu được các loại tinh dầu có cường độ mùi giảm dần, sử dụng cho các mục đích khác nhau. Tinh dầu cam, chanh, quýt đã loại tecpen cần đóng trong các chai lọ có màu, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng, không khí. Sản xuất tinh dầu cam, chanh, quýt bằng phương pháp trích ly: Nguyên liệu là vỏ cam, chanh, quýt, nếu cần bảo quản để sản xuất lâu dài thì nghiền nhỏ (10*6 mm) và ngâm trong dung dịch muối ăn 25 %. Nguyên liệu được ngâm trong cồn thực phẩm 80 %V trong thùng nhôm, sau 48 giờ, chiết ra và thay bằng cồn cao độ hơn (90-94 %V), ngâm tiếp trong 24h, tỉ lệ cồn và vỏ sao cho đủ để ngập hết vỏ trong thùng, cồn ngâm xong đem cất để lấy riêng từng phần. Phần đầu đục, để riêng ra để cất lại, phần kế đó trong, có mùi thơm là thành phẩm. Loại có độ cồn 60 %V trở lên trộn chung lại để pha nước ngọt, loại 15-60%V cho vào nồi cất để cất lại. Sản phẩm: Hình 10: Sản phẩm tinh dầu từ vỏ citrus Tinh dầu hòa tan trong cồn (đã loại tecpen) sau khi tách phân đoạn thu được ba loại: Tinh dầu có cường độ mùi nặng nhất để phối chế xà phòng thơm, kem đánh răng. Tinh dầu có cường độ mùi nhẹ hơn dùng trong chế biến bánh kẹo. Tinh dầu có cường độ mùi nhẹ nhất dùng để gia hương nước ngọt, rượu mùi. Tinh dầu cam, chanh chứa nhiều chất chống oxi hóa D-limonene tốt cho sức khỏe. Sử dụng trong các quá trình chế biến thực phẩm khác. Bảng 5: Phạm vi ứng dụng của tinh dầu quả có múi Loại tinh dầu Bưởi Chanh Cam Bánh mì * * * Bánh nướng * * * Phô mai * * Gà * * * Món tráng miệng * * * Trứng * * Cá * * * Trái cây * * * Kem * * * Thịt * Mì Ý * * * Cơm * * * Rau trộn * * VD: Chế biến nước sốt marinade cho gà nướng: 4 muỗng mật ong + 2 muỗng mù tạc + 2 giọt tinh dầu cam (hoặc tinh dầu chanh) + 1 muỗng jam mơ => khuấy đều => phủ lên gà nướng. Sản xuất pectin: Qui trình công nghệ: Dd HCl loãng Xay nhỏ Rửa Trích ly pectin Cùi, bã Nước nóng Pectin Lọc Thanh trùng Rót bao bì Bao bì Ép Bã ép Dịch lọc Cô đặc chân không Bã lọc Dịch ép Giải thích qui trình: Xử lý đắng: Mục đích: Loại bỏ glucoside sót lại: rửa bằng nước ấm (50–60oC). Vô hoạt enzyme pectinase: đưa nhiệt độ lên 95–98oC. Thiết bị: Hình 11: Máy rửa băng chuyền Sử dụng hệ thống băng tải có đục lỗ, được nhúng một phần trong bể nước. Vỏ và bã được cho vào máng dẫn nguyên liệu rồi theo băng tải đi qua bể nước, trước khi ra ngoài tiếp tục được rửa bằng vòi phun nước áp lực cao. Xay: Mục đích Chuẩn bị, giúp tăng hiệu suất cho quá trình trích ly. Hiệu quả nghiền đạt được khi phần lớn tế bào bị tác dụng, song vì kích thước tế bào khá nhỏ nên chỉ một số nhỏ tế bào bị phá hủy. Yêu cầu Kích thước miếng xé: càng nhỏ càng thu được nhiều dịch ép. Tạo điều kiện tốt cho quá trình truyền nhiệt vào nguyên liệu (tăng hệ số truyền nhiệt). Tuy vậy nếu nghiền quá nhỏ, thì khi ép sẽ không tạo thành rãnh thoát nước quả, cũng làm giảm hiệu suất ép. Thiết bị: Máy nghiền dao cong. Cắt nhỏ hay xay nghiền đều tác dụng cơ học để thay đổi hình dạng và kích thước của nguyên liệu, mục đích là để chuẩn bị cho quá trình ép được dễ dàng. Lưỡi dao là bộ phận hoạt động chủ yếu của thiết bị xay. Cấu tạo lưỡi dao gồm có hai loại: lưỡi phẳng để cắt nguyên liệu mềm, lưỡi răng để cắt nguyên liệu cứng. Để tăng hiệu suất cho quá trình ép, người ta thường dùng máy nghiền dao cong. Hình 12: Máy nghiền dao cong 1. phễu nhận nguyên liệu; 2. trục đĩa quay; 3. lưỡi dao cong Trích li: Mục đích: Khai thác, chiết rút pectin: đun nóng trong nước chứa acid (chlohydride, sulfuric, sulfurơ), sử dụng lượng nước gấp ba lần lượng vỏ khô, pH=1.3 – 1.4, nhiệt độ 90–100oC và thời gian đun là khoảng 1 h. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình: Nguyên liệu: + Kích thước và hình dạng của nguyên liệu + Thành phần hóa học của nguyên liệu Ẩm và sự phân bố ẩm trong nguyên liệu (ẩm tăng, tốc độ trích ly thấp do nước liên kết với protein và các hợp chất háo nước, ngăn cản sự thấm sâu của nước vào bên trong). Quá trình và thiết bị: + Tỉ lệ dung môi: nguyên liệu + Nhiệt độ: ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán và độ nhớt. + Thời gian trích ly + Lưu lượng dung môi Sản phẩm: Nồng độ trích ly cần đạt được. Thiết bị: nồi hai vỏ có cánh khuấy. Hình 13: Nồi hai vỏ 1. cửa nhập liệu; 2. cửa cấp hơi; 3. cửa tháo bã 4. van xả hơi; 5. cánh khuấy; 6. trục khuấy 7. đồng hồ đo áp suất Quá trình thủy phân kết thúc khi độ khô dung dịch đạt 2% (pectin 0.7–1.0%; đường 1.0–1.3%). Một ít tạp chất như tinh bột và protein lẫn với pectin sẽ được loại bỏ nhờ các enzyme phân giải protein. Việc xử lý này được thực hiện ở pH = 4.5 – 5 (điều chỉnh bằng dung dịch natri cacbonate) và ở nhiệt độ 40–50oC. Ép Mục đích: khai thác, thu dịch lỏng. Khi đã loại bỏ hết tinh bột (kiểm tra bằng iod), điều chỉnh pH dung dịch tới 3 bằng cách thêm acid citric rồi đưa nhiệt độ lên 80oC để làm mất hoạt tính của enzyme. Dung dịch có thể được làm mất màu nhờ anhydride sulfurơ, rồi cho lọc ép sau đó dung dịch pectin được làm sạch và lắng gạn, thu dung dịch pectin trong suốt. Thiết bị: sử dụng thiết bị ép thuỷ lực. Hình 14: Máy ép thuỷ lực. Bã sau khi nghiền sẽ được rải trên nylon hoặc vải làm bằng sợi tổng hợp và được định thành dạng tấm (“cheese”) có độ dày khoảng 10cm. Các tấm được tách biệt với nhau bởi các giá bằng gỗ hoặc plastic. Độ cao của các tấm là khoảng 1 m. Sau đó, 2–3 trục ép (nằm xung quanh trục của khối nguyên liệu) sẽ nén từ trên xuống. Áp lực ép có thể lên đến 200 atm. Dịch lỏng sẽ được thu qua máng hứng dưới máy ép. Máy ép thủy lực cho hiệu suất ép khá cao (khoảng 55 – 60%). Tuy nhiên mức độ cơ giới hóa của máy không cao, sự chuẩn bị trước khi ép, rửa thiết bị đều phải làm thủ công. Lọc: Mục đích: Phân riêng hỗn hợp không đồng nhất qua lớp lọc Tách tạp chất Cải thiện độ trong với sự hỗ trợ của bột trợ lọc Những biến đổi trong quá trình lọc: Biến đổi vật lý: Khối lượng riêng hỗn hợp giảm, nhiệt độ giảm. Biến đổi hóa lý: Chỉ còn một pha đồng nhất. Biến đổi về mặt cảm quan: Tăng độ trong. Thiết bị: Thiết bị lọc khung bản Thiết bị làm việc gián đoạn, huyền phù nhập vào liên tục, nước trong chảy ra liên tục, còn tháo bã theo chu kỳ Thiết bị lọc khung bản được cấu tạo chủ yếu bởi khung và bản: khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào, bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn nước lọc. Khung và bản thường được chế tạo có dạng hình vuông và phải có sự ghép kín giữa khung và bản, được xếp liên tiếp nhau trên giá đỡ, giữa khung và bản là vật ngăn lọc. Hình 15: Thiết bị lọc khung bản Huyền phù vào theo đường nhập liệu sau đó phân ra theo số lượng khung tràn vào khoang trống, dưới áp suất nước lọc đi qua vách ngăn lọc theo các rãnh trên bản chảy xuống và nhờ van được lấy ra ngoài. Bã được giữ trên bề mặt của vật ngăn lọc và được chứa trong khung. Khi bã trong khung đầy thì dừng bơm nước nóng vào để rữa bã nhằm trích ly thêm chất hòa tan nhưng hiệu quả không cao. Cô đặc: Mục đích: Khai thác: Tăng nồng độ chất khô trong dịch chiết Bảo quản: Ức chế vi sinh vật phát triển do nhiệt độ. Thông số: Độ khô 10%, thu chế phẩm pectin hàm lượng 4 – 5 %. Cô đặc trong chân không ở nhiệt độ 55-60oC và độ chân không từ 600 mmHg trở lên. Trung bình 100 kg cùi quả cho 50-70 l dung dịch pectin độ khô 10%. Thiết bị: cô đặc chân không. Hình 16: Thiết bị cô đặc chân không Hiện tượng tổn thất chất khô do bị lôi cuốn bởi hơi thứ: Hơi thứ khi thoát ra khỏi thiết bị cô đặc có thể bị lôi cuốn theo một số cấu tử ở trạng thái sương mù. Hiện tượng này xảy ra khi ta gia nhiệt làm cho sự sôi của dung dịch nhân sâm diễn ra quá mãnh liệt. Thông thường, các thiết bị cô đặc có không gian hoặc bộ phận tách sương mù nhằm hạn chế sự tổn thất chất khô do hơi thứ lôi cuốn theo. Thiết bị gồm 3 phần cơ bản: buồng đốt ngoài, buồng bốc và thiết bị ngưng tụ. Đóng chai: nhiệt độ 75-79oC Mục đích: Bảo quản: Hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật vào sản phẩm. Hoàn thiện: Tạo sự thuận tiện trong phân phối, lưu kho, tạo hình thức đẹp hấp dẫn người tiêu dùng. Thiết bị: Máy chiết rót chai tự động dạng tròn. Hình 17: Máy chiết rót chai Thanh trùng: Pectin cô đặc có thể bảo quản bằng SO2 không qua thanh trùng. Mục đích: Bảo quản: Hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật vào sản phẩm. Thiết bị: Thiết bị thanh trùng tunnel. Thanh trùng ngoài bao bì Hình 18: Thiết bị thanh trùng tunnel Để thu pectin ở dạng bột người ta đông tụ pectin lỏng bằng cồn ethylic 95oC rồi lọc tách pectin khỏi hỗn hợp rượu - nước. Kết tủa pectin được rửa lại bằng cồn 90oC, đem sấy ở 60-70oC đến khi độ ẩm còn 3-4%, nghiền nhỏ và đóng bao. Sấy chân không: Mục đích: Chế biến: dịch trích được phân tán thành các hạt nhỏ li ti trong buồng sấy rồi tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy. Do đó, hơi nước sẽ được bốc hơi đi nhanh chóng, ta thu được sản phẩm dạng bột. Bảo quản: bột thu được có hàm ẩm thấp (3-4 %) nên sẽ kéo dài thời gian bảo quản. Thiết bị sấy chân không: Hình 19: Máy sấy chân không trụ tròn Sản xuất mứt: Ở Ấn Độ người ta sản xuất mứt từ cùi trắng các loại quả citrus, đặc biệt là bưởi. Phế liệu của bưởi chiếm tới 70-75%, bao gồm vỏ, cùi và quả xanh. Khi làm mứt đông, phế liệu được xay nhỏ rồi nấu với nước theo tỷ lệ 1:1, có bổ sung 0,3% acid citric, thời gian nấu 30ph. Gạn lấy chất lỏng và tiếp tục nấu trong 15ph nữa với 50% nước và 0,15% acid citric rồi bỏ bã. Chất lỏng thu được qua hai lần thủy phân pectin được trộn chung với nhau rồi hòa với đường, acid citric theo tỷ lệ: Dung dịch pectin: 100l Đường kính: 100kg Acid citric: 0,6kg Cô đặc hỗn hợp đến khi nhiệt độ sôi đạt 105,5oC (độ khô 68-70%) thu được mứt đông. Rót vào đồ đựng khô sạch, làm nguội, bảo quản ở nơi khô mát. Khi làm mứt rim, cùi được ngâm kỹ trong nước muối 5-10% cho tới khi trong. Sau đó ngâm cùi trong nước muối 10-12% có bổ sung 5-6g/kg SO2 và bảo quản đến khi nấu mứt. Trước khi nấu mứt, cùi đã ngâm phải được rửa kỹ, sau đó ngâm trong syrup 30-35% trong 2 ngày. Khi đó do khuếch tán, nồng độ đường trong syrup giảm, người ta rót syrup ra và cô đặc lên 30-35% độ khô rồi cho cùi vào nấu trong 5-7ph. Cho acid citric tỷ lệ 0,12-0,15% so với cùi. Sau đó để nguội và tiếp tục cho khuếch tán tự nhiên. Việc cô đặc từng bậc để nâng nồng độ syrup lên hàng ngày là 5%, cho đến khi đạt 75%. Lấy cùi thấm đường ra khỏi syrup và để khô tự nhiên, hoặc sấy ở nhiệt độ không quá 50oC. Hình 20: Mứt rim từ vỏ citrus Các hướng sử dụng phế liệu trong chế biến chuối: Sản xuất rượu chuối: Chuối mẩu Chà mịn Nước Điều chỉnh dịch lên men Tiệt trùng dịch lên men Dịch men Lên men Chưng cất Rượu Quy trình công nghệ: 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 l rượu 40o. Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm: Chỉ tiêu hóa học: Hàm lượng cồn ở 20oC (%v/v): theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất. Hàm lượng acetaldehyde trong 1l ethanol 100o: ≤ 50 mg. Hàm lượng este, tính bằng miligam este etylaxetat trong1 l rượu 1000, không lớn hơn 200 mg. Hàm lượng methanol trong 1l ethanol 1000: ≤ 0.1% (v/v). Hàm lượng rượu bậc cao tính theo tỷ lệ hỗn hợp izopentanol và izobutanol 3:1, tính bằng miligam trong 1l etanol 100o: tùy thuộc vào nhà sản xuất. Hàm lượng furfurol, mg/l: vết Giới hạn nồng độ kim loại tối đa: Asen (As): max 0.2 mg/l. Chì (Pb): max 0.2 mg/l. Thủy ngân (Hg): max 0.05 mg/l. Cadimi (Cd): max 1 mg/l. Đồng (Cu): max 5 mg/l. Kẽm (Zn): max 2 mg/l. Sản xuất kẹo chuối: Ruột chuối sau khi chà cô đặc đến độ khô 70%. Chuối cô đặc chứa 25-30% đường khử; 22-27% saccharose; 0,9-1,1% acid. Để bảo quản dài ngày cần trữ trong nước lạnh 5-7oC hoặc bổ sung 1% NaHSO3 hay 0,2% acid sorbic. Chuối cô đặc được phối chế như sau: Chuối cô đặc 8 phần; đường kính 5 phần; đường nha 2,5 phần. Và cô đặc hỗn hợp đến khi độ ẩm còn 9-10%. Có thể bổ sung thêm lạc, vừng, dừa, gừng, sữa bột để thành các loại kẹo khác nhau. Sau khi để nguội, cắt kẹo thành miếng rồi bao gói bằng các lớp giấy: trong cùng là giấy tinh bột (ăn được) để chống dính và khi ăn không phải bóc; giữa là giấy thiếc hay giấy nhôm, giấy tẩm paraffin vazolin để chống ẩm, ngoài cùng là giấy nhãn. Bảng 6: Hợp phần bổ sung vào kẹo chuối (phần khối lượng) Loại kẹo chuối Hợp phần Đặc biệt Xuất khẩu Hỗn hợp Dừa Vừng Lạc Cacao Bột Chuối cô đặc 8 8 8 8 8 8 8 8 Đường kính 5 5 5 5 5 5 5 5 Đường nha 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Dừa nạo tươi 2 2 Sữa bột 1.2 1.2 Lạc rang 0.8 0.8 0.8 0.8 Vừng rang 0.6 0.6 0.6 0.8 Cacao sữa 1.5 Gừng sợi 0.25 0.25 0.25 Bột sắn 1 Các hướng sử dụng phế liệu trong chế biến dứa: Sản xuất chế phẩm bromelin: 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). Bảng 7: Sự phân bố tổng hoạt tính enzyme bromelin ở các phần khác nhau của quả dứa trưởng thành Thịt quả Vỏ Lá chồi Cuống Lõi Chồi 61% 26% 9% 1% 2% 1% 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. Qui trình công nghệ Phế liệu dứa Nghiền Bromelin Sấy khô Ly tâm thu tủa Kết tủa (NH4)2SO4 hay acetone, ethanol Ép Bã Giải thích qui trình: Để chiết rút bromelin, phế liệu được nghiền nhỏ rồi ép lấy dịch dứa. Có thể ly tâm dịch lọc trong 10 phút để loại bỏ chất xơ sẽ thu được dịch chiết có ít tạp chất hơn. 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. Trước khi kết tủa enzyme có thể sử dụng phương pháp đồng hoá dưới điều kiện áp suất cao để phá vỡ tế bào mô dứa, giảm độ nhớt của dịch chiết, phóng thích các enzym nội bào mà không làm biến tính chúng, đồng thời làm tăng sản lượng và hoạt tính enzym bromelin. Xay nghiền: Mục đích: Tăng hiệu suất cho quá trình ép. Yêu cầu: Kích thước miếng xé nhỏ hơn 0,3 cm3 hiệu suất ép giảm do khối nguyên liệu mất độ xốp. Nhỏ hơn 1 cm3 hiệu suất ép cũng không cao do tỷ lệ tế bào bị phá vỡ thấp. Thiết bị: máy nghiền dao cong Ép: Mục đích: Khai thác thu dịch quả Yêu cầu: Hiệu suất ép cao Cách thực hiện: Xử lý với enzyme pectinase và glucosidase. Tiến hành ép với thiết bị ép trục ép nằm ngang. Áp suất ép ban đầu là 4.9 – 5.9x106 N/m2 sau đó tăng lên 1.96 – 2.45x107 N/m2 Hình 21: Thiết bị với trục ép nằm ngang 1. Bản ép 2. Lưới 3. Thanh chặn Tách bromelin bằng phương pháp kết tủa enzyme: Nguyên tắc Phá vỡ nước liên kết xung quanh phân tử enzym bằng cách bổ sung vào dung dịch protein enzyme các dung môi hoặc các hóa chất ưa nước có ái lực với nước mạnh hơn protein để lôi kéo nước ra khỏi phân tử protein đó, giúp cho protein tủa xuống. Dùng acetone và ethanol, hoặc các muối trung tính, ammonium sunfate. Làm lạnh nước dứa ép 0 – 40oC và acetone tinh khiết ở 20oC. Tủa bromelin phải được rửa bằng acetone và làm khô thật nhanh để bromelin không bị biến tính. Dùng amonium sunfate với nồng độ bão hoà là 0.7( 70% bão hòa) để làm tác nhân kết tủa bromelin (đặc biệt ở nhiệt độ thấp). Tủa dễ dàng hoà tan bằng nước và muối có thể loại bỏ ra khỏi protein bằng phương pháp thẩm tích. Cách tạo tủa với muối ammonium sulfate (NH4)2SO4. Dùng 1 lít dung dịch nước dứa ly tâm. Cho từ từ 532g ammonium sunfate vào và khuấy đều. Để yên ở nhiệt độ phòng từ 10-15 phút. Ly tâm: Ly tâm dung dịch với vận tốc 6.000 vòng/ phút trong 5 phút để thu nhận tủa. Hình 22: Thiết bị lọc ly tâm Sấy khô: Thu tủa chế phẩm bromelin và sấy khô tủa sau đó tinh sạch enzyme. Tinh sạch enzyme bằng phương pháp thẩm tích: Cân 1kg enzym thô, pha trong 10ml dung dịch đệm sodiumphotphate 0.03% có pH 7.2. Lấy enzym hoà tan cho vào túi cellphane rồi đặt túi vào cốc chứa 1l dung dịch đệm. Thẩm tích trong 6 giờ và cứ 2 giờ thì thay dung dịch đệm 1 lần. Dung dịch đệm được khuấy đều liên tục bằng máy khuấy từ. Tinh sạch enzym ở nhiệt độ thấp, để giảm sự biến tính của enzyme. Sản phẩm: Hình 23: Dược phẩm chứa hàm lượng bromelin cao Hình 24: Bột enzyme bromelain dùng cho người ăn kiêng Thủy phân protein: Thủy phân protein cá: Việc sử dụng protease để sản xuất chế phẩm cá đậm đặc là phương pháp biến đổi những loại cá rẻ tiền, những thành phần không ngon của cá thành chế phẩm đậm đặc có tính chất chức năng tốt hơn bột cá cổ truyền. Trong những quá trình cổ điển, người ta lợi dụng enzym vi sinh vật thủy phân có sẵn trong cá để phân giải protein một cách chậm chạp trong thời gian dài và nhiệt độ thích hợp. Ngày nay enzym được sử dụng trong quá trình thủy phân với những đặc điểm thỏa mãn cho sản xuất công nghiệp. Cần phải lựa chọn những điều kiện để ngăn ngừa hoạt động của vi khuẩn phân giải. Enzyme bromelin có top = 70oC, ở nhiệt độ này loại trừ sự tồn tại của hầu hết vi khuẩn phân giải. Sản phẩm phân giải có phân tử lượng trung bình tương đối thấp. Tùy theo điều kiện thủy phân mà sử dụng một hay nhiều loại enzym. Sản xuất dịch thủy phân protein cá bằng enzyme thực vật để thêm vào nước mắm cổ truyền có những ưu điểm to lớn: Cho phép tăng thể tích thu hồi mà không làm thay đổi giá trị dinh dưỡng. Thay thế các loại cá được dùng trong sản xuất nước mắm hiện nay bằng các loại cá có giá trị thương phẩm kém hơn. Rút ngắn được quy trình sản xuất cổ truyền. Gia tăng sự chuyển lượng protein không hòa tan thành protein hòa tan. Sự làm mềm thịt Chỉ cần một phần bromelin là có khả năng thủy phân 1.000 phần thịt, tương tự như papain và pepsin. Các enzyme được rải lên thịt dưới dạng bột hoặc được ngâm trong dung dịch enzyme hoặc tiêm dung dịch enzyme vào thịt. Thủy phân gan bò: bromelin dùng để thủy phân gan bò làm cao gan, thuốc bổ. Gan bò được xử lí bằng chế phẩm bromelin trong thời gian 10 giờ ở nhiệt độ 55oC, sau đó xử lí nhiệt 100oC trong vòng 3 - 5 phút. Dịch thủy phân được tách lọc và đông khô. Sử dụng trong quá trình đông tụ sữa: Thông thường để chế biến các sản phẩm từ sữa người ta dùng renin. Renin là loại enzym được sử dụng làm đông tụ sữa truyền thống. Tuy nhiên lượng renin sản xuất chưa đáp ứng đủ yêu cầu thực tế. Gần đây sử dụng enzyme thực vật trong chế biến sữa đang được phát triển, trong đó bromelin chồi dứa đang được quan tâm sử dụng vào mục đích này. Sử dụng bromelin thu nhận chất ức chế protease: Trong tế bào cơ quan động thực vật tồn tại các chất ức chế enzyme, trong đó có các chất ức chế protease. Các chất ức chế trong tế bào thường có bản chất protein như enzyme. Hiện nay trong công nghiệp và y tế thường sử dụng rộng rãi các chất ức chế này. Chế phẩm bromelin được sử dụng để thu nhận các chất ức chế các chất ức chế protein có chứa nhóm –SH. Bromelin được tinh sạch sau đó được cố định trong gel sepharose. Dịch nghiền dầu và lõi dứa sau khi lọc và li tâm được cho qua cột chứa bromelin cố định, trước tiên trong dung dịch đệm phosphat, pH = 4.6 sau đó pH = 7.6 – 7.8, khi đó xảy ra quá trình liên kết giữa bromelin và chất ức chế của chúng có mặt trong dịch nghiền nói trên , sau đó thu hồi chất ức chế bằng dung dịch 0.01M NaOH có chứa 0.1M NaCl, pH = 11.5 - 12. Bằng phương pháp này sẽ thu được chất ức chế protein ở dạng tinh sạch, chất ức chế này tác động mạnh lên enzym như papain, ficin. Các lĩnh vực ứng dụng khác: Nhờ tác dụng làm dễ tiêu hóa protein, bromelin được điều chế với vài chất khác để bổ sung hay điều trị sự thiếu protease tiêu hóa tự nhiên. Những dược phẩm này chứa bromelin và các enzyme khác như lipase, amilase, những chất bổ hay sinh tố. Sản xuất giấm: Sản xuất giấm từ vỏ dứa. Đây là sản phẩm có thể tận dụng vỏ quả dứa, thứ thải ra từ quá trình chế biến hoặc tiêu thụ trái cây. Vỏ quả dứa phải là vỏ quả dứa đã chín đã được rửa sạch, vỏ không được hư hỏng, thối hoặc bị nhiễm trùng. Chỉ sử dụng vỏ, không sử dụng lá hay cuống. Nước sử dụng phải là nước có thể uống được, nếu đã đun sôi thì càng tốt. Tất cả thiết bị phải được rửa sạch, kể cả chai lọ dùng để đựng cũng nên được tiệt trùng bằng hơi nước trước khi sử dụng. Quy trình công nghệ: Lọc Men giấm Lên men Nước đường Phối trộn Vỏ dứa Cắt nhỏ Giấm Bã Giải thích quy trình: Vỏ dứa được cắt thành những miếng mỏng và đặt trong những thùng thép không gỉ hoặc đất sét, không nên dùng thùng nhôm hoặc sắt. Thêm nước sạch và đường. Mỗi thùng sau khi cấy men giấm được đậy kín bằng vải sạch, xung quanh buộc dây cho chặt để tránh côn trùng, bụi. Dứa được lên men ở nhiệt độ phòng trong 8 ngày và độ chua cần được kiểm tra mỗi ngày. Độ chua càng ngày càng tăng và sẽ đạt 4% acid acetic vào ngày thứ 8, nếu cần chua hơn nữa thì sẽ để lên men thêm 1 hay 2 ngày nữa. Sự tăng dần về độ chua có thể được kiểm tra bằng cách nếm trong suốt quá trình lên men. Những vi khuẩn còn dư lại có thể được dùng lại hai hoặc ba lần để lên men sau này. Sản xuất giấm từ dịch quả: Để sản xuất giấm, hàm lượng đường của dịch quả phải đạt từ 8% trở lên. Cứ 1000 l dịch quả có độ đường 8-10% sẽ thu được 612-765 l giấm có hàm lượng acid acetic 10%. Sản xuất giấm từ dịch dứa gồm các công đoạn: thanh trùng dịch quả, lên men dịch quả để thu rượu vang, lên men rượu vang để thu giấm, tang trữ, pha trộn và thanh trùng giấm. Dịch quả được thanh trùng ở 85oC trong 2-3ph rồi làm nguội xuống 25-35oC và đưa đi lên men cồn trong thùng lên men. Canh trường nấm men Saccharomyces cho vào bằng 2% thể tích dịch quả, nhiệt độ duy trì 18-25oC trong 6-7 ngày. Nếu nhiệt độ 32-37oC thì lượng giống phải cao hơn (10% hoặc hơn), và có thể rút ngắn thời gian lên men (còn 4-6 ngày). Rượu vang thu được sau khi lên men etylic được gạn lọc và làm trong. Quá trình oxi hóa etanol thành acid acetic tiến hành dưới sự xúc tác của các vi khuẩn acetic như Acetobacter acetic, A. pasteuianum, A. orleanense, A. xylium, A. schiitzenbachii. Nồng độ cồn thích hợp cho lên men acetic là 10-13%, nếu nồng độ quá thấp thì etanol bị oxi hóa triệt để thành CO2 và nước, nếu nồng độ cao hơn sẽ ức chế giống phát triển và một phần cồn không biến thành giấm. Môi trường lên men phải acid hóa bằng chính acid acetic nếu pH quá 4.5-5.0; và phải bổ sung supephosphate, amon phosphate, kali cacbonat. Cho rượu vang chảy vào thùng lên men acetic, trong đó xếp chặt phoi bào được nhiễm giống vi khuẩn acetic. Để tăng hiệu quả oxi hóa, có thể thổi không khí và phun môi trường thành bụi. Thời gian lên men 8-10 ngày, nhiệt độ 24-37oC. Giấm thu được có hàm lượng cồn không quá 0.5% và nồng độ acid acetic tới 10.5%. Giấm thu được đem tàng trữ trong 1-2 tháng để ổn định chất lượng, sau đó lọc trong, pha thành giấm ăn (5-9% acid acetic), đóng chai và thanh trùng thêm vào 1-2% muối ăn. Sản phẩm: Sản phẩm giấm từ vỏ quả dứa có hương vị đặc trưng mùi dứa trong khi vẫn giữ được giá trị về mặt thương mại. Hình 25: Giấm dứa Sản xuất acid citric: Ở Hawaii, acid citric được sản xuất từ phế liệu dứa với khối lượng lớn. Acid citric được sản xuất từ phế liệu dứa với khối lượng lớn. Asp. niger Micell Muối kết tủa PHỀ LIỆU DỨA Ép Lên men hiếu khí Dd Ca(OH)2 nóng Lọc Bã ACID CITRIC Cô đặc Phân ly Kết tinh Tinh chế Acid hóa Rửa kết tủa Nước sôi H2SO4 36oBe Đun sôi CaSO4 Quy trình công nghệ: Giải thích quy trình: Ép: Mục đích: Thu dịch trích ly Biến đổi: Vật lý: các biến đổi về cấu trúc nguyên liệu, trang thái liên kết, tỷ lệ giữa các pha rắn, lỏng. Hóa học: một ít chất hòa tan: vitamin, enzyme; chất không hòa tan: thành tế bào, mảnh vụn, cellulose,… được tách ra. Yếu tố ảnh hưởng: Tính chất nguyên liệu. Áp lực ép: tỷ lệ thuận với hiệu suất ép, nhưng có giới hạn nhất định. Vận tốc máy ép: tỷ lệ thuận với năng suất ép, tỷ lệ nghịch với chiều dày lớp nguyên liệu. Phương pháp thực hiện: ép nhiều lần. Cho nguyên liệu đi qua máy ép gồm 3 bộ trục, mổi bộ có 3 trục. Thiết bị: máy ép 12 trục Lên men: Nấm mốc Aspergillus niger biến đường thành acid. Chúng sinh trưởng chủ yếu bằng con đường tạo ra bào tử. Chuẩn bị: Dịch lên men chứa 3-4% đường, cần bổ sung 0.07% nitơ, 0.016-0.021% P2O5. Các ion: K+, Mg2+, Zn2+ và các nguyên tố khác chỉ cần một lượng rất ít vào thùng lên men có cánh khuấy. Dịch nấm giống và lên men được vô trùng, hoạt hóa giống trong 5h bằng cách cho vào dịch một lượng bào tử theo tỷ lệ 1g/lit canh trường. Thùng gây giống có dung tích 5m3, có cánh khuấy, sục khí vô trùng liên tục 28-36h, nhiệt độ 34-35oC, lượng không khí giai đoạn đầu 9-10m3/h. Khi bào tử phát triển ta tăng dần tới 90-100m3/h. Kiểm tra chất lượng nấm giống thường xuyên sau 12h. Tiến hành: Sau 36h, ta dùng áp suất không khí vô trùng đẩy nấm giống vào thùng lên men. Lượng nấm giống chiếm 10-12% thể tích thùng lên men. Bổ sung đường đặc với tốc độ 0.5-0.8m3/h (do nồng độ đường giảm). Nhiệt độ: 31-32oC. Áp suất trong thùng: 0.1-0.2kg/cm2. pH = 3-4 Nồng độ đường trong dung dịch 3-4%. Thời gian kéo dài 5-10 ngày. Cần sục khí vô trùng liên tục. Kết thúc: Khi độ chua không đổi trong 4-6h lên men cuối. pH: 2.2 1m3 canh trường thu lượng acid từ 7.5kg trở lên. Lọc: Mục đích: lọc bỏ hết micelle. Dung dịch lên men chứa hỗn hợp acid citric, oxalic, gluconic,… cùng với đường sót. Tách acid khỏi dịch lên men: Tăng nhiệt độ dịch lên men: 60-65oC Trung hòa với nước vôi, điều chỉnh pH = 6.8-7.5 Lượng dung dịch và nồng độ Ca(OH)2 tính theo lượng tương đương của acid citric có trong dịch dứa. Xảy ra các phản ứng: 2C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 $ + 6H2O Citrate canxi 2C6H12O7 + Ca(OH)2 = Ca(C6H11O7)2 + 2H2O Gluconat canxi C2H2O4 + Ca(OH)2 = CaC2H4 $ + 2H2O Oxalate canxi Lọc và rửa bã thu muối canxi kết tủa. Acid hóa: Dùng H2SO4 36oBe vừa đủ, đun sôi 30 phút và để yên trong 3h. Phản ứng chỉ hòa tan citrate canxi: Ca3(C6H5O7)2 + 3H2SO4 = 2C6HO7 + 3CaSO4 $ Lọc bỏ CaSO4 và Oxalate canxi. Cô đặc: Cô đặc dung dịch qua lọc chân không đến nồng độ 40oBe. Để yên kết tinh trong 3-5 ngày. Phân li bằng máy li tâm, được acid citric tinh thể. Acid citric thu được còn lẫn tạp chất, cần tinh chế bằng nước sạch và than hoạt tính để có acid tinh khiết. Các hướng sử dụng phế liệu trong chế biến táo: Sản xuất pectin: Kết tủa pectin Pectin Dd HCl loãng Dd Na2CO3 Trích ly Sấy Nghiền Nghiền nhỏ Ép Bã táo Bã ép Lọc Đường hoá Lọc ép Cô đặc chân không Bã lọc Dịch thải Sấy Nghiền Bao gói Bao bì Quy trình công nghệ: Giải thích quy trình: Bã táo tươi đem nghiền nhỏ đến kích thước vụn không quá 5mm, rồi sấy đến độ ẩm 8–10% (nhiệt độ sấy 80 – 100oC) bã khô sau đó đem nghiền nhỏ đến kích thước vụn 2 – 3 mm và để làm tơi cục. Tiếp theo bã được cho vào nồi trích ly bằng nước đã được acid hóa bằng H2SO3 đến pH = 2.5 – 3.5 với tỷ lệ bã táo : nước = 1:2,6. Nhiệt độ trích ly là 85 – 92oC trong 1 giờ. Lọc ép lấy dịch trích ly. Dịch trích ly có chứa pectin, đường và các polysaccharide, vì vậy phải đem thủy phân bằng men trong một thiết bị khác có pH = 4.5 – 5 (kiềm hóa bằng Na2CO3) thời gian 30 – 60 phút ở nhiệt độ 45 – 60oC (để đường hóa tinh bột, người ta cho 0.5% canh trường nấm mốc Aspergillus Oryzae nuôi cấy trên cám mì). Như vậy, các polysaccharide sẽ chuyển thành đường và sau khi chế biến có thể dễ dàng cùng với đường tách ra khỏi pectin. Dịch trích ly đã đường hóa được đem lọc và cô đặc trong thiết bị cô chân không ở nhiệt độ 55 – 60oC đến độ khô 15% theo khúc xạ kế, trong đó chứa khoảng 3% pectin. Dịch cô đặc đem xử lý bằng rượu ethylic 95% theo tỷ lệ thể tích rượu : dịch trích ly = 1,2:1, cho thêm vào 0,3% acid HCl theo thể tích của toàn hỗn hợp, khuấy trong thời gian 8 – 10 phút. Lọc, tách tủa pectin ra khỏi dung dịch bằng máy lọc ép hay lọc rửa, sau đó rửa lại bằng C2H5OH 95% với lượng 60 – 70% so với pectin. Tủa sau đó được sấy chân không ở 60–70oC. Pectin khô đem nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi. Bột khô đóng thùng, có màng polymer không thấm nước. Người ta thu hồi rượu trong dịch trích ly đã kết tủa pectin bằng phương pháp chưng cất thường, trong dung dịch sau khi chưng cất rượu còn chừng 7 – 9% đường có thể cho lên men để lấy rượu. Pectin từ phế liệu rau quả: Tiêu chuẩn sản phẩm Bảng 8: Tiêu chuẩn về độ tinh sạch của pectin sử dụng trong chế biến Tiêu chuẩn FAO FFC EEC Chất dễ bay hơi Max 12% Max 12% Max 12% Tro không tan trong acid Max 1% Max 1% Max 1% Sulfur dioxide Max 50mg/kg Max 50mg/kg Max 50mg/kg Sodium methyl sulfate Max 0.1% Methanol, Ethanol, Isopropanol Max 1% Max 1% Max 1% Hàm lượng Nitrogen Max 2.5% Max 0.5% Galacturonic acid Min 65% Min 65% Tổng Anhydrogalacturonides min. 65% Mức độ amin hoá Max 25% Max 25% Max 25% Asen, ppm Max 3% Max 3% Max 3% Chì, ppm Max 5% Max 5% Max 10% Đồng, ppm Max 5% Kẽm, ppm Max 2.5% Max 2.5% Bột pectin đạt đăng ký chất lượng của đơn vị, cụ thể là: Độ ẩm: 12% Hàm lượng pectin: 60% Cảm quan: bột màu vàng sáng, có mùi thơm của vỏ hoa quả. Khi dùng pectin cần lưu ý: Pectin cần được phân tán cẩn thận để được hòa tan hoàn toàn, thực tế thường dùng hai cách sau: Cho pectin vào nước rồi dùng máy trộn. Trộn bột pectin với 5 lần saccharose rồi phân tán hỗn hợp này trong nước. Pectin hòa tan chậm trong nước lạnh do đó dung dịch này nên được nung nóng lên. Pectin hòa tan hoàn toàn chỉ với dung dịch có phần trăm chất khô hoà tan dưới 25%. Do đó pectin phải được hoà tan trước khi cho toàn bộ lượng saccharose hay chất khô hoà tan khác. Nhóm có chỉ số methoxyl thấp (LMP): hòa tan rất kém trong nước cứng hay trái cây giàu canxi như quả mơ hay quả cam. Lượng ion vượt quá Ca2+ có thể tạo ra dung dich đệm. Thời gian nấu dài sẽ làm mất đi độ bền gel. Để tránh sự tái đặc lại, sản phẩm phải được thực hiện trên nhiệt độ tạo gel. Gel tạo từ pectin amid hoá thì có tính thuận nghịch vì nhiệt. Phụ thuộc vào nồng độ ion Ca2+ mà có thể tạo ra hiện tượng sol – gel thuận nghịch. Ứng dụng của pectin trong công nghệ chế biến rau quả: Pectin là chất tạo đông tốt nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả. Nó có khả năng giữ mùi tự nhiên trong kẹo đông hay các sản phẩm khác, không gây mùi vị lạ. Khả năng tạo gel của nó còn được sử dụng ở những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha, hoặc trong sản phẩm cuối hoặc ở một giai đoạn tức thời trong quy trình sản xuất. Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm mà quy định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở những loại thực phẩm cần có một hình dáng thật tự nhiên. Ứng dụng của pectin trong công nghệ sản xuất bánh nướng: Pectin táo đã chứng tỏ khả năng đặc biệt của mình trong công nghệ sản xuất bánh. Nó có vai trò quan trọng trong việc chống lại sự biến tính và biến dạng của các thành phần làm từ trái cây trong quá trình nướng bánh trong các loại bánh rán, bánh hấp, bánh gừng, bánh quy, bánh trộn táo và hạnh nhân phết kem hay bánh xốp có nhiều bơ. Pectin được ứng dụng một cách phong phú bởi vì nó có thể làm quá trình hoàn thiện được đảm bảo. Ngoài ra nó còn làm cho bề mặt bánh láng bóng. Hình 26: Các loại sản phẩm bánh nướng Ứng dụng của pectin trong ngành công nghiệp bánh kẹo: Pectin tăng tính hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái cây tự nhiên và bề mặt bóng láng cho sản phẩm. Pectin là chất tạo gel tốt, tan nhanh, ổn định, vì vậy pectin được ứng dụng nhiều trong công nghệ sản xuất bánh kẹo như: mứt quả, kẹo dẻo, bánh ngọt nhân hoa quả. Hình 27: Kẹo dẻo Ứng dụng của pectin trong công nghiệp chế biến sữa: Tạo hương vị trái cây cho các sản phẩm sữa chua. Cho pectin vào sữa lên men với liều lượng vừa đủ, trộn đều để được dung dịch đồng nhất. Trong yaourt trái cây, pectin tạo cấu trúc mịn, giúp phân bố các mẫu trái cây nhỏ trong sữa và tạo bề mặt nhẵn bóng. Pectin phản ứng với canxi trong yaourt nhằm cải thiện cấu trúc của yaourt. Trong sản xuất sữa chua: casein của sữa chua thường bị vón cục. Nếu cho pectin vào hỗn hợp thì casein sữa sẽ kết tủa dạng mịn làm tăng giá trị cảm quan của thực phẩm. Hình 28: Yaourt Ứng dụng của pectin trong công nghiệp chế biến nước giải khát: Việc sử dụng pectin trong các sản phẩm đồ uống rất phù hợp vì chúng có carbonhydrate tự nhiên năng lượng thấp và ổn định tính đục của sản phẩm. Hình 29: Nước giải khát Các ứng dụng khác của pectin trong công nghệ thực phẩm: Dùng pectin hay pectat để chế tạo bao bì (màng) ăn được: màng thu được bằng cách đem nhúng sản phẩm vào dung dịch pectin methoxyl thấp hay natri pectat và sau đó nhúng vào dung dịch canxi clorua. Đôi khi người ta thêm glyxerin vào dung dịch pectin để làm dẻo hóa. Màng phủ lên phải đem sấy. Pectin còn được sử dụng nhiều trong sản xuất thức ăn kiêng cho những người mắc bệnh tiểu đường. Loại thức ăn này thường có hàm lượng đường rất thấp. Các hướng sử dụng phế liệu trong chế biến đu đủ: Sản xuất chế phẩm papain: Papain được sản xuất từ nhựa đu đủ. Nhựa cây đu đủ nằm trong các ống dẫn nhựa trải rộng khắp toàn bộ cây, ngoại trừ rễ. Nhựa là hỗn hợp enzyme chứa các protease sau: papain, chymopapain A (gốc amino acid cuối là glutamic acid), chymopapain B (gốc amino acid cuối là tyrosine), proteinase III, proteinase IV, thiolprotease, trong đó papain chiếm tới 95%. Trong vỏ đu đủ, đặc biệt là đu đủ xanh có nhiều nhựa. Nên phế liệu vỏ đu đủ được tận thu để sản xuất papain. Quy trình công nghệ:Kết tinh Tái kết tinh Sấy chân không Papain Dd NaCl bão hòa Kết tủa lần 2 Ly tâm 1 Kết tủa lần 1 Lọc Ly tâm 2 NaCl rắn (NH4)2SO4 Dịch lỏng Tủa xám Dịch lỏng Cysteine NaOH Vỏ đu đủ Nghiền Trích ly Lọc Chỉnh pH Bã NaOH Bã Giải thích quy trình: Trích ly: Vỏ đu đủ đã nghiền được hòa tan trong dung dịch cysteine 0,04M, dùng dung dịch NaOH 0,054M để đưa pH dịch chiết tới 5,7. Khi hỗn hợp tạo thành thể huyền phù thì gạn bỏ lớp nổi ở trên. Dịch huyền phù sau cùng được lọc lạnh, thời gian lọc có thể rất dài. Nước lọc có màu trắng sữa hoặc vàng xanh, pH gần 5,7. Các bước còn lại của quá trình tinh sạch enzyme được tiến hành trong điều kiện lạnh. Loại bỏ các chất không tan ở pH 9: Thêm từ từ và khuấy đều dung dịch NaOH 1M để điều chỉnh pH của dịch chiết thu được ở trên lên pH 9. Lọc hoặc ly tâm ở 2600 vòng/phút trong 1 giờ để loại bỏ tủa xám tạo thành (tủa gây biến tính protein), thu dịch trích trong. Quá trình phân đoạn bằng (NH4)2SO4: Cho (NH4)2SO4 vào dịch enzyme đến 40% độ bão hòa, sau 1 - 2 giờ, ly tâm ở 2500 vòng/phút. Thu nhận tủa, bỏ dịch lỏng hoặc có thể giữ lại để lấy chymopapain. Tủa được rửa lại một lần nữa với dung dịch (NH4)2SO4 40% độ bão hòa. Quá trình phân đoạn bằng NaCl: Hòa tan tủa trong dung dịch cysteine 0,02M, dung dịch thu được có pH 7-7,5, sau đó thêm NaCl rắn. Sau một giờ, ly tâm ở 2500 vòng/phút trong 1 giờ để thu tủa, bỏ dịch lỏng. Kết tinh: Hoà tan tủa với dung dịch cysteine 0,002M ở nhiệt độ phòng thu được một dung dịch huyền phù có pH = 6,5. Giữ ở nhiệt độ phòng trong 30 phút để tinh thể tạo thành, duy trì ở 4oC qua đêm, sau đó ly tâm lạnh ở 2500 vòng/phút trong 4-5 giờ để thu nhận tinh thể. Tái kết tinh: Hòa tan tinh thể thu được ở bước trên trong nước cất ở nhiệt độ phòng tạo dung dịch có nồng độ protein khoảng 1%. Sau đó cho dung dịch NaCl bão hòa vào, tỉ lệ thể tích dung dịch NaCl : dung dịch protein là 1:30. Khi 75% thể tích dung dịch NaCl đã cho vào, papain bắt đầu kết tinh ở nhiệt độ phòng. Hoạt độ riêng của enzyme có thể tăng nhẹ nếu tiến hành tái kết tinh thêm một lần nữa như trên. Để tăng hoạt tính enzyme, trước khi tái kết tinh có thể hòa tan tinh thể papain trong dung dịch đệm phosphate chứa cysteine, sau đó tiến hành siêu lọc với màng lọc 4000Ao và đem kết tinh dịch lỏng thu được sau siêu lọc. Sấy chân không: Sấy chân không ở nhiệt độ 40oC thu nhận papain tinh chế. Sản phẩm: Trong công nghệ thực phẩm: Protease, trong đó có papain được sử dụng rất rộng rãi trong chế biến thịt, cá và đã mang lại hiệu quả kinh tế cao. Với phương pháp này, người ta có thể biến đổi những loại thịt cá rẻ tiền, khô cứng, những phần không ngon thành các chế phẩm có tính chất tốt hơn. Trong quy trình sản xuất bột cá cổ điển, người ta lợi dụng hệ enzyme VSV thuỷ phân protease có sẵn trong trong cá để phân giải các protein trong thời gian dài và ở nhiệt độ thích hợp. Ngày nay, việc bổ sung chế phẩm enzyme, đặc biệt là papain không những rút ngắn thời gian thuỷ phân mà còn ngăn ngừa được các vi khuẩn gây thối, do nhiệt độ hoạt động tối ưu của nó là 70oC. Hình 30: Chế phẩm papain Bảng 9: Mức độ phân giải (%) một số protein thực phẩm phụ thuộc trạng thái cơ chất (sống – chín) của papain: Tên cơ chất Trạng thái cơ chất Sống Chín Casein 40,31 51,15 Lòng trắng trứng 0 35,42 Albumin bò 22,33 41,86 Protid cá 28,59 50,02 Protid tôm 38,22 50 Ngoài ra, papain còn ngăn ngừa sự làm đục bia và các loại nước giải khát khi ướp lạnh do nó phân huỷ các vết protein hoà tan trong bia và các loại nước giải khát khác. Sản xuất dầu từ hạt đu đủ: Hạt đu đủ dùng để ép dầu. Sau khi làm sạch màng nhầy, phơi sấy khô, hạt được tán nhỏ và trích ly bằng ete dầu lửa (40-60o). Hiệu suất thu hồi là 25% so với hat khô. Dầu đu đủ màu vàng. Bảng 10: Thành phần acid béo trong dầu hạt đu đủ Thành phần Phần trăm (%) Acid oleic 76,50 Acid panmitic 11,38 Acid stearic 5.25 Acid linoleic 2,13 Acid arachidonic 0,31 Khô dầu hạt đu đủ chứa nhiều chất dinh dưỡng nên được dùng làm thức ăn gia súc. Bảng 11: Thành phần acid béo trong khô dầu hạt đu đủ Thành phần Phần trăm (%) Glucide 32,18 Protein 27,26 Lipid 4,30 Tro 7,85 Nước 7,47 Các hướng sử dụng phế liệu trong chế biến cà chua: Sản xuất dầu hạt cà chua: Khuấy Tinh dầu Ép Tách hạt Bã Phơi – Sấy Nước Rây tách hạt Nghiền Sấy khô Bã cà chua Qui trình công nghệ: Giải thích quy trình: Bã ép từ cà chua chứa 6% dầu. Bã tươi chứa lượng lớn nước khó vận chuyển và khó bảo quản được lâu. Do vậy cần phải làm khô hoặc xử lý bằng nước để tách hạt ra. Khi dùng phương pháp khô người ta thường sấy khô bã trong loại thiết bị chuyên dùng, sau khi bã đã khô đem nghiền kỹ, rồi cho qua rây tách riêng bột hạt khỏi vỏ quả. Theo cách này thu được hạt cà chua tách hoàn toàn khỏi các chất hữu cơ khác của khối bã ép. Xử lý bã bằng nước để tách hạt là dựa vào sự khác nhau về trọng lượng riêng của hạt và vỏ quả cà chua. Trong thùng có cánh khuấy, người ta tiến hành rửa bã bằng nước hai lần, hạt sẽ chìm xuống đáy, còn vỏ thì nổi lên trên. Phơi các hạt tách được dưới ánh sáng mặt trời (lớp dầy 2 – 3cm và thỉnh thoảng đảo trộn) hoặc ép bớt nước trên máy ép vít rồi đưa vào máy sấy khô (có thể sử dụng máy sấy vòi phun). Hiện nay phương pháp này được dùng phổ biến trong các nhà máy đồ hộp rau quả hiện đại. Hạt cà chua có kích thước rất nhỏ, có lượng vỏ dầy và cứng khá lớn, lượng vỏ chiếm trên 50%. Mặc dù lượng vỏ cao, hạt cà chua vẫn được chế biến cùng với vỏ, vì hiện nay chưa có máy đặc biệt nào có thể tách vỏ khỏi nhân hạt một cách có kết quả cả. Việc chế biến hạt cà chua chủ yếu là đem ép trên máy ép. Bã sau khi ép được dùng làm thức ăn gia súc. Sản phẩm: Hình 31: Tinh dầu cà chua Bảng 12: Thành phần dinh dưỡng và chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Thành phần acid béo 1.Oleic acid C18:1：　　　　　　　　　 12-33%2.Linoleic acid C18:2：　　　　　　　　 58-78 %3.Linolenic acid C18:3：　　　　　　　 0.25-0.5 %4.Palmitic Acid C14:0：　　　　　　　　5-7.5 %5.Stearic acid C18:0：　　　　　　　　 4-6.5 % Chỉ tiêu Tiêu chuẩn Màu sắc (25.4mm ) Vàng 35；Đỏ≤5 Mùi vị Mùi đặc trưng của dầu hạt cà chua, không có mùi vị lạ FFA（%） ≤0.2 Ẩm (%) ≤0.1 Độ đục (%) ≤0.1 Chỉ số Peroxide（mmol/kg） ≤5 Chỉ số Iode（gl/100g） 112-124 Chỉ số xà phòng hóa（mgKOH/g） 186-194 Độ khúc xạ (20℃) 1.470-1.474 Tỷ trọng so với nước (20℃) Sản xuất chất màu thực phẩm: Màu đỏ của cà chua là do licopin tạo ra. Licopin có công thức C40H56 là đồng phân của beta-carotin, có cấu trúc hình lăng trụ hoặc hình kim, có trong cà chua với hàm lượng 1,3-13,2mg%. Licopin tan trong chất béo nên trong công nghệ người ta dùng dầu thực vật làm dung môi. Bã cà chua sau khi tách hạt được trộn với dầu thực vật và trích ly trong thiết bị ở 95-98oC trong 2h. Người ta lọc lấy dịch trích ly gồm có nước, dầu và chất màu. Bã sau trích ly lần thứ nhất được đem trích ly lần hai, lần ba để chiết rút triệt để licopin. Quy trình sản xuất chất màu cà chua đã được cơ khí hóa và bố trí theo sơ đồ ngược chiều. Dầu sạch đưa vào nồi trích ly thứ ba đi ngược chiều đến nồi trích ly thứ hai rồi mới đến nồi trích ly thứ nhất, dần dần được bão hòa licopin. Trộn hỗn hợp nước – dầu của ba lần trích ly rồi làm bốc hơi trong chân không 550-560 mmHg. Dầu bão hòa licopin được đóng vào bao bì kín bằng kim loại hay thủy tinh. Sản phẩm có màu da cam sẫm hấp dẫn, dùng chủ yếu trong sản xuất magarin. Sản xuất thức ăn gia súc từ phế liệu rau: Có ba qui trình công nghệ ứng với ba dạng thức ăn gia súc phổ biến hiện nay với nguồn nguyên liệu cho quá trình sản xuất đi từ phế liệu của qui trình sản xuất tinh bột từ khoai tây. TAGS tươi Phế liệu giàu protein, lipid Tách nước Bổ sung vôi Vôi bột Phối trộn Bã khoai tây Nước Sản xuất thức ăn gia súc dạng tươi: Sản phẩm thức ăn gia súc dạng tươi rất dễ sản xuất, không đòi hỏi quá trình chế biến quá phức tạp tuy nhiên thời gian bảo quản chúng lại rất ngắn. Theo nghiên cứu, ở dạng tươi thức ăn gia súc cần phải được tiêu thụ ngay vì chỉ một lượng nhỏ thức ăn bảo quản không kín trong thời tiết nóng sau 24 giờ là đã không có lợi cho làm thức ăn. Trong qui trình công nghệ, ta cần chú ý đến một vài công đoạn sau: Phối trộn với các loại phế liệu khác: Đối với bã khoai tây thải ra trong quá trình sản xuất tinh bột, do chủ yếu chứa thành phần dinh dưỡng là glucide nên cần có thêm khâu bổ sung các loại phế phẩm khác giàu protein và lipid để cân đối thành phần dinh dưỡng trong thức ăn thành phẩm. Thông thường người ta bổ sung thêm nguồn phế liệu giàu protein là nước dịch lấy được trong quá trình thu sữa tinh bột và nguồn phế liệu giàu lipid là bã thu được trong một số quá trình sản xuất dầu ăn. Tuy nhiên, đối với một số loại bã (như bã của quá trình sản xuất dầu ăn từ hạt đậu phộng) do chúng đã có đủ các thành phần dinh dưỡng chủ yếu nên không cần khâu phối trộn. Bổ sung vôi: Sau khi phối trộn các loại nguyên liệu xong ta tiếp tục tiến hành khâu bổ sung vôi với khối lượng 0,5 – 2 kg vôi bột cho mỗi 1000 kg bã thô trong qui trình công nghệ. Mục đích chính của qúa trình này là để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ép và làm tăng chất lượng cho bã ép. Nhờ có vôi mà bã ép sẽ kéo dài khả năng chống lại những hư hỏng do vi sinh vật gây ra. Tách nước: Đây là một công đoạn hiện diện trong tất cả ba qui trình sản xuất thức ăn gia súc bởi nó đóng vai trò rất quan trọng. Đầu tiên tách nước giúp qúa trình vận chuyển thức ăn gia súc được hiệu quả hơn, tiết kiệm chi phí hơn. Tiếp theo tách nước sẽ làm tăng giá trị dinh dưỡng của thức ăn do hàm lượng chất dinh dưỡng trên một đơn vị khối lượng sản phẩm tăng lên. Cuối cùng, khi tách nước ta cũng đã hạn chế một phần nào sự phát triển của vi sinh vật trên thức ăn. Đa số loại thức ăn tươi được cho gia súc, gia cầm,… sử dụng ngay mà không cần thêm một khâu chế biến nào khác. Tuy nhiên đối với một số loại thức ăn, để đề phòng khả năng gây độc cho động vật, trước khi cho chúng ăn ta phải nấu chín. Lợn là loài chỉ ăn thức ăn đã được nấu chín do đó dù không có độc thì mọi loại thức ăn tươi dùng cho lợn đều phải được nấu chín. Sản xuất thức ăn gia súc dạng lên men: Phế liệu giàu protein, lipid Ép sơ bộ Bổ sung vôi Vôi bột Phối trộn Bã khoai tây Ù bã TAGS lên men Nước Quy trình sản xuất này là sự kết hợp của hai phương pháp là phương pháp cơ học và phương pháp vi sinh vật. Sản phẩm thức ăn gia súc dạng lên men có qui trình sản xuất không khác mấy so với qui trình sản xuất thức ăn dạng tươi tuy nhiên có bổ sung thêm khâu lên men. Điều này giúp cho: Kéo dài thời gian sử dụng của thức ăn. Mặc dù thời gian sử dụng được kéo dài hơn so với thức ăn dạng tươi nhưng nói chung vẫn rất ngắn. Nâng cao khả năng hấp thu của gia súc. Do quá trình lên men góp phần phân giải một lượng chất dinh dưỡng có trong thức ăn thành các sản phẩm dễ tiêu hóa hơn vì thế động vật sẽ hấp thu nhiều hơn. Đây có thể coi là phương pháp bảo quản thức ăn đơn giản và rẻ tiền nhất hiện nay. Thông thường người ta ủ bã đã được ép sơ bộ trong các hố hoặc hầm ủ có thành không thấm nước và không khí (thành hầm thường được xây bằng gạch hoặc dùng các loại bao nhựa plastic. Bã trước khi ủ phải ép sơ bộ vừa góp phần tăng khối lượng bã ép hữu ích, giảm chi phí vừa hạn chế các quá trình gây hư hỏng do các loại vi sinh vật khác. Nguyên liệu bã ủ phải có thành phần hóa học thích hợp cho quá trình lên men và bã khoai tây là loại phế liệu đáp ứng được yêu cầu này. Trong bã khoai tây, ngoài thành phần chính là các loại hydrocacbon còn có rất nhiều thành phần dinh dưỡng khác cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men như protein, các loại khoáng và một số vitamin… với một tỷ lệ khá cân đối. Kỹ thuật ủ không khác các phương pháp ủ thông thường khác về độ chặt, sự đồng đều của khối nguyên liệu, về sự chống thấm nước và không khí… Tổn thất chất dinh dưỡng trong điều kiện ủ thông thường không vượt quá 10 – 15% tổng lượng chất khô. Mặc dù có xảy ra tổn thất hàm lượng chất khô nhưng quá trình ủ lại làm tăng khả năng sử dụng chất dinh dưỡng trong thức ăn dẫn đến tăng khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của gia súc. Phế liệu giàu protein, lipid Ép sơ bộ Bổ sung vôi Vôi bột Phối trộn Sấy khô TAGS khô Nước Bã khoai tây Sản xuất thức ăn gia súc dạng khô: Sấy khô được coi là phương pháp bảo quản tốt nhất hiện nay. Thức ăn gia súc dạng khô là loại thức ăn tốt, bã là sản phẩm dạng bền, dễ vận chuyển và sau khi sấy khô thì bã hầu như không bị tổn thất nữa. Người ta sấy khô bã tươi đã ép nước sơ bộ trên các máy sấy thùng quay cũng như khi sấy ép. Tuy nhiên các máy sấy thùng quay hiện nay được sử dụng đều cồng kềnh và ít hiệu quả. Do đó ở các nhà máy tinh bột lớn, người ta tổ chức sấy bã đã ép trong những máy sấy khí động có kích thước nhỏ nhưng hiệu quả cao. Bã thường được sấy đến độ ẩm 14 – 15%. Trước khi sấy phải ép nước sơ bộ để tiết kiệm năng lượng, chi phí vận hành thiết bị đồng thời giảm thời gian quá trình sấy. TÀI LIỆU THAM KHẢO