Chuong 4 (2009)

www.themegallery.com Company Logo

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NÔNG LÂM BẮC GIANG

Giảng viên: Phạm Thị Bình

Khoa Công nghệ thực phẩm

CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

CƠ BẢN

Bắc Giang 2009


Chương 4. Các quá trình sinh hoá và sinh học

4.1. Quá trình dấm chín

4.2. Quá trình sinh tổng hợp Amilaza từ thóc mầm

4.3. Quá trình sinh tổng hợp Amilaza từ nuôi cấy vi sinh vật

4.4. Quá trình lên men


4.1. Quá trình dấm chín4.1. Quá trình dấm chín

Bản chất của quá trình4.1.1

Mục đích và phạm vi sử dụng4.1.2

Đặc điểm nguyên liệu và biến đổi4.1.3

Phương pháp thực hiện4.1.4



Dấm chín là quá trình xúc tiến sự biến đổi sinh hóa trong rau quả nhằm đạt tới độ chín có giá trị chất lượng cao nhất trong thời gian nhất định.



- Trên quan điểm chế biến: Quá trình dấm chín tạo điều kiện cho các quá trình chế biến tiếp theo.

- Trên quan điểm sử dụng: Quá trình dấm chín là quá trình hoàn thiện chất lượng.

- Trong phạm vi lưu thông phân phối: Quá trình dấm chín mang chức năng điều tiết.

a) Mục đích:



Được tiến hành trong phạm vi công nghiệp, bán công nghiệp với những phương tiện hiện đại. Nhưng cũng có thể tiến hành ở phạm vi hẹp hơn: trong điều kiện gia đình hay tập thể với những phương tiện thủ công đơn giản.

b) Phạm vi sử dụng:


Ngay sau khi rời khỏi cây mẹ hoặc rời khỏi môi trường sống rau quả vẫn tiếp tục duy trì quá trình sống. Trong rau quả diễn ra quá trình dị hóa dẫn đến sự giảm sút hàm lượng các thành phần hóa học nhất là gluxit.

- Rau quả là đối tượng dễ bị hư hỏng vì hàm lượng nước trong chúng rất thích hợp cho vi sinh vật phát triển. Mặt khác, là loại ít chịu tác động cơ học và dễ bị ảnh hưởng của môi trường xung quanh, khả năng tự bảo quản của rau quả kém.

- Thời gian kéo dài quá trình chín phụ thuộc vào mức độ hoạt động sinh lý của các tổ chức tế bào quả. Ở một số loại quả quá trình chín kết thúc ngay khi còn trên cây mẹ. Loại này có khả năng bảo quản kém hơn. Nhưng cũng có loại như các loại quả mùa đông thì quá trình chín xảy ra chậm sau khi đã thu hái chúng có thể bảo quản dài ngày hơn.


a) Đặc tính sinh học của nguyên liệu rau quả:


* Quá trình hô hấp: Hô hấp là quá trình sinh hóa xảy ra trong suốt thời gian phát triển cho đến khi già chết. Đây là quá trình phân hủy gluxit (chủ yếu là đường) giải phóng CO2, nước hoặc rượu etylic. Ngoài ra các chất axit, lipit, axit hữu cơ, các glycozit, poliphenol... cũng tham gia vào quá trình hô hấp nhưng với mức độ ít hơn.

Có 2 loại hô hấp: hô hấp hiếu khí và yếm khí. Khi rau quả thu hái, dưới tác động của môi trường xung quanh như nhiệt độ, độ ẩm... cường độ hô hấp thay đổi đáng kể.

* Ngoài quá trình hô hấp trong thời gian bảo quản rau quả sau khi thu hái còn diễn ra một số quá trình tổng hợp quang hợp nhưng với mức độ yếu hơn so với quá trình phân hủy.

b) Các quá trình sinh hóa xảy ra sau khi thu hái và trong thời gian bảo quản rau quả:



* Nhiệt độ:

* Độ ẩm tương đối của không khí:* Thành phần môi trường không khí: ở điều kiện

bình thường không khí có 12% O2 ; 78% N2; 0,03% CO2; 0,93% argon.

c) Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh hóa

* Độ chín của quả:

- Độ chín thu hái

- Độ chín kỹ thuật

- Độ chín sử dụng

- Độ chín sinh lý

* Những biến đổi của rau quả trong quá trình dấm chín :



Hiện nay người ta có thể dấm chín rau quả bằng cách dấm nhanh và dấm chậm. Để quả chóng chín người ta còn dùng một số chất có khả năng kích thích sự chín như etilen, axêtilen, và một số cacbuahydro không no khác. Trong đó thường dùng nhất là etilen.



4.2. Quá trình tổng hợp Amilaza từ thóc mầm4.2. Quá trình tổng hợp Amilaza từ thóc mầm






4.3. Quá trình tổng hợp Amilaza từ Vi sinh vật4.3. Quá trình tổng hợp Amilaza từ Vi sinh vật






4.4. Quá trình lên men4.4. Quá trình lên men



Dinh dưỡng của VSV và biến đổi xảy ra khi lên men4.4.3

Những yếu tố ảnh hưởng4.4.4

Nguyên tắc và phương pháp thực hiện4.4.5





Là một quá trình biến đổi chất dưới tác dụng của vi sinh vật. Biết rằng quá trình xúc tác của quá trình lên men là do enzim tiết ra từ vi sinh vật. Vì thế trong nhiều trường hợp còn gọi là quá trình hóa sinh; đúng hơn là quá trình vi sinh vật.




Đối tượng của quá trình lên men là các chất đường, còn đối tượng của quá trình hóa sinh có thể là chất bất kì. Ví dụ dưới tác dụng của urêaza, urê sẽ biến thành CO2 và NH3

Các quá trình lên men xảy ra rất nhiều trong thiên nhiên. Tùy theo phát triển của khoa học, loài người ngày càng hiểu sâu và nắm bắt được các quy luật hoạt động của vi sinh vật để sử dụng chúng có lợi cho cuộc sống của mình. Vì vậy tìm hiểu quá trình lên men nhằm mục đích khai thác, chế biến ra các chất cần thiết cho con người thông các quá các hoạt động của vi sinh vật. Mặt khác tìm cách hạn chế những tác hại do chúng gây ra trong chế biến và bảo quản lương thực thực phẩm.


Mục đích và phạm vi sử dụng quá trình4.4.2

- Trong sản xuất bia, nước giải khát lên men có mức độ trong điều kiện yếm khí

- Trong sản xuất cồn, lên men triệt để hơn nhưng cũng trong điều kiện hô hấp yếm khí.

- Trong sản xuất glixerin v.v..

a) Lên men do nấm men :



- Trong sản xuất axit xitric - dùng Asp. niger nuôi cấy trong điều kiện hiếu khí. C6H8O7.

- Sản xuất axit gluconic cũng dùng Asp. niger trong điều kiện hiếu khí (có thể dùng vi khuẩn axêtic. CH2OH(CHOH) 4COOH.

- Sản xuất axit itaconovic dùng Asp. itaconicus trong kiện hiếu khí

b) Lên men do nấm mốc :

- Sản xuất axit fumaric dùng Rhiropus nigricans – (CH – COOH)2

LOGO

Sự hình thành 3 – MCPDSự hình thành 3 – MCPD

CÔNG THỨC CẤU TẠO CỦA 3-MCPD VÀ 1,3 DCP

3-monochlopropane-1,2-diol (3-MCPD)

1,3-dicloro-2 propanol (1,3-DCP)

LOGO

Sự hình thành 3 – MCPDSự hình thành 3 – MCPD

Triglyxerit Glyxerin

Glyxerin 3-monochlopropane-1,2-diol (3-MCPD)

LOGO

Nång ®é tèi ®a 3-MCPD cho phÐp trong mét kg n íc t ¬ng cña c¸c n íc

N ícNång ®é tèi ®a 3-

MCPD cho phÐp trªn 1kg n íc t ¬ng

Canada, PhÇn Lan, ¸o, c¸c tiÓu v ¬ng quèc ¶-rËp

1mg/kg

Mü1mg/kg cho 3-MCPD vµ 0,05mg/kg cho 1,3-DCP

óc vµ New Zealand 0,2mg/kg cho 3-MCPD vµ 0,005 mg/kg cho 1,3-DCP

Liªn minh Ch©u ©u, Hµ Lan, Hy L¹p, Bå §µo Nha, Malaysia…

0,02 mg/kg

Anh 0,01 mg/kg

ViÖt Nam 1mg/kg

LOGO

Khô lạc (khô đậu tương) sạch

Xay hoặc nghiền nhỏ

Cân Trộn nước

Trộn

Lên mốc

Hấp, làm nguội, đánh tơi

Mốc giống ở ống thạch nghiêng

Mốc giống ở ống bình tam giác (nhân giống nhỏ)

Mốc giống ở mành hay dần (nhân giống lớn)

Làm tơi và trộn với nước muối

Thủy phân (ủ ẩm)

Trích ly (ngâm rút)

Pha đấu thành phẩm

Thanh trùng

Bảo quản

Làm nguội Cân

Bột mì (có bổ sung hoặc không)

Rang

Sơ đồ dây chuyền sản xuất nước chấm lên men

LOGO

Hình 2.1. Chủng nấm mốc

Aspergillus oryzae A2

Hình 2.2. Nguyên liệu khô lạc và khô đậu tương

LOGO

Quan sát qua kính hiển vi đếm bào tử chủng nấm mốc Aspergillus oryzae A2

Trong 1g mốc giống A2 có 18.108 bào tử

LOGO

Màu sắc đính bào tử nấm mốc sau ngày thứ nhất trên môi

trường khô đậu tương

Màu sắc đính bào tử nấm mốc sau ngày thứ hai trên môi trường khô

đậu tương




c) Lên men do vi khuẩn :



- Sản xuất axit lactic – CH3CHOHCOOH dùng vi khuẩn lactic trong điều kiện yếm khí (muối dưa, cà, mắm chua).

- Sản xuất axit axêtic – CH3COOH dùng vi khuẩn axêtic trong điều kiện hiếu khí.

- Sản xuất axit glutamic dùng micrococus glutamicus trong điều kiện hiếu khí. Mì chính là muối natri của axit này.

c) Lên men do vi khuẩn :

Cách phân loại kể trên chỉ mang tính chất tương đối và quy ước. Người ta có thể chia thành 2 loại lên men: hiếu khí và yếm khí cũng có thể phân loại theo nhóm chất sản phẩm tạo thành. Ví dụ lên men rượu, lên men tạo axit và lên men tạo các chất kháng sinh v.v..

- Trong sản xuất axit amin – ví dụ lizin

- Trong sản xuất axeton, butanol, metanol v.v..


Dinh dưỡng trong nấm men và những biến đổi của quá trình sinh hóa4.4.3

a) Thành phần hóa học và môi trường dinh dưỡng

Muốn sinh trưởng và phát triển vi sinh vật cần năng lượng được thải ra do quá trình oxy hóa khử và phân hủy các chất trong canh trường. Các chất này bao gồm gluxit, protit - đạm vô cơ hoặc hữu cũng như chất khoáng và chất kích thích sinh trưởng, vitamin v.v..



b) Những biến đổi chủ yếu

Tùy theo vi sinh vật mà ta sử dụng và mục đích của sản xuất, thành phần môi trường có thể rất khác nhau về nồng độ chất nhưng giống nhau về loại chất nói chung. Chất lên men chủ yếu là đường – có thể từ 2 3 đến 20% khối lượng dịch và phụ thuộc kiểu lên men.

Lên men kiểu nào thì giai đoạn đầu 1 phần tử glucoza cũng qua nhiều biến đổi và bằng các con đường khác nhau để tạo thành axit pyruvic.

Phản ứng xẩy ra theo chu trình Embden – Mây – e – Hôp – panat (EMP) được xem là phương trình tổng quát của phân hủy gluxit. Các enzim tham gia vào phân hủy gluxit theo EMP chứa trong hầu hết các vi sinh vật. Tới axit purôvic, phản ứng xẩy ra tiếp tục theo chiều hướng nào là do enzim chứa trong vi sinh vật và các điều kiện phản ứng của canh trường.



b) Những biến đổi chủ yếu

Sản phẩm lên men cuối cùng là các hợp chất khử: rượu, axit hoặc chất kháng sinh v.v..

Khi lên men rượu phần lớn andehyt axêtic sẽ bị khử tạo ra rượu nhưng nếu cho sunfit natri vào thì chiều hướng phản ứng sẽ thay đổi. Một lượng lớn glyxêrin được tạo thành theo phương pháp tổng quát sau:C6H12O6 CH3CHO + CH2OHCHOHCH2OH + CO2.



c) Sự liên hệ giữa axit pyruvic với một số quá trình lên men khác :

Như đã biết sau khi tạo thành axit pyruvic, dưới tác dụng của puruvat decaboxylaza andehyt axêtic sẽ được tạo thành. Từ đây andehyt bị oxy hóa ta sẽ thu được axit axetic, nếu bị khử ta sẽ nhận được rượu.

Trường hợp lên men alanin bằng actinomyces ovicolutus cũng xẩy ra tương tự – nghĩa là vẫn qua giai đoạn trung gian axit puruvic, sau đó mới bị khử và amin hóa để cuối cùng tạo ra alanin.


Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men4.4.4

a) Nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố mật thiết liên quan đến quá trình lên men. Tùy các loại

nấm men mà đòi hỏi nhiệt độ thích hợp, như họ Saccharomyces có nhiệt độ thích hợp là 28 – 300C nhưng khi nuôi cấy ở nhiệt độ thấp 17 – 220C lại có khả năng lên men cao. Vì vậy khi lên men dịch đường từ nguyên liệu tinh bột ban đầu nên đưa nhiệt độ gần 200C. Ở nhiệt độ này không những nâng cao được hoạt lực men giống mà còn hạn chế được sự phát triển của tạp khuẩn. Sau 8 – 10 giờ lên men nhiệt độ quá trình lên men sẽ tăng dần đến 28 – 300C nên cần làm lạnh để duy trì và ổn định nhiệt độ. Ở nhiệt độ cao hoạt lực của men giảm nhanh nhưng chủ yếu là dễ nhiễm tạp khuẩn và men dại. Do vậy để thực hiện quá trình lên men nếu trong điều kiện vô trùng không tốt thì thường lên men ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối thích.



b) Độ pH

Mỗi loại vi sinh vật hoạt động thích hợp trong khoảng pH nhất định, vì vậy trong sản xuất thường điều chỉnh pH của môi trường từ 4 – 4,2 nhằm không cho tạp khuẩn phát triển.

Nồng độ ion H+ có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của nấm men vì chúng có khả năng làm thay đổi điện tích của các chất keo của vỏ tế bào dẫn đến làm tăng hoặc làm giảm mức thẩm thấu của các chất dinh dưỡng và chiều hướng của quá trình lên men.



c) Nồng độ dịch lên men

Nấm men có thể sinh trưởng và phát triển ở nồng độ dịch đường từ 2 – 20%, nồng độ thấp thì hiệu quả lên men cao, nồng độ cao tăng năng suất của thiết bị nhưng làm giảm hiệu suất lên men. Vì vậy trong thực tế nồng độ chất khô thường từ 16 – 18%, nồng độ đường từ 13 – 15%. Sau khi lên men cho rượu 8 – 9,5%, đem đi chưng cất thu được rượu.

d) Nồng độ chất sát trùng

Có thể dùng nhiều loại hóa chất khác nhau như clorua vôi, formalin, fluosilicat natri để sát trùng, ngăn ngừa và hạn chế tạp khuẩn. Tùy theo chất lượng của hóa chất mà dùng nhiều hay ít nhằm đạt được mục đích diệt khuẩn mà không ảnh hưởng đến hoạt động sống của nấm men. Khi dùng formalin hay fluosilicat natri chỉ sử dụng nồng độ 0,02% so với dịch lên men.


Nguyên tắc thực hiện quá trình lên men4.4.5

a) Chuẩn bị dịch lên men : tùy theo nguyên liệu dùng trong sản xuất, việc chuẩn bị có thể rất khác nhau.

Chuẩn bị dịch men giống tới mức cần thiết thường bằng 10% thể tích thựng lên men. Thời gian phát triển của men giống thường ngắn hơn so với lên men trong sản xuất. Ví dụ lên men rượu : thời gian phát triển men giống kéo dài 15 18 giờ đối với tinh bột, và 10 đối với rỉ đường.

Nếu nguyên liệu là mật rỉ, tức là chứa đường rồi thì việc chuẩn bị tương đối đơn giản hơn. Cần pha loãng sơ bộ, thanh trùng, tách tạp chất, thêm các chất dinh dưỡng cần thiết, nếu cần thì tiệt trùng rồi pha loãng tới nồng độ yêu cầu và điều chỉnh đến pH thích hợp.


b) Tiến hành lên men : cho men giống vào thựng chứa dịch lên men, tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật phát triển và biến đường thành rượu hoặc sản phẩm nào ta mong muốn (nhiệt độ, pH, độ ẩm, sục khí, thời gian v.v..)

Lên men kết ta được dung dịch chứa nhiều chất khác nhau nhưng luôn chứa một chất chủ yếu mà ta mong muốn – rượu gỡì, axit gì, hay chất kháng sinh nào?

d) Hoàn thiện và bảo quản : công đoạn này mới xem có vẻ đơn giản như chiết vào chai, thùng đóng bao gói, dán nhãn v.v.. thật ra trong cơ chế thị trường bao bì không đơn giản. Phải làm sao cho đẹp, hấp dẫn người tiêu dựng, tương xứng với chất lượng của sản phẩm chứa trong bao bì. Đây là một nghệ thuật cần phải nghiên cứu và hoàn thiện dần.

c) Xử lý dịch lên men : xử lý dịch lên men cú thể là một quá trình lý học đơn giản như lọc trong bia; cũng có thể là quá trình lý hóa học phức tạp hơn như chưng luyện cồn. Xử lý dịch lên men cũng có thể là một loại công việc phức tạp như sản xuất mì chính, sản xuất axit lactic, axit xitric và chất kháng sinh v.v..

Nguyên tắc thực hiện quá trình lên men4.4.5


Chương 5. QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH – BAO GÓI VÀ TRANG TRÍ BAO BÌ

5.1. Quá trình tạo hình

5.2. Quá trình bao gói

LOGO

Documents

Chuong 4 (2009)