Giáo trình thu hồi và hoàn thiện sản phẩm lên men phần 2

Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP TINH SẠCH SẢN PHẨM 3.1 CƠ ĐẶC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA Sự đặc thực phẩm dạng lỏng (như trà, cà phê, nước trái cây, rượu,…) số hóa chất, dược phẩm, enzyme phương pháp bảo vệ tính chất vốn có chúng, tinh sản phẩm thu được, giảm chi phí bảo quản vận chuyển Sự đặc thực phương pháp bốc có (hay khơng có) thu hồi chất bay hơi, hay phương pháp kết tinh dung môi, thẩm thấu nghịch kết tủa Phương pháp bốc xem phương pháp kinh tế nghiên cứu kỹ để đặc dung dịch Có thể thu hồi chất bay bốc với nước tháp chưng cất Tuy nhiên không tránh khỏi phân hủy nhiệt tác dụng số men dù nhiệt độ 50 - 700C Trong trình thẩm thấu nghịch bị phần đáng kể chất thơm Cô đặc phương pháp kết tủa chất cần làm có loạt ưu điểm so với phương pháp khác, đặc biệt sản phẩm bền nhiệt chứa nhiều chất thơm Ở nhiệt độ thường, q trình phân hủy hóa học sinh hóa khơng đáng kể so với nhiệt độ cao, đảm bảo chất lượng cho sản phẩm Phương pháp thường áp dụng để tinh enzyme số chất khác, dịch sản phẩm thô thu ngồi chất mong muốn cịn có chứa nhiều loại tạp chất khác Do khâu phải loại bỏ tạp chất để thu sản phẩm mong muốn nhằm làm tinh sản phẩm, nâng cao giá trị thuận lợi cho công đoạn 3.1.1 Kết tủa đẳng điện Một chất hay số protein thường có điểm đẳng điện 174 (pI) pI phân tử có tổng điện tích 0, tức khơng có lực đẩy tĩnh điện, nên phân tử kết hợp với tạo kết tủa Vì vậy, kết tủa đẳng điện chất quan tâm protein tạp chất khác Sau lọc hay ly tâm để thu loại bỏ kết tủa 3.1.2 Kết tủa muối trung tính Độ hịa tan chất (hay protein enzyme) tăng với lực ion (µ) mơi trường: 1 m = ∑ Ci Z i2 Với: Ci: nồng độ loại ion i; Zi: điện tích loại ion i (3.1) Tuy nhiên, lực µ vượt q ngưỡng độ hịa tan lại giảm nhanh chúng kết tủa Như vậy, với chất (protein enzyme) có khoảng nồng độ muối mà chúng thể kết tủa hồn tồn, gọi khoảng nồng độ muối tích Khoảng nồng độ muối tích chất thường khác Dựa vào chế tách làm sản phẩm phương pháp kết tủa muối trung tính Enzyme muối thường dùng sulfat amon natri sulfat Thao tác đơn giản cần thêm vào dịch có chứa enzyme thể tích muối trung tính bão hịa lượng muối trung tính dạng rắn có độ phần trăm bão hịa muối Các đoạn protein enzyme thu sau phải loại bỏ muối phương pháp thẩm tích phương pháp lọc gel Có hai cơng thức sau dùng để tính lượng Y ml thể tích dung dịch muối bão hòa lượng A g muối rắn, phải thêm vào 100ml dung dịch chứa protein có độ bão hịa ban đầu S1 để thu dung dịch có độ bão hịa cuối S2 Y= 100( S - S1 ) - S2 (3.2) 175 Y= 0.1( S - S1 )G Vg   -  S2   1000  (3.3) Trong đó: G: lượng (gam) amon sulffat 1000ml dung dịch bão hòa Thường G có giá trị: 515g 00C, 530,7g 150C, 536,3g 200C Vg: thể tích biểu kiến dung dịch amon sulffat bão hòa: Vg/1000=0,271 00C Vg/1000=0,288 150C Vg/1000=0,29 200C 3.1.3 Kết tủa dung môi hữu Khi thêm dung dịch hữu trung tính trộn lẫn với nước vào dung dịch chất cần kết tủa, làm giảm số điện mơi dung dịch Vì làm tăng lực hút tĩnh điện phân tử làm cho chúng kết hợp lại với tạo thành kết tủa Tùy tính chất loại chất (protein enzyme), dung môi hữu điều kiện kết tủa mà sử dụng nồng độ dung mơi hữu khác Ví dụ: - Protease kết tủa etanol nồng độ 76-78%v/v - Glucoamylase kết tủa etanol nồng độ 45% v/v - Các dung môi hữu thường dùng phổ biến để kết tủa là: etanol, izopropanol, aceton Một số dung mơi sau kết tủa thu hồi lại được, nhiên cần tiến hành diều kiện nhiệt độ định nhằm đảm bảo chất lượng Phương pháp thường dùng cho chất bị biến tính dung môi hữu cơ, sử dụng quy mô lớn chi phí cao, dễ cháy 3.1.4 Thay đổi thành phần hóa học môi trường làm sản phẩm Khi thêm vào mơi trường chất đặc hiệu, người ta thu kết tủa số phân tử Bằng cách ta tách chất quan tâm 176 khỏi hợp chất Chẳng hạn số muối kim loại Mn2+ tác dụng với acid nucleic làm dễ dàng tách enzyme nội bào Có thể kết tủa acid protein kiềm tính protamin Các protein tích điện dương kết hợp với nhóm phosphat tích điện âm acid nucleic, prolamin nucleic tạo thành loại bỏ phương pháp ly tâm 3.1.5 Sử dụng chất trợ kết tủa Đối với enzyme ngoại bào, quy mơ cơng nghiệp người ta thêm vào chất kiselgua, tinh bột, lactose, dextransulfat ficoll để làm kết tủa tạo thành dạng hạt Thường người ta dùng chất có mặt rượu, natri sulfat, acid tacnic 3.1.6 Kết tủa polymer có khối lượng phân tử cao Các polymer như: dextran, polythylenglycol sử dụng với nhiều mục đích: chất làm bền, chất làm đặc (bằng thẩm tích) chất kết tủa chất thường háo nước nên làm vỏ nước phân tử sinh học dẫn đến làm thay đổi số điện mơi mơi trường xung quanh mà ảnh hưởng đến tương tác không gian nhóm háo nước phân tử chất cần Polythylenglycol dùng với nồng độ 50% (w/w) nước làm kết tủa phần lớn protein có nồng độ từ 6-20% Việc kết tủa phụ thuộc vào số yếu tố như: nhiệt độ, lực ion, pH, nồng độ protein khối lượng phân tử chất cần tinh 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ 3.2.1 Khái niệm sắc ký Định nghĩa Mikhai S Tsvett (1906): Sắc ký phương pháp tách cấu tử hỗn hợp tách cột hấp thụ đặt hệ thống chảy Định nghĩa IUPAC (1993): Sắc ký phương pháp tách cấu tử tách phân bố hai pha, hai pha pha tĩnh đứng yên pha chuyển động theo hướng xác định a) Đặc điểm chung phương pháp sắc ký Quá trình tách dựa chuyển dịch hỗn hợp phân tích qua lớp chất bất động (pha tĩnh) chất rắn chất lỏng mang chất rắn 177 giấy chuyển dịch thực chất khí chất lỏng (pha động)  Pha động (mobile phase): làm nhiệm vụ chuyển dịch đưa mẫu phân tích đến bề mặt pha tĩnh, pha động cịn có nhiệm vụ tiếp nhận phần tử chất phân tích hấp thụ trước bị giải hấp tới tương tác với phần khác pha tĩnh  Pha tĩnh (stationnary phase): chất rắn chất lỏng mang bề mặt chất rắn có tác dụng giữ mẫu Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý a) Sắc ký cột; b) Sắc ký mỏng Sắc ký trình tách liên tục vi phân hỗn hợp chất phân bố không đồng chúng pha tĩnh pha động cho pha động xuyên qua pha tĩnh Sắc ký trình trao đổi chất phương pháp hóa lý khác: chưng cất, chiết, kết tinh khác với phương pháp khác phân chia sắc ký thực trình hấp thụ, giải hấp thụ lặp lặp lại suốt trình tách 178 Cơ chế sắc ký có nhiều để thực q trình sắc ký có hai dạng: dạng cột dạng bảng phẳng (xem Hình 3.1) b) Phân loại phương pháp sắc ký Phân loại theo trạng thái liên hợp pha động pha tĩnh: theo cách phân loại tất phương pháp sắc ký phân thành hai nhóm lớn theo pha động: - Sắc ký khí - pha động khí - Sắc ký lỏng - pha động chất lỏng, dung môi hữu Phân loại theo chế trình tách: theo cách phân loại dựa chất hấp thụ, giải hấp thụ nghĩa theo tương tác chất sắc ký với pha tĩnh pha động Có chế sắc ký sau: - Sắc ký hấp phụ - Sắc ký phân bố - Sắc ký trao đổi ion - Sắc ký rây phân tử - Sắc ký hấp thụ Sự tách lực khác chất chất hấp phụ rắn pha tĩnh Đối với chất hấp phụ phân chủ yếu tương tác cực Do nhóm phân cực phân tử kết tách mạnh mạch hydrocacbon không phân cực  Sắc ký phân bố Do độ tan khác phân bố khác chất pha tĩnh (được giữ lại chất mang rắn) pha động Trong sắc ký lỏng, pha tĩnh thường phân cực pha động nhiên có nhiều trường hợp ngược lại pha động phân cực pha tĩnh Về nguyên tắc có nhiều tổ hợp hai pha lỏng nhiên thực tế hạn chế lớn nguyên tắc độ tan “các chất có độ tan giống hịa vào nhau” độ phân cực chất sắc ký pha tĩnh, động có ảnh hưởng đến q trình phân tách 179  Sắc ký trao đổi ion Sự tách xảy lực khác ion dung dịch trung tâm trao đổi ion (nhóm chứa ion) chất rắn pha tĩnh Chất rắn quan trọng trường hợp nhựa trao đổi ion Sắc ký trao đổi ion chủ yếu dùng dung môi nước, hỗn hợp nước, cịn dung mơi hữu mơi trường có độ điện mơi trường tương đối lớn để ion tồn tự bền  Sắc ký rây phân tử Trong trường hợp này, người ta sử dụng vật liệu rắn có độ xốp lớn, có lỗ với kích thước định để rây chọn lọc cấu tử tùy theo kích thước hình dạng phân tử Các ngun liệu sử dụng: Zeolit tổng hợp sử dụng sắc ký rây chất khí Xốp vơ cơ, hữu cơ, polime tổng hợp để tách chất vô cơ, hữu đặc biệt nhóm polymer ưa nước để tách chất có hoạt tính sinh học c) Các phương pháp tính kết sắc ký Phương pháp ngoại chuẩn: so sánh chiều cao diện tích mẫu với chiều cao diện tích chất chuẩn biết trước nồng độ Phương pháp lập đường chuẩn: lập đường chuẩn tuyến tính dung dịch chuẩn có nồng độ theo diện tích chiều cao Từ đường chuẩn từ chiều cao diện tích peak mẫu suy nồng độ mẫu Với hai phương pháp này, phải đảm bảo thể tích mẫu tiêm vào máy Phương pháp nội chuẩn: so sánh gián tiếp diện tích chiều cao peak mẫu peak chuẩn theo diện tích chiều cao peak nội chuẩn 3.2.2 Sắc ký trao đổi ion (ion exchange chromatography) 3.2.2.1 Định nghĩa Sắc ký trao đổi ion (IC) phần sắc ký lỏng (LC) Một định nghĩa tổng quát để xác định ion sắc ký: “ion sắc ký bao gồm tất phân tách sắc ký lỏng nhanh chóng ion 180 cột trực tuyến với phát định lượng dòng chảy thơng qua máy dị” Định nghĩa đặc trưng cho sắc ký ion không phân biệt chế tách phát phương pháp thời gian định Nguyên tắc phân tách áp dụng sắc ký trao đổi ion: - Trao đổi ion - Hình thành cặp ion - Ion loại trừ Phương pháp sắc ký xác định chế tách tĩnh tách động sử dụng Ngày nay, sắc ký trao đổi ion đơn giản gọi sắc ký ion (IC), sắc ký cặp ion (IPC) sắc ký ion loại trừ (IEC) coi ứng dụng chuyên sâu 3.2.2.2 Bản chất trình sắc ký trao đổi ion Hình 3.2 Quá trình tách sắc ký cột hai chất A B 181 Sắc ký trao đổi ion dựa tượng trao đổi thuận nghịch ion linh động phân tử tĩnh rắn với ion dung dịch phân tích, cho dung dịch qua cột nạp đầy pha tĩnh Các pha tĩnh trường hợp gọi chất trao đổi ion, chất trình phân tách lực khác ion dung dịch trung tâm trao đổi ion ionit Sắc ký trao đổi ion (IC) dựa phản ứng hóa học stoichiometric ion mạng lưới chất rắn thơng thường mang theo nhóm chức mà sửa chữa ion kết điện cực Trong trường hợp đơn giản sắc ký cation nhóm acid sulfonic, anion sắc ký amoni nhóm bậc bốn Các ion lý thuyết với chất trao đổi hồn tồn thuận nghịch hai giai đoạn Q trình trao đổi ion dẫn đến điều kiện cân Trao đổi ion thông thường bao gồm giai đoạn vững bề mặt có nhóm ion cố định Bởi điều kiện electroneutrality ln ln có điện tích trái dấu nhận ion vùng lân cận nhóm chức Ion nhận thường bắt nguồn từ giai đoạn di động cịn gọi eluent ion Nếu mẫu bổ sung, có hai ion chất phân tích A- Bsau thời gian ngắn thay eluent ion E- giữ lại cố định trước chúng trao đổi ion eluent Đối với anion sắc ký, kết cân sau đây: Resin – N+R3E- + A- resin – N+R3A- + E- (3.4) Resin – N+R3E- + B- resin – N+R3B- + E- (3.5) Tính thuận nghịch phản ứng trao đổi ion: Phản ứng trao đổi ion phản ứng thuận nghịch Dựa tính chất người ta dùng dung dịch chất hồn ngun, thơng qua chất trao đổi ion hiệu lực để khôi phục lại lực trao đổi 2HR + Ca2+ → CaR2 + 2H+ (nhựa trao đổi) CaR2 + 2H+ → 2HR + Ca2+ (hồn ngun) Tính acid, kiềm: tính chất Cationit RH Anionit ROH, giống chất điện giải acid, kiềm Tính trung hịa thủy phân: tính trung hòa thủy phân chất trao đổi ion giống chất điện giải thơng thường 182 Tính chọn lựa chất trao đổi ion: hàm lượng ion thấp dung dịch, nhiệt độ bình thường, khả trao đổi tăng hóa trị ion trao đổi tăng a) Nhựa trao đổi ion (Ionit) Ionit hợp chất polymer vơ hữu khơng tan có chứa nhóm hoạt động, bao gồm ionit vơ tự nhiên (nhóm zelite, nhóm đất sét, nhóm glauconit, ) ionit vô tổng hợp (các xenlulose permunit, zeolite) chất hữu tự nhiên, ionit hữu tổng hợp, gọi nhựa trao đổi ion Các ionit vô hữu tự nhiên sử dụng thực tế có độ bền độ bền hóa, khả trao đổi ion thấp, sử dụng nhiều ionit hữu tổng hợp chứa nhựa trao đổi ion Ionit cấu tạo từ hợp chất polymer hữu gồm sườn hydrocacbon có mang nhóm chất hoạt động Các nhóm chức nối với ion linh động lực hút tĩnh điện Có hai loại ionit: cation (nhựa trao đổi cation), anion (nhựa trao đổi anion) Ngồi cịn có loại ionit đặc biệt iomit lưỡng tính (trao đổi anion cation) ionit có chứa nhóm tạo phức: ionit chứa nhóm oxy hóa khí: ionit lỏng màng trao đổi ion Hình 3.3 Sơ đồ tổng hợp nhựa ionit 183 Hình 4.38 Rót rượu mùi 4.5.2 Bao bì kim loại 4.5.2.1 Đặc tính chung Nhẹ, thuận tiện cho vận chuyển Đảm bảo độ kín thân nắp đáy làm loại vật liệu nên bao bì khơng bị lão hóa nhanh theo thời gian Chống ánh sáng thường tia cực tím tác động vào sản phẩm Có tính chịu nhiệt độ cao khả truyền nhiệt cao, thực phẩm đóng hộp, trùng hay tiệt trùng với chế độ thích hợp Quy trình sản xuất hộp đóng hộp thực phẩm tự động hóa hồn tồn An tồn mơi trường 4.5.2.2 Phân loại Phân loại theo vật liệu bao bì: Bao bì kim loại thép tráng thiếc: Thành phần sắt phi kim, kim loại khác carbon hàm lượng ≤ 2,14%, Mn ≤ 0,8%, Si ≤ 0,4%, P ≤ 0,05%, S ≤ 0,05% Thép có màu xám đen khơng có độ bóng bề mặt, bị ăn mịn mơi trường acid, kiềm Khi tráng thiếc thép có bề mặt sáng bóng Tuy 346 nhiên thiếc kim loại lưỡng tính nên dễ tác dụng với acid, kiềm, ta cần tráng lớp vecni có tính trơ môi trường acid kiềm Quy định tráng thiếc: Tùy theo yêu cầu sử dụng mà thép tráng thiếc, với lượng thiếc khác Thép tráng thiếc theo phương pháp mạ điện phương pháp nhúng thép vào thiếc nóng chảy Hiện tráng thiếc theo phương pháp mạ điện Bao bì kim loại thép mạ crom: Bề mặt thép mạ crom mỏng, cứng nhạy cảm với trầy xước Vì tráng vecni lên bề mặt sử dụng Lớp vecni tráng lên bề mặt thép mạ crom tốt bền thép tráng thiếc Mặt khác, thép mạ crom có khả chống lại ăn mòn hợp chất sulfua Tuy nhiên trường hợp sản phẩm có tính acid lon thép tráng crom có khả chống ăn mịn thấp Bao bì kim loại nhơm (Al): Al làm bao bì có độ tinh khiết đến 99%, thành phần kim loại khác Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Ti Bao bì lon nhơm đặc biệt sử dụng để chứa đựng nước giải khát có gas, bia, loại dung dịch lỏng có tạo áp lực bên bao bì Bao bì nhơm nhẹ nhiều so với loại bao bì loại vật liệu khác, thuận tiện vận chuyển phân phối sản phẩm thực phẩm Phân loại theo công nghệ chế tạo lon: Lon hai mảnh: Lon hai mảnh gồm thân dính liền với đáy, nắp rời ghép mí với thân Lon hai mảnh có đường ghép mí thân nắp, vật liệu chế tạo lon hai mảnh phải mềm dẻo, Al thép có độ mềm dẻo cao Lon hai mảnh chế tạo theo công nghệ kéo vuốt tạo nên thân mảnh so với bề dày đáy, nên dễ bị đâm thủng dễ bị biến dạng va chạm Lon hai mảnh thích hợp chứa loại thực phẩm có tạo áp suất dư bên sản phẩm nước giải khát có gas Lon ba mảnh: Công nghệ chế tạo lon ba mảnh áp dụng cho nguyên liệu thép Lon ba mảnh gồm thân, đáy nắp Thân hộp chế tạo từ miếng 347 thép chữ nhật, cuộn lại thành hình trụ hàn mí thân, nắp đáy chế tạo riêng, ghép mí với thân 4.5.2.2 Thiết bị chiết rót Máy rót lon có cấu ngăn cho chất lỏng không tràn Thiết bị bao gồm đầu rót lắp vào mặt xoay hình trịn, đầu rót có vỏ bọc hình ống bên ngồi có đầu hở cao để nối với thùng chứa chất lỏng Các lon trống đưa vào hệ thống quay vào buồng rót Sau rót, lon đưa đến máy ghép mí nắp Các thơng số kỹ thuật máy rót lon: Hãng sản xuất: AIRTAC - Korea Kích thước: 3353*1100*2646 mm Số đầu rót: 36 Năng suất: 300 lon/phút cho lon 355 ml Áp lực rót: ≤ 0,035 MPa Nhiệt độ rót: 40C Hình 4.39 Máy rót lon 4.5.3 Bao bì plastic 4.5.3.1 Đặc tính chung Nguyên liệu sản xuất plastic nguồn hydrocacbon từ dầu hỏa, 348 tách trình lọc dầu Với trữ lượng dầu hỏa lớn nên công nghệ chế tạo vật liệu plastic với cơng nghệ bao bì plastic phát triển nhanh, đa dạng phong phú chủng loại; bao bì đạt tính cao chứa đựng, bảo quản loại thực phẩm Bao bì plastic thường khơng mùi, khơng vị, có loại đạt độ mềm dẻo, áp sát bề mặt thực phẩm bao gói, tạo nên độ chân không cao trường hợp sản phẩm cần bảo quản chân khơng; có loại bao bì đạt độ cứng vững cao, chống va chạm học hiệu quả, chống thấm khí bảo đảm áp lực cao bên môi trường chứa thực phẩm; bên cạnh có loại chịu đựng nhiệt độ trùng nhiệt độ lạnh đông thâm độ Bao bì plastic suốt nhìn thấy rõ sản phẩm bên trong, mờ đục, che khuất hoàn toàn ánh sáng để bảo vệ thực phẩm Các loại bao bì plastic in nhãn hiệu dễ dàng, đạt mức độ mỹ quan yêu cầu Bao bì plastic nhẹ, thuận tiện việc phân phối chuyên chở Hiện nay, bao bì plastic chứa thực phẩm thường bao bì lớp cấu tạo ghép hai hay ba vật liệu plastic với để bổ sung tính tạo nên bao bì hồn thiện, đáp ứng yêu cầu loại thực phẩm chứa đựng Bao bì plastic khơng tái sử dụng sản xuất thực phẩm 4.5.3.2 Thiết bị chiết rót Các loại mối ghép mí thân hộp giấy tetra brik Phương pháp đóng thức uống vào bao bì tetra brik 349 Hình 4.40 Thiết bị chiết rót vào bao bì plastic 4.5.4 MAP – kỹ thuật đóng gói khí điều chỉnh 4.5.4.1 Đặc tính MAP Kéo dài độ tươi lâu sản phẩm nhờ giảm hô hấp giảm tốc độ lão hóa sản phẩm mà khơng hồn tồn cản trở q trình hơ hấp hiếu khí Khơng giống kiểu đóng gói sát khít vào sản phẩm dễ bị xâm nhiễm oxy chất bẩn, MAP có khả kiểm sốt luồng khí lưu chuyển vào, bao bì, kéo dài đáng kể thời gian bảo quản an tồn MAP bao quản độ tươi sống nhiều loại thực phẩm, tăng độ an toàn thực phẩm tiện lợi cho người tiêu dùng Không phải tất loại màng MAP chế tạo với đặc tính giống nhau, tuỳ theo loại sản phẩm mà bao gói, MAP có đặc tính thích hợp loại sản phẩm Các loại rau khác có mức độ hơ hấp khác Do đó, chế tạo MAP, người ta phải nắm rõ mức độ hô hấp loại rau cần bảo quản Ưu điểm: Kỹ thuật đóng gói MAP đơn giản, rẻ, dễ áp dụng Có thể bao gói sản phẩm lớn nhỏ khác nhau, áp dụng từ lúc vận chuyển, bảo quản lúc bày bán, quảng cáo bao bì Nhược điểm: Cấu tạo MAP không theo công thức chung mà phải tuỳ thuộc vào loại rau quả, tốn công sức cho việc nghiên cứu đời sống loại rau tươi 350 Hiện phương pháp tiến trình nghiên cứu, chưa ứng dụng rộng rãi công nghệ bảo quản rau 4.5.4.2 Thiết lập cân khí điều chỉnh (Equilibrium Modified Atmosphere) Khơng giống số sản phẩm đóng gói khác, thực phẩm rau trái tươi sau trình thu hoạch tiếp tục hơ hấp, q trình bao gói theo sau phải đảm bảo cho q trình hơ hấp rau tiếp tục Việc bao gói rau bao bì kín làm cho hàm lượng O2 bị giảm hàm lượng CO2 tăng lên q trình hơ hấp Việc hiệu chỉnh khí bao gói nhằm mục đích giảm tốc độ hơ hấp rau từ làm tăng thời gian bảo quản thực phẩm MAP tạo thành cách bị động bao gói kín hệ q trình hơ hấp khả thấm khí bao gói phù hợp với tốc độ hô hấp thực phẩm Tuy nhiên, điều gặp thực tế người ta chủ động thay đổi khí bao bì hỗn hợp O2, N2 CO2 Một hỗn hợp khí bao gồm 5-10% O2, - 10% CO2 80 - 90% N2 bơ vào bao bì để ngăn cản q trình hóa nâu loại rau salad Điều mấu chốt định thành công q trình đóng gói bao bì MAP việc lựa chọn bao bì có tính thấm phù hợp để tạo mơi trường cân tối ưu cho q trình bảo quản, thơng thưịng khoảng - 10% O2 – 10% CO2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình bao gói MAP là: Tốc độ hô hấp thực phẩm (chịu ảnh hưởng nhiệt độ, loại thực phẩm bao gói, kích thước, độ chín mức độ xử lý) Tính thấm màng bao, Thể tích bao gói, Diện tích bề mặt, Mức độ tiếp xúc với ánh nắng trực tiếp Vì vậy, việc hiệu chỉnh khí cho phù hợp với loại sản phẩm phức tạp Có nhiều trường hợp thực tế sản phẩm bao gói màng bao có tính thấm khơng phù hợp nên q trình hơ hấp làm cho mơi trường bên bao bì biến thành mơi trường 351 yếm khí (ví dụ 20% CO2) Để khắc phục người ta phát triển màng bao có kích thước lỗ micro (microperforated film), có tốc độ truyền oxy nhanh để đảm bảo mơi trường bên hiếu khí (5 – 15% O2 – 15% CO2), sử dụng cho loại thực phẩm hô hấp mạnh cải xanh (broccoli), cà rốt, nấm rơm rau spinach Tuy nhiên, nhược điểm màng bao đắt tiền, trình bay nước xảy nhanh, dễ tổn thất hợp chất hương vi sinh vật xâm nhập vào bao bì gặp điều kiện thuận lợi ẩm thấp… 4.5.4.3 Nguyên tắc – hiệu MAP có hàm lượng O2 cao Kết nghiên cứu cho thấy việc sử dụng MAP có hàm lượng O2 cao khắc phục nhược điểm việc sử dụng hàm lượng O2 thấp có hiệu việc ức chế enzyme làm màu sản phẩm, ngăn cản trình lên men yếm khí ức chế phát triển vi sinh vật Khả ức chế vi sinh vật việc sử dụng O2 liều lượng cao giải thích sau: O2 có tính oxy hóa mạnh nên có khả tạo gốc tự tác dụng với đại phân tử thể vi sinh vật protein, lipid… làm ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển chúng Đối với vi sinh vật hiếu khí chúng có enzyme peroxidase catalase để chuyển hóa oxy nồng độ O2 CO2 sản phẩm cao làm ức chế giảm hoạt tính chúng Hình 4.41 Ảnh hưởng nồng độ oxy sinh trưởng phát triển VSV 352 Cơ chế ức chế phản ứng hóa nâu enzyme xúc tác: polyphenol oxidase (PPO) enzyme xúc tác cho phản ứng hóa nâu bề mặt rau sau cắt PPO thúc đẩy trình oxy hóa hợp chất phenolic thành hợp chất quinones khơng màu, sau hợp chất quinone polyme hóa để tạo thành hợp chất có màu melanin Các nhà khoa học cho nồng độ O2 hay Ar cao đóng vai trò ức chế phản ứng việc tạo hợp chất quinone không màu với liều lượng cao gây ức chế ngược phản ứng hóa nâu Hình 4.42 Phản ứng hóa nâu rau Hiệu MAP tăng cường cách sử dụng kết hợp với Argon (Ar) nitrous oxit (N2O) Hai chất cho phép dùng EU Air Liquide S.A (Paris, France) khuyến khích sử dụng Ar hạn chế việc sử dụng N2O So với N2, Ar ức chế hoạt động enzyme, phát triển vi sinh vật phản ứng phân hủy tốt Đặc biệt số nghiên cứu cho thấy Ar N2O có khả ức chế phát triển nấm mốc, giảm tốc độ sinh khí ethylene hạn chế tối đa phản ứng phân hủy làm giảm giá trị cảm quan thực phẩm Tuy Ar khí trơ ức chế vi sinh vật Ar có khối lượng phân tử gần giống phân tử O2 có khả tan tốt nước so với N2 O2 Vì Ar chiếm chỗ oxy trung tâm hoạt động enzyme từ ức chế phản ứng hóa nâu enzyme xúc tác Ngồi ra, Ar N2O nhạy cảm vi sinh vật, chế trình ức chế chưa hiểu rõ nhiều giả thiết cho chất tác động lên màng membrane tế bào vi sinh vật từ làm ảnh hưởng đến trình trao đổi chất 353 Quy trình thiết bị: Hệ thống hút chân khơng: Hình 4.43 Thiết bị hút chân khơng sử dụng ống hút khí Các kiểu hệ thống đóng gói: Hình 4.44 Đóng gói khay chuyển động theo chiều ngang (HFFS) 354 TÀI LIỆU THAM KHẢO Asselbergs E.A, Mohr W.P., Kemp I.G., (1980), Studies on the application of infrared in foot processing, Food Technol 14 9.1980 Bùi Ái (2005), Công nghệ lên men ứng dụng công nghệ thực phẩm, NXB Đại học Quốc gia TP HCM Cleland, A.C., and R.L Earle., (1979), A Comparison of Methods for Predicting the Freezing Times of Cylindrical and Spherical Foodstuffs, Journal of Food Science 44(4): 958-963, 970 Đặng Quốc Phú, Trần Thị Thu Trang, Nguyễn Tiến Quang (2010), Nghiên cứu thực nghiệm trình sấy phun nước ép cà chua, Tạp chí Năng lượng nhiệt, số 95-9/2010 Tr 7-11 Euler, Leonhard (1748), Introductio in analysin infinitorum, English translation Introduction to Analysis of the Infinite by John Blanton (Book I, ISBN 0-387-96824-5, Springer-Verlag 1988; Book II, ISBN 0-387-97132-7, Springer-Verlag 1989) Figura LO, Teixeira AA (2007), Food Physics: Physical properties Measurement and Application, Germany, 554 http:// mechmath.org/ books /82246 Greenfield, P.F and J.D Mellor, (1973), The effect of cycled – pressure on drying conditions during freeze – drying, p 298-312 Greenfield P F, Melor J D., (1974), Freeze Drying of foods, Journal of Food Technology, Vol 9, p 631-656 Ghasem D Najafpour (2007), Biochemical Engineering and Biotechnology, Elsevier 10 Hoàng Minh Châu (2007), Cơ sở hóa học phân tích, NXB Khoa học & Kỹ thuật 11 Hoàng Văn Chước (2006), Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 12 Hall C.W., (1982), Theory of infrad Drying, Transactions of the ASAE 13 Heimpell, Hermann, Theodor Heuss, Benno Reifenberg (editors) (1956), Die großen Deutschen, volume 2, Berlin: Ullstein Verlag 355 14 Hledman, D.R., Daryl B Lund, (1992), Handbook of Food Engineering, Marcel Dekker New York – Basel – Hong Kong, 3550p 15 Heldman, D.R (1982), Food properties during freezing, Food Technol., Vol 36, Issue 2, p 92-109 16 Heldman, D.R (1983), Factors influencing food freezing rates, Food Technol, Vol 37, Issue 4, p 103 - 109 17 Heldman, D.R and Singh, R P., (1983), Thermal properties of frozen foods, Physical and Chemical Properties of Foods, Martin R Okos (Ed) ASAE, St Joseph, Minnesota, p 120 – 137 18 Hottot A., and et al., (2006), Experimental Study and Modelling of Freeze drying Kinetics of Pharmaceutical BSA – Based Formulation, Proceedings of the 15th International Drying Symposium, Hungary Budapest, 20-23 August, p 422–441 19 Inge L (1991), Rhyming Dynamique des fluides, 1991 PPUR 20 Jujikov V.A., (1980), Filtration, chemica, Moskva 21 Liapis A I, Shenhan P., (1998), Modeling of the primary and secondary Drying stages of the Freeze Drying of pharmaceutical product in vial: Numerical Results Obtained from the solution of a Dynamic and Spatially Muti-Dimensional Lyophilization Model Different Operational Policies, J Food Eng, USA, p.712-728 22 Luikov, A.V., (1975), Systems of differential equations of heat and mass transfer in capillary-porous bodies, International Journal of Heat and mass transfer 23 Liapis A.I, Bruttini R, and Pikal M.J., (1996), Research and development needs and opportunities in freeze drying, Journal of Food Engineering, p.1265-1300 24 Liapis A.I, Litchfield R.J., (1979), Optimal control of a freeze dryer, Chem Eng Sci Vol 34, p 975–981 25 Litchfield R.J, Liapis A.I, Farhadpour F.A., (1981), Cycled pressure and near–optimal pressure policies for a freeze dryer, J Food Technol., V.16, p 637–646 26 Lê Xuân Mai, Nguyễn Bạch Tuyết (2000), Giáo trình Phân tích định lượng, NXB Đại học Quốc gia TP HCM 356 27 Lê Văn Việt Mẫn (chủ biên) (2011), Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học Quốc gia TP HCM 28 Lê Bạch Tuyết, “Các q trình cơng nghệ sản xuất thực phẩm”, NXB Giáo dục, 1996 29 Millman M.J, Liapis A.I, Marchello J.M., (1988), Method for determining specific heat capacity of the solid material, Int J Heat and Mass transfer, 238 p 30 Nguyễn Bin (2008), Các q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm (Tập 2: Phần riêng hệ không đồng nhất, khuấy trộn, đập, nghiền, sàng), NXB Khoa học Kỹ thuật 31 Nguyễn Bin (2008), Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm (Tập 4: Phần riêng tác dụng nhiệt: chưng cất, hấp thụ, hấp phụ, trích ly, kết tinh, sấy), NXB Khoa học Kỹ thuật 32 Nguyễn Bin (2011), Các q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 4, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 33 Nguyễn Bin, (2004), Quá trình thiết bị CNHH&TP, Tập 1, NXB KHKT, 234 Tr 34 Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng (1999) Công nghệ chế biến thủy sản Tập (236 Tr), (412 Tr), NXB Nông Nghiệp 35 Nguyễn Tấn Dũng, Trần Đức Ba (2007), Công nghệ lạnh, Tập 1, NXB ĐHQG TP HCM, 608 Tr 36 Nguyễn Văn Lụa (2001), Quá trình thiết bị CNHH&TP, Tập 1, NXB ĐHQG TP HCM, 242 Tr 37 Nguyễn Văn May (2007), Giáo trình Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà nội 38 Nguyễn Kim Phi Phụng (2007), Phương pháp cô lập hợp chất hữu cơ, NXB Đại học Quốc gia TP HCM, 2007 39 Nguyễn Minh Tuyển (1981), Mơ hình hóa tối ưu hóa Cơng nghệ hóa học, NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội, 268 Tr 40 Nguyễn Minh Tuyển, Nguyễn Đình Phán, Hà Thị An (1987), Các máy lắng lọc ly tâm, Nhà xuất KH&KT, Hà Nội 41 Nguyễn Minh Tuyển (1988), Máy khuấy trộn công nghiệp, Nhà xuất KH&KT, Hà Nội 357 42 Nguyễn Minh Tuyển, Phạm Văn Thiêm (2001) Kỹ thuật hệ thống Cơng nghệ hóa học, Tập (264 Tr), Tập (340 Tr), NXB KH&KT 43 Nguyễn Thu Vân (2004), Phân tích định lượng, NXB Đại học Quốc gia TP HCM 44 Pavlov K.F, Roman Kov P.G, Voskov A.A (1980), Examples and Problem to the course of unit operation of chemical engineering, Mir Publishers Moskva 45 Pikal M.J, and et al, (2005), The Nosteady state Modeling of Freeze drying: in – process product Temperature and Moisture content Mapping and Pharmaceutical product Quality Applications, Journal of Food Engineering, USA, p 17–32 46 Poling, White P R S., (2001), Method for determining specific heat capacity of the solid material, 1st ed McGraw – Hill, New York, 321 p 47 Polyanin, A.D., Kutepov, A.M., Vyazmin, A.V and Kazenin, D.A (2002), Hydrodynamics, Mass and Heat Transfer in Chemical Engineering, Taylor & Francis, London, ISBN 0-415-27237-8 48 Phạm Văn Bơn (2004), Q trình thiết bị CNHH&TP, Quyển 1: Truyền nhiệt ổn định, NXB ĐHQG TP HCM, 371 Tr 49 Phạm Văn Bơn (2004), Q trình thiết bị CNHH&TP, Quyển 2: Truyền nhiệt không ổn định, NXB ĐHQG TP HCM, 280 Tr 50 Phạm Công Dũng (2000), Nghiên cứu q trình thiết bị tầng sơi, ứng dụng sấy bảo quản hạt, Hà Nội 2000, tr 55-73 51 Ramaswamy, H S., and Tung, M A (1981), Thermophysical properties of apples in relation to freezing, J Food Sci., 46, p 724 – 728 52 Simmons, J (1996), The giant book of scientists: The 100 greatest minds of all time, Sydney: The Book Company 53 Schracder H.W., Rosberg D.W, (1980), Infrared Drying of Rough Rice, the Rice Journal 54 Singh, Simon (2000), Fermats letzter Satz, Munich: Deutscher Taschenbuch Verlag 55 Trần Tử An (chủ biên) (2005), Kiểm nghiệm dược phẩm, NXB Y học Hà Nội 358 56 Trần Đức Ba (2004), Công nghệ chế biến lạnh thủy sản, NXB ĐHQG TP HCM, 380 Tr 57 Trịnh Văn Dũng (2008), Ứng dụng tin học cơng nghệ hóa học – Thực phẩm, NXB ĐHQG TP HCM, năm 2008, 226 Tr 58 Trần Chấn Chỉnh, Lê Thị Minh Nghĩa (1992), Cơ lưu chất kỹ thuật, Đại học Bách Khoa TP HCM 59 Trần Văn Phú (2009), Kỹ thuật sấy, Nhà xuất Giáo Dục 60 Võ Thị Ngọc Tươi, Trịnh Văn Dũng (2003), Lý thuyết truyền vận, NXB ĐHQG TP HCM, 289 Tr 61 Walter Umrath (1998), Fundamental of Vacuum Technology, Cologne, 241 p 65 Euler Leonhardt: Lettres une Princesse d’Allemagne  ; at http:// www.bookmine.org 359 ... Octyl = Si-(CH2)7-CH3 C8 Octadecyl = Si-(CH2)17-CH3 C18 Phenyl = Si-(CH2)n-C6H5 C6H5 Cyanopropyl = Si-(CH2)3-CN CN Aminopropyl = Si-(CH2)3-NH2 NH2 Diol = Si-(CH2)3-OCH(OH)-CH2-OH 21 3 Hệ bao gồm... nhiệt cao, lại chứa lại nhóm chức nên dễ điều chỉnh mức liên kết ngang Sản phẩm thu sản phẩm tròn nhỏ nên thu? ??n tiện sử dụng Sản phẩm trùng hợp phổ biến trùng hợp styrene với divinylbenzene (DVB)... thơng qua chất trao đổi ion hiệu lực để khôi phục lại lực trao đổi 2HR + Ca2+ → CaR2 + 2H+ (nhựa trao đổi) CaR2 + 2H+ → 2HR + Ca2+ (hồn ngun) Tính acid, kiềm: tính chất Cationit RH Anionit ROH,