Trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KỸ THUẬT KINH TẾ BIỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG THỦY PHÂN TỪ BỘT TR[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG THỦY PHÂN TỪ BỘT TRÁI BÍ ĐỎ SVTH : Tống Thị Hương MSSV : 13030483 GVHD : ThS Chu Thị Hà Lớp : DH13TP Khóa học : 2013 - 2017 Vũng Tàu, tháng năm 2017 i TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Tống Thị Hương MSSV: 13030483 Ngày, tháng, năm sinh: 24/02/1995 Nơi sinh: Thanh Hóa Địa chỉ: Xã Tân Lâm, Huyện Xuyên Mộc, Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu E- mail: tongthihuong24@gmail.com I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quy trình sản xuất nước uống thủy phân từ bột trái bí đỏ II NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: 2/2017 III NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 6/2017 IV HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Cô Chu Thị Hà Bà Rịa – Vũng Tàu, Ngày 26 tháng năm 2017 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) ThS Chu Thị Hà Tống Thị Hương TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Vũng Tàu, tháng năm 2017 Giảng viên hướng dẫn (kí ghi rõ họ tên) ii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Vũng Tàu, tháng năm 2017 Giảng viên phản biện (kí ghi rõ họ tên) iii LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô Viện kĩ thuật – kinh tế biển truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô Chu Thị Hà tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em suốt trình làm đồ án, để em hồn thành tốt đồ án Trong thời gian làm việc với cô, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em trình học tập làm việc sau Do thời gian có hạn kiến thức hạn chế nên đồ án nhiều thiếu sót Em mong nhận nhiều góp ý thầy, cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Vũng Tàu, ngày 26 tháng năm 2017 iv LỜI CAM ĐOAN Trong trình thực đồ án, xin cam đoan số liệu thu từ q trình thực nghiệm hồn tồn xác không chép từ đồ án, cơng trình nghiên cứu Các phần có trích dẫn nội dung từ tài liệu tham khảo ghi rõ phần Tài liệu tham khảo cuối đồ án Tôi xin cam đoan điều thật chịu hoàn toàn trách nhiệm lời cam đoan Sinh viên thực Tống Thị Hương v MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm nguyên liệu 1.1.1 Giới thiệu bí đỏ 1.1.1.1 Hình thái 1.1.1.2 Bột bí đỏ 1.1.1.3 Phân bố sinh học sinh thái 1.1.1.4 Thành phần hóa học 1.1.1.5 Ý nghĩa kinh tế 1.2 Giới thiệu chung tinh bột 1.3 Khái quát trình thủy phân 1.3.1 Bản chất ý nghĩa trình thủy phân 1.3.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân 1.3.3 Cơ chế trình thủy phân 13 1.4 Quá trình thủy phân tinh bột 14 1.5 Enzyme sử dụng nghiên cứu Enzyme α-amylase (termamyl) 20 1.6 Phụ gia hóa chất 23 1.6.1.Nước sử dụng nghiên cứu 23 1.6.2.Acid citric 23 1.6.3 Bao bì đề xuất 25 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Đối tượng nghiên cứu 26 2.1.1 Bột bí đỏ 26 2.1.2 Các chế phẩm enzyme 26 2.2.1 Phương tiện thí nghiệm 29 2.2.2 Phương pháp hóa học 30 2.3 Bố trí thí nghiệm 42 2.3.1 Quy trình dự kiến 42 vi 2.3.2 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu 43 2.4 Phương pháp hoàn thiện sản phẩm 47 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Kết thảo luận 48 3.1.1 Khảo sát tỉ lệ nước bột bí đỏ phù hợp cho sản phẩm 48 3.1.2 Khảo sát nhiệt độ thời gian thích hợp cho giai đoạn dịch hóa 50 3.1.3 Khảo sát nồng độ enzyme thời gian thích hợp cho giai đoạn đường hóa 51 3.1.4 Quy trình đề xuất 54 3.1.4.1 Sơ đồ quy trình đề xuất 54 3.1.4.2 Thuyết minh quy trình 56 3.2 Sản xuất thử nghiệm sản phẩm theo quy trình đề xuất 57 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 59 4.1 Kết luận 59 4.2 Đề nghị 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHỤ LỤC 40 vii DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Hình dáng trái bí đỏ Hình 1.2 Bột bí đỏ Hình 1.3 Một số sản phẩm khác từ bí đỏ Hình 1.4 Một phần cấu trúc amylose Hình 1.5 Một phần cấu trúc amylopectin Hình 1.6 Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ chất 10 Hình 1.7 Cấu trúc khơng gian a-Amylase 15 Hình 1.8 Cấu trúc phân tử tinh bột bị phân cắt 17 Hình 2.1 Hình ảnh enzyme sử dụng nghiên cứu 27 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình dự kiến 42 Hình 2.3 Sơ đồ tóm tắt bố trí thí nghiệm 44 Hình 2.4 Sơ đồ tóm tắt bố trí thí nghiệm 46 Hình 2.5 Nước uống đóng chai thủy phân 47 Hình 3.1 Hình ảnh chuẩn bị mẫu cảm quan 48 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn kết cảm quan sản phẩm với tỉ lệ nước: bột bí đỏ khác 49 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian lên giai đoạn dịch hóa 51 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ enzyme thời gỉan đường hóa đến hiệu suất thủy phân (%) 53 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ enzyme thời gian đường hóa đến hàm lượng đường khử (%) 53 Hình 3.6 Sơ đồ quy trình đề xuất cho sản phẩm 55 viii DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Nhiệt độ hồ hóa số tinh bột Bảng 1.2 Một số tính chất khác α-amylase từ nguồn khác 18 Bảng 1.3 Các tính chất khác β-Amylase 19 Bảng 1.4 Độ ổn định Termamyl (thời gian (phút) cần thiết để 50% hoạt tính) 21 Bảng 1.5 Quy định chất lượng cảm quan acid citric thực phẩm 24 Bảng 1.6 Quy định thành phần hoá học acid citric thực phẩm 24 Bảng 2.1 Đặc tính sản phẩm 27 Bảng 2.2 Đặc điểm sản phẩm 28 Bảng 2.3 Bảng mô tả nội dung đánh giá cảm quan 32 Bảng 2.4 Bảng phân cấp chất lượng 38 Bảng 2.5 Bảng điểm độ màu sắc sản phẩm 39 Bảng 2.6 Bảng vị nước giải khát thủy phân 40 Bảng 2.7 Bảng điểm mùi nước giải khát thủy phân 40 Bảng 2.8 Bảng tỉ lệ mẫu thí nghiệm 43 Bảng 3.1 Ảnh hưởng tỉ lệ nước : bột bí đỏ đến giá trị cảm quan sản phẩm48 Bảng 3.2 Bảng đánh giá xếp loại chất lượng sản phẩm 49 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian giai đoạn dịch hóa 50 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nồng độ, thời gian lên giai đoạn đường hóa 52 ix Bảng 1.3 Các tính chất khác β-Amylase Nguồn gốc pHopt Totp Phân tử lượng Enzyme Đại mạch 5,2 - (kD) 56 Lúa mì 5,2-5,6 55 64,2 Đỗ tương 5,4 55 57 B.cerus 7,0 40 58 B.polymyxa 7,5 40 42 B.megaterium 6,5 40-65 58 Enzyme γ-Amylase (glucoamylase) (EC 3.2.E3)[2] Glucoamylase hay γ-amylase chủ yếu tạo vi sinh vật Đặc biệt kiểu nấm mốc aspergillus, penicillium Rhizopus Nói chung amyloglucosidase chứa gốc methionin, tritophan, nửa gốc cysteine Tuy nhiên mối quan hệ chuỗi acid amin, cấu trúc bậc hoạt động enzyme chưa làm sáng tỏ tất amyloglucosidase từ nấm mốc glucoprotein chứa từ - 20% glucid chủ yếu mono saccharide glucose mannose, galactose glucosamine Đa số glucoamylase có hoạt lực cao vùng có pH 3,5 - 5,5 nhiệt độ 50°C Nó bền với acid α-amylase bền rượu, acetone không bảo vệ Ca2+ Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn) (EC 3.2.E10) [2] Enzyme thủy phân liên kết α-l,6-glucoside isomaltose, panose dextrin tới hạn thành đường lên men Enzyme có vi sinh vật đồng thời có hạt nảy mầm (đại mạch, thóc nảy mầm) Enzyme pullulanase (α-dextrin6-glucosidase) (EC 3.2.1.41) [2] Enzyme thủy phân liên kết α-1,6 tinh bột, glucogen dextrin tới hạn Điều đáng ý định vị liên kết α-1,6 có ảnh hưởng lớn đến tác động enzyme Đặc biệt có mặt hai liên kết α-1,4 19 nằm liền kề bên liên kết α-1,6 điều kiện cần thiết cho enzyme phân cắt liên kết Pullulanase phân giải liên kết α-1,6 glucoside bị bao quanh tứ phía liên kết α-1,4 Nó cịn có khả thủy phân dextrin phân tử thấp gồm có hai gốc maltose nối liên kết α-1,6 glucoside Tác dụng hiệp đồng α- amylase pullulanase làm bị thủy phân hồn tồn α-glucosidase hay maltase (α-D glucoside-glucohydrolase) (EC 3.2.1.20) [6] Nhiều loại nấm sợi sản sinh enzyme Giống elucomylase, thủy phân maltose thành glucose không thủy phân tinh bột Maltase glucozyltranferase enzyme đồng vừa có khả thủy phân liên kết α- 1,4-glucose glucopiranoside vừa có khả chuyển gốc glucoside sang đường rượu 1.5 Enzyme sử dụng nghiên cứu Enzyme α-amylase (termamyl) Alpha-amylase Novo gọi termamyl, termamyl chế phẩm lỏng, chịu nhiệt độ cao sản xuất từ vi sinh vật Bacillus lichenifomis Termamyl endo-amylase, có tác dụng thủy phân liên kết 1,4-α-glucoside thành amylose amylopectin tác dụng termamyl chất tinh bột nhanh chóng thủy phân tạo thành dextrin oligo saccharise tan nước Termamyl thực tế với sản phẩm Termamyl 120L Enzyme termamyl dễ tan nước nồng độ điều kiện thường dùng Độ đục xảy chế phẩm enzyme khơng ảnh hưởng đến hoạt tính chung hay tính sản phẩm Sản phẩm khơng cháy hoàn toàn hoà tan nước, nên tránh tiếp xúc da hít phải, tiếp xúc da phải rửa nhiều lần nước Ảnh hưởng calci, pH, nhiệt độ đến độ ổn định termamyl Trong bột nhão, tính ổn định termamyl thoả mãn với diện từ 570ppm Ca2+ Trong bảng, số liệu thấy ổn định termamyl bột nhão nồng độ 30% vùng điều kiện nhiệt độ pH nồng độ ion 20 Ca2+ khác Các số liệu so sánh có trị giá đương lượng DE phạm vi 0-12 Bảng 1.4 Độ ổn định Termamyl (thời gian (phút) cần thiết để 50% hoạt tính) [10] 93°C 98°C 103°C 107°C pH 6.5 1500 400 100 40 pH 6.0 800 200 75 20 pH 5.5 300 75 25 10 pH 6.5 450 125 40 10 pH 6.0 250 75 20 pH 5.5 100 25 pH 6.5 150 40 10 pH 6.0 75 20 lon Ca2+ 70 ppm lon Ca2+ 20 ppm lon Ca2+ ppm Ứng dụng Termamyl công nghiệp [10] Trong kỹ nghệ tinh bột, termamyl dùng cho dịch hoá liên tục tinh bột nồi thiết bị tương tự hoạt động nhiệt độ 105-110°C lợi dụng tính ổn định nhiệt cực cao enzyme Trong kỹ nghệ nấu cồn, termamyl sử dụng để phân tán tinh bột nghiền chưng cất Và giai đoạn lợi dụng độ ổn định nhiệt enzyme Hơn nữa, thực chưng cất khơng cần điều chỉnh pH thêm Ca điều kiện có khác điều kiện tối ưu Điều phạm vi pH tương đối lớn việc đòi hỏi calci enzyme tương đối thấp Nó làm cho quy định sản xuất đơn giản mức độ rủi ro cặn calci giảm thiểu cột chưng cất Trong kỹ nghệ nấu bia, termamyl dùng để phụ giúp cho việc dịch hoá 21 dễ dàng Do độ ổn định nhiệt độ cao enzyme quy trình nấu đơn giản hố Nhờ vậy, việc gia tăng tỷ lệ phụ thực Trong kỹ nghệ đường, termamyl sử dụng để phá lượng tinh bột diện nước mía Vì vậy, hàm lượng tinh bột đường thơ giảm việc lọc đường nhà máy tinh luyện dễ dàng Trong kỹ nghệ dệt, termamyl sử dụng nhiệt độ cao để rủ hồ trước nhuộm, loại enzyme kỹ thuật áp dụng cơng nghệ Sử dụng enzyme termamyl để hoạt hóa tinh bột Giới thiệu Termamyl dùng để dịch hóa tinh bột thành dextrin theo phương pháp enzyme, cầu nối 1,4 alpha phân tử tinh bột thủy giải cách rải rác, đưa đến kết với giảm thấp độ nhớt tinh bột hồ hóa, gia tăng lượng đường Dịch hóa tiến hành để đưa đến độ đường (DE) cần thiết cho cơng đoạn Trong đường hóa cho đường dextrose (glucose), độ DE 8-12 thường sử dụng Độ DE tối đa đạt sử dụng termamyl khoảng 40 Dịch hóa Termamyl chịu nhiệt độ cao Tại nhiệt độ 105°C termamyl hoạt động cao có tính ổn định cách đầy đủ theo thời gian phản ứng để qua giai đoạn dịch hóa tinh bột mà hoạt tính enzyme bị không đáng kể Cách tiến hành: Sau điều chỉnh pH, termamyl đưa vào dung dịch tinh bột, hồ hóa hồn tồn 105°C, sau giảm nhiệt độ xuống khoảng 90-100°C, enzyme có điều kiện thuận lợi tác dụng 1-2 đạt độ DE cần thiết - Enzyme α-amylase (Fungamyl) [10] Alpha amylase hãng novo gọi fungamyl thu từ nấm mốc Aspergillus oryzae Tên theo danh pháp 1,4 alpha-D- glucan glucanohydraza 22 Enzyme thủy phân cầu nối 1,4 alpha glucoside amylose amylopectin tạo thành lượng lớn đường maltose Sản phẩm dạng lỏng dung dịch có màu nâu với tỷ trọng 1,25 g/ml Ngồi ra, cịn dạng bột vơ định hình dạng cầu Ứng dụng Trong công nghiệp tinh bột: fungamyl dùng sản xuất đường maltose cao cấp, chẳng hạn sản phẩm 45-60% đường maltose đường glucose cao độ (DE 60-70: 35-43% glucose, 30-37% maltose) Sản phẩm maltose cao cấp chế tạo từ dung dịch dịch hoá với enzyme Sản phẩm đường glucose cao độ chế tạo từ dung dịch tinh bột có DE 42 dịch hố với enzyme Trong cơng nghệ bia, fungamyl dùng giai đoạn lên men để gia tăng hệ thống lên men nước nha Độ lên men tăng lên đến 2-5% Trong cơng nghệ chế tạo cồn, fungamyl sử dụng giai đoạn dịch hoá tinh bột thiết bị với nhiệt độ thấp (55-60°C) Trong kỹ nghệ làm bánh (bisqui hay bánh mì), fungamyl sử dụng để hổ trợ hàm lượng thấp α-amylase chứa bột tiểu mạch Sự áp dụng fungamyl làm tăng cấu tạo thể tích bánh 1.6 Phụ gia hóa chất 1.6.1 Nước sử dụng nghiên cứu [12] Đối với phản ứng thủy phân enzyme nước khơng mơi trường để khuếch tán enzyme chất mà mà tác nhân tham gia vào phản ứng Nước ảnh hưởng đến vận tốc mà ảnh hưởng đến chiều hướng thủy phân Như nước yếu tố điều chỉnh dùng nước để tăng cường tăng cường hay kìm hãm phản ứng thủy phân có xúc tác enzyme Nước sử dụng nghiên cứu phải nước ăn uống theo quy định 1.6.2 Acid citric [TCVN 5516- 1991] Dùng điều chỉnh pH dung dịch sau dịch hoá tạo điều kiện thích hợp cho 23 q trình đường hố Hàm lượng acid citric > 99% Hàm lượng nước < 0.3% Ở dạng tinh thể: Không lẫn tạp Acid citric dùng thực phẩm phải đảm bảo yêu cầu thành phần hoá học tiêu cảm quan Bảng 1.5 Quy định chất lượng cảm quan acid citric thực phẩm [12] Tên tiêu Trạng thái màu sắc Yêu cầu Các tinh thể khơng màu bột trắng khơng vón cục Vị Chua, khơng có vị lạ Mùi Dung dịch acid citric nước cất khơng có mùi Cấu trúc Rời khơ Tạp chất hố học Khơng Bảng 1.6 Quy định thành phần hoá học acid citric thực phẩm [11] Yêu cầu chất lượng Tên tiêu Acid citric tính Thượng hạng Hạng I Tro >99,5 99,5 Acid sunfuric tự (%) = 1,8 Loại (không đạt mức chất lượng quy định tiêu chuẩn khả bán sử dụng được) Loại hỏng (khơng cịn -3,3 sử dụng được) Điểm chung tổng số điểm có trọng lượng tất tiêu cảm quan Để phân cấp chất lượng, người ta sử dụng điểm có trọng lượng TCVN 3215 38 8067531 ... góp phần xóa đói giảm nghèo Từ đó, em thực đề tài: ? ?Nghiên cứu quy trình sản xuất nước uống đóng chai từ bột trái bí đỏ? ?? Mục tiêu nghiên cứu Nhằm tạo sản phẩm nước uống đóng chai giàu dinh dưỡng,... giới Hình 1.1 Hình dáng trái bí đỏ 1.1.1.2 Bột bí đỏ Bột bí đỏ có màu vàng đặc trưng lẫn vào hạt màu nâu Trong q trình sản xuất, sấy bí đỏ ảnh hưởng đến màu sắc bột bí đỏ Màu sắc bột ảnh hưởng nhiều... tongthihuong24@gmail.com I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quy trình sản xuất nước uống thủy phân từ bột trái bí đỏ II NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: 2/2017 III NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 6/2017 IV HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Cô Chu Thị