Tan dung phe lieu trong cong nhiep che bien rau qua

Trang TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ MỤC LỤC Trang PHẦN I TỔNG QUAN PHẦN II PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TẬN DỤNG PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM PHẦN III GIỚI THIỆU MỘT SỐ QUY TRÌNH SẢN XUẤT TẬN DỤNG PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN RAU QUẢ 11 Chương I Sản xuất Pectin từ phế liệu rau 12 Chương II Sản xuất Enzyme từ phế liệu rau 16 Chương III Sản xuất rượu từ phế liệu rau 20 Chương IV Sản xuất giấm từ phế liệu rau 24 Chương V Sản xuất tinh dầu từ phế liệu rau 28 Chương VI Sử dụng phế liệu làm thức ăn gia súc 31 NGUYỄN THỊ BÍCH KH LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trang Chương VII Sử dụng phế liệu làm phân bón 41 PHẦN TỔNG QUAN NGUYỄN THỊ BÍCH KH LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trang I PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM : Trong chế biến rau quả, lượng thứ liệu phế liệu loại chiếm tỉ lệ lớn so với khối lượng nguyên liệu rau đưa vào chế biến (ví dụ : chuối thải 20% phế liệu, cam, xoài 3050%, dứa 4050%) Các phế thải gồm dạng : dạng rắn (vỏ quả, hạt, cuống lá, …) dạng lỏng (nước rửa, …) Chúng chứa nhiều chất dinh dưỡng tinh bột, đường, protein, lipid, vitamin, tinh dầu, … nên nơi trú ẩn nguồn thức ăn cho chuột, ruồi, muỗi, gián, loại sinh vật gây bệnh khác Ngoài ra, tác dụng hệ vi sinh vật tồn tự nhiên, phế thải rau bị phân hủy, gây ô nhiễm cho môi trường Có thể chôn dùng trực tiếp phế thải làm thức ăn gia súc để giảm thiểu tình trạng Tuy nhiên, biện pháp tốt tận dụng phế thải chế biến sản phẩm có giá trị sử dụng giá trị dinh dưỡng cao cồn, giấm, tinh dầu, pectin, bánh kẹo, thức ăn cho gia súc, phân bón cho trồng, … Trong năm gần đây, nhờ phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật, lónh vực sử dụng phế thải rau đạt nhiều thành tựu II CÁC PHƯƠNG PHÁP TẬN DỤNG PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM II.1 Sử dụng trực tiếp phụ phẩm làm thức ăn gia súc, phân bón Ví dụ :  khô maltoza (Người ta nấu bột ngô thành nước huyền phù, thủy phân tinh bột enzym malt Dịch thu hỗn hợp glucid hòa tan, sản phẩm phân giải protein lượng lớn chất lơ lửng celluloza, protein bị keo tụ, … Phế liệu tách lọc máy lọc ép khô maltoza)  thức ăn gia súc giàu đạm vitamin  ủ chua, sấy, làm bánh ép  Bã chà lần thứ hai sản xuất mứt quả, khô bã sản xuất dầu  thức ăn gia súc II.2 Phương pháp phi sinh học : Chỉ dùng hóa chất trình học mà không sử dụng vi sinh vật chế phẩm enzym để biến đổi phụ phẩm thành sản phẩm phù hợp đưa vào sử dụng Ví dụ : NGUYỄN THỊ BÍCH KH LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trang  Sản xuất dextrin hóa giải : từ phế liệu nhà máy sản xuất bánh mì mì ống, mì sợi : bột rũ bao bột rơi  rây  acid hóa HCl II.3 Phương pháp sinh học : Dùng vi sinh vật để biến đổi phụ phẩm thành sản phẩm phù hợp đưa vào sử dụng Đây hướng đặc biệt quan trọng áp dụng rộng rãi lónh vực tận dụng phụ phẩm công nghiệp thực phẩm, đặc biệt thời đại công nghệ sinh học phát triển mạnh mẽ NGUYỄN THỊ BÍCH KH LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trang PHẦN PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TẬN DỤNG PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM I VI SINH VẬT SỬ DỤNG : NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trang Vì sử dụng phụ phẩm nông nghiệp ngành công nghiệp thực phẩm để làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật – sản xuất sản phẩm từ vi sinh vật nên vấn đề chọn giống vi sinh vật thích hợp cho sản xuất công nghiệp điều cần thiết Trừ sản xuất thực phẩm, người ta sử dụng chủng vi sinh vật dại, hầu hết trường hợp khác sản xuất kháng sinh, vitamin, acid amin, enzym, … người ta dùng biến chủng có lợi ích sau :  Nâng cao khả sản xuất chủng vi sinh vật so với chủng dại hàng chục hay hàng trăm lần Các chủng dại thường sản xuất sản phẩm trao đổi chất lượng cần thiết cho thể, với lượng sản xuất không kinh tế Đồng thời, chủng vi sinh vật dại thường có thời gian lên men kéo dài, sinh chất màu tạo bọt nhiều trình lên men  Các chủng dại sản phẩm sinh sản phẩm phụ, điều tốn nhiều chi phí để tinh khiết chế tạo sản phẩm sau lên men II NGUYÊN LIỆU : Môi trường mà sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật cần phải chứa chất mà vi sinh vật đồng hóa được, đồng thời phải đảm bảo yếu tố cần thiết cho phát triển vi sinh vật Thành phần môi trường trước tiên phải xác định xác điều kiện phòng thí nghiệm với nguyên liệu tinh khiết, sau nguyên liệu công nghiệp nhằm đảm bảo tính thực tiễn hiệu kinh tế Khi tận dụng phế liệu công nghệ thực phẩm làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật, người ta ý tới nguồn dinh dưỡng sau : II.1 Nguồn Cacbon : Đây nguồn cacbon loại thô, tinh khiết nên không sử dụng số lónh vực lên men đòi hỏi độ tinh khiết cao lên men sản xuất vaccin II.1.1 Rỉ đường Mật mía mật củ cải đường không kết tinh trình sản xuất đường thường gọi rỉ đường Tỉ lệ rỉ đường chiếm 3-3.5% trọng lượng mía Rỉ đường nguồn cacbon rẻ tiền, phong phú Bên cạnh hàm lượng đường cao, rỉ đường chứa lượng đáng kể nitơ, vitamin NGUYỄN THỊ BÍCH KH LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trang (Thiamin, riboflavin, acid nicotinic, acid pantotenic, acid folic, pyridoxin, biotin), nguyên tố vi lượng (Fe, Al, Ca, Mg, Cu, Si, …) Tuy nhiên rỉ đường chứa số chất keo, vi sinh vật tạp nhiễm gây bất lợi cho trình lên men sau Vì cần phải xử lý rỉ đường trước làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật Thành phần rỉ đường phụ thuộc vào giống mía, điều kiện trồng trọt, phương pháp sản xuất đường, điều kiện bảo quản vận chuyển rỉ đường Trong rỉ đường có 15-20% nước 80-85% chất khô hòa tan Trong chất khô có tới 50% đường, thường gọi đường tổng hay đường lên men được, gồm 30-35% đường saccaroza (disaccarit) 15-20% đường khử (glucoza, fructoza); lại < 50% chất khô chất đường, có 30-32% chất hữu 18-20% chất vô Rỉ đường trước sử dụng cần phải xử lý để loại chất độc hại kim loại nặng, chất keo mà vi sinh vật không sử dụng hệ vi sinh vật tạp nhiễm có rỉ đường II.1.2 Malt trích ly Dịch trích ly malt thích hợp để nuôi cấy nấm men, nấm mốc xạ khuẩn, hàm lượng chất khô chiếm 90-92%, có đường đơn (glucoza, fructoza), đường đôi (saccaroza, maltoza), đường ba (maltotrioza) dextrin Ngoài có protein, peptid, acid amin, purin, pirimidin, vitamin Thành phần hóa học malt trích ly thay đổi theo loại hoà thảo sử dụng II.1.3 Tinh bột dextrin Có thể sử dụng phế liệu thực phẩm chứa nhiều tinh bột dextrin để làm môi trường nuôi cấy II.1.4 Cellulose Hiện người ta xúc tiến mạnh công nghệ lên men sử dụng nguyên liệu đầu celluloza Cho đến nay, người ta chưa thể sử dụng celluloza nguồn cacbon trực tiếp Từ celluloza, phương pháp hóa học enzym phải chuyển thành dịch glucoza, dùng dịch glucoza để lên men etanol, butanol, aceton, isopropanol, … II.1.5 Dầu thực vật (dầu đậu nành, dầu dừa, dầu phộng, dầu hạt bông) Dầu thực vật thường dùng cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật vừa nguồn carbon vừa chất phá bọt Việc cho dầu vào môi trường thường khoảng 0.5% cho làm nhiều lần NGUYỄN THỊ BÍCH KH LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ II.2 Nguồn Nitơ Trang Nguồn nitơ muối amon, urea, amoniac, nguồn nitơ hữu Cao ngô : Cao ngô loại sản phẩm phụ trình chế biến tinh bột từ ngô, loại cao ngô cô đặc chứa tới 4% nitơ (theo thể tích), có nhieàu acid amin (alanin, arginin, acid glutamic, isoleucin, threonin, valin, phenylalanin, methionin, cystein, …) Vi khuẩn lactic chuyển đa số đường cao ngô thành acid lactic III SẢN PHẨM : Dùng vi sinh vật để sản xuất loại sản phẩm sau :  Các tế bào vi sinh vật trạng thái sống (nấm men làm bột nở bánh mì Saccharomyces Cerevisiae, vi khuẩn Lactobacillus, …) trạng thái chết để làm nguồn protein (Candida tropicalis, …)  Các sản phẩm trao đổi chất sơ cấp (acid amin, vitamin, rượu, acid hữu cơ, … ) thứ cấp (kháng sinh)  Các loại enzym dùng trình thủy phân, tổng hợp chuyển hóa Để thu sản phẩm mong muốn với hiệu suất cao, cần ý hai vấn đề sau :  Kỹ thuật lên men : nghiên cứu điều kiện tối ưu trình lên men thiết bị, công nghệ…  Kỹ thuật thu hồi sản phẩm sau lên men chế biến thành dạng thương phẩm, nghiên cứu điều kiện trích ly, tinh chế nhằm thu chất có hoạt tính sinh học tinh khiết Nhiều kỹ thuật công nghiệp hóa học lọc, kết tủa, ly tâm, kết tinh, hấp phụ chưng cất, sấy, … sử dụng Điều khác cần lưu ý tới chất có hoạt tính sinh học thường không bền vững với điều kiện nhiệt độ, pH, yếu tố vật lý khác IV MỘT SỐ SẢN PHẨM QUAN TRỌNG IV.1 Sản xuất protein Để đạt hiệu kinh tế cao, tiêu chuẩn sau cần phải quan tâm :  Sử dụng nguyên liệu rẻ tiền với thu hoạch cao  Tốc độ sinh trưởng vi sinh vật cao  Hàm lượng protein vi sinh vật cao  Chất lượng protein cao (hàm lượng tỉ lệ acid amin không thay thế) NGUYỄN THỊ BÍCH KHUÊ LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trang  Khả tiêu hóa cao protein (protein tách khỏi tế bào dễ tiêu hóa hơn)  Sự an toàn độc tố  Những vấn đề kỹ thuật : vi sinh vật phải dễ tách dễ xử lý Chọn tế bào lớn nấm men để dễ tách ly tâm, chọn chủng có khả chịu nhiệt để giảm chi phí làm nguội, chủng có khả đồng hóa đồng thời nhiều nguồn cacbon khác IV.1.1 Nguyên liệu Thường quan tâm nhiều đến nguyên liệu hydratcacbon phụ phẩm phế phẩm từ công nghiệp thực phẩm sau :  Các sản phẩm chứa saccaroza công nghiệp chế biến đường (rỉ đường mía, rỉ đường củ cải, bã mía, cặn rỉ đường, nước rửa thô)  Nước thải nhà máy sữa chứa nhiều lactoza  Các nguyên liệu chứa tinh bột (bã sản xuất tinh bột khoai tây, ngô, mì)  Các nguyên liệu chứa celluloza (vỏ quả) Các loại nguyên liệu chứa saccaroza/ mật rỉ… dạng nguyên liệu lý tưởng cho sản xuất protein đơn bào, chúng chứa nhiều yếu tố kích thích sinh trưởng sản phẩm protein thu sạch, không độc Đối với loại nguyên liệu chứa tinh bột celluloza cần phải lưu ý chuyển chúng sang đường Hầu hết giống nấm men chứa enzym xúc tác trình nên phải dùng giống vi sinh vật khác để tiến hành chuyển tinh bột celluloza thành đường Sau trình đồng hóa đường để tạo sinh khối nấm men IV.1.2 Vi sinh vật sử dụng Nấm men : Nấm men dùng để sản xuất protein đơn bào quan trọng nấm men Candida Utilis (hay gọi Torula Utilis, Torulapsis Utilis), Candida tropicalis Saccharomyces Cerevisiae Riêng nấm men bánh mì Saccharomyces Cerevisiae dùng sản xuất protein chúng đòi hỏi kỹ thuật cao Nấm mốc Nhược điểm nấm men enzym cellulaza amylaza, nên sử dụng nguồn nguyên liệu chứa tinh bột celluloza, ta phải sử dụng loài nấm mốc Nấm mốc thường sinh trưởng chậm nấm men, NGUYỄN THỊ BÍCH KH LỚP CH01TP2 – KHOA HÓA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM TẬN DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ Trang 10 coù ưu điểm dễ tách sinh khối tính tạo hương vị đặc biệt Trong thực phẩm thường dùng Morchella, cho vị ngon hấp dẫn Tuy nhiên, nuôi cấy tốn dễ bị nhiễm Hiện nay, nhiều nơi dùng hỗn hợp giống Trichodrma viride nấm men Saccharomyces Cerevisiae Ngoài sử dụng hỗn hợp Trichodrma viride với Candida utilis, Endomycopsis fibuliger Candida utilis IV.2 Sản xuất acid amin Phương pháp sinh tổng hợp acid amin từ vi sinh vật thường cho acid amin dạng L – thích hợp cho dinh dưỡng, không bị chi phí tách dạng L khỏi dạng D Dùng phương pháp lên men trực tiếp để thu acid amin từ nguyên liệu rẻ tiền IV.2.1 Sản xuất acid glutamic bột Nguyên liệu : có đường >10%; urea nồng độ 0.5-2%  gluten ngô, Vi sinh vật : thuộc nhóm phân loại khác vikhuẩn Streptomyces, nấm men nấm mốc 4.2.2 Sản xuất L-Lizin (dùng bổ sung cho thức ăn gia súc) Nguyên liệu : glucoza hay mật rỉ chứa 5-10% đường Vi sinh vật : Micrococcus glutamicus IV.3 Sản xuất enzym IV.4 Sản xuất dung môi hữu IV.4.1 Sản xuất etanol Nguyên liệu : mật rỉ Vi sinh vật : nấm men Sacchromyces Cerevisiae IV.4.2 Sản xuất acetol, butanol Nguyên liệu : mật rỉ Vi sinh vật : Clostridium acetobutylicum Clostridium Sacchrobutylicum (kỵ khí nghiêm ngặt) IV.5 Sản xuất acid hữu Sản xuất acid citric Nguyên liệu : rỉ đường Vi sinh vật : Aspergillus Niger IV.6 Sản xuất vitamin Riboflavin Cabalomin (Vitamin B12) NGUYỄN THỊ BÍCH KH LỚP CH01TP2 – KHOA HĨA – ĐH BÁCH KHOA TP.HCM