Dưới đây là những mụcđích chính của công đoạn này: - Loại bỏ các chất ô nhiễm: + Chất hữu cơ: Các chất hữu cơ trong nước có thể cung cấp nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh vật khác ngoài n
TỔNG QUAN VỀ ĐẶC TÍNH NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
Tổng quan về nguyên liệu
Tên khoa học: Musa 'Pisang Awak'.
Chuối sứ là loại cây trồng phổ biến tại nhiều vùng trên toàn quốc, nổi bật với khả năng chịu ngập úng và hạn hán Quả chuối sứ có kích thước lớn, thịt quả chắc và chứa hàm lượng đường cao, mang đến vị ngọt đậm đà.
Hnh 1-1 Hnh quả chuối Sứ
Thành phần dinh dưỡng trong 100g Chuối Sứ:
Bảng 1-1 Bảng thành phần dinh dưỡng có trong 100g chuối Sứ chín [1]
Hàm lượng kim loại nặng:
Theo quyết định số 867/1998/QĐ-BYT ngày 04-4-1998 của Bộ Y Tế về việc ban hành"Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm”.
Bảng 1-2 Giới hạn hàm lượng kim loại nặng có trong rau, quả [2]
Kim loại nặng Giới hạn cho phép (tính theo mg/kg) không lớn hơn
Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật:
Theo quyết định số 867/1998/QĐ-BYT ngày 4-4-1998 của Bộ Y tế về việc ban hành
"Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm”.
Bảng 1-3 Giới hạn dư lượng thuốc bảo vệ thực vật có trong 1kg chuối [2]
Loại thuốc Giới hạn tối đa cho phép (tính theo mg/kg)
Giới hạn cho phép vi sinh vật trong rau, quả và sản phẩm rau, quả:
Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT, ban hành ngày 19 tháng 12 năm 2007 bởi Bộ Y tế, quy định giới hạn tối đa về ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm Quy định này nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nâng cao chất lượng sản phẩm tiêu dùng Việc tuân thủ các giới hạn này là cần thiết để giảm thiểu nguy cơ gây hại từ các chất độc hại có thể có trong thực phẩm.
Bảng 1-4 Giới hạn cho phép vi sinh vật trong rau, quả và sản phẩm rau, quả [2]
Loại vi sinh vật Giới hạn vi sinh vật (trong 1g hay
1ml thực phẩm) (*) Tổng vi sinh vật hiếu khí Giới hạn bởi G.A.P
E Coli (CFU) Giới hạn bởi G.A.P
S Aureus (CFU) Giới hạn bởi G.A.P
Cl Perfringens (CFU) Giới hạn bởi G.A.P
GAP, hay Thực hành Nông nghiệp Tốt, đề cập đến các quy trình sản xuất nông nghiệp hiệu quả và an toàn Những phương pháp này được áp dụng nhằm đảm bảo sản xuất thực phẩm an toàn cho người tiêu dùng và quy trình chế biến hợp vệ sinh.
CFU là đơn vị hình thành khuẩn lạc.
(*) Tính trên 25g hoặc 25 ml đối với Salmonella
Nước (H2O) là thành phần thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày, tồn tại ở trạng thái lỏng với đặc điểm không màu, không mùi, không vị và không có hình dạng cố định Nước sôi ở 100 oC và có khối lượng riêng 1g/ml tại 4 oC Là một dung môi phân cực, nước có khả năng hòa tan nhiều chất tan phân cực như đường, muối ăn, khí amoniac và axit.
Nước là hợp chất hóa học hình thành từ sự kết hợp của hidro (H2) và oxy (O2) thông qua liên kết cộng hóa trị Nó có nhiều tính chất hóa học quan trọng, bao gồm khả năng phản ứng với kim loại mạnh, oxit bazơ, oxit axit, phi kim mạnh và muối natrialuminats.
Hnh 1-2 Hnh ảnh của nướcChỉ tiêu cảm quan: (QCVN 01:2009/BYT)
Bảng 1-5 Chỉ tiêu cảm quan của nước [3]
Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa
Mùi vị Không có mùi vị lạ Độđục NTU 2
TCU: (True Color Unit ) có nghĩa là đơn vị đo màu sắc.
NTU: ( Nephelometric Turbidity Unit) có nghĩa là đơn vị đo độ đục.
Chỉ tiêu chất lượng của nước.
Bảng 1-6 Chỉ tiêu chất lượng của nước [3]
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn tối đa cho phép
2 Mùi vị - Không có mùi vị lạ
5 Độ cứng tính theo CaCO3 mg/l 300
8 Hàm lượng thủy ngân mg/l 0,001
9 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 1000
Chỉ tiêu vi sinh (QCVN 6-1:2010/BYT)
Bảng 1-7 Chỉ tiêu vi sinh của nước.[4]
STT Tên chỉ tiêu Lượng mẫu Yêu cầu Chỉ tiêu
1 E.coli hoặcColiform chịu nhiệt 1 x 250 ml Không phát hiện được trong bất kỳ mẫu nào A
2 Coliform tổng số 1 x 250 ml Nếu số vi khuẩn (bào tử) >= 1 và 2 thì loại bỏ
STT Tên chỉ tiêu Giới hạn tối đa cho phép Phân loại chỉ tiêu n c m M
Bào tử vi khuẩn kị khí khử sulfit 4 1 0 2 A n là số đơn vị mẫu được lấy từ lô hàng cần kiểm tra Số đơn vị mẫu tối đa có kết quả nằm giữa m và M là c Nếu tổng số mẫu có kết quả nằm giữa m và M vượt quá c, lô hàng sẽ không đạt Mức giới hạn m là mức mà các kết quả không được vượt quá; nếu các kết quả vượt quá mức này, lô hàng có thể đạt hoặc không đạt.
M: là mức giới hạn tối đa mà không mẫu nào được phép vượt quá.
1.1.3 Đường. Đường (C12H22O11) là những hợp chất hóa học có dạng tinh thể với bản chất là các carbohydrate (hay còn gọi là Gluxit) Đường có thể được sản xuất từ mía, củ cải đường, thốt nốt,… Là chất rắn, màu trắng, có vị ngọt và tan được trong nước Nhiệt độ nóng chảy là 186 oC, khối lượng riêng của đường là 1,587 g/cm 3
Đường được phân loại thành ba nhóm chính dựa vào cấu trúc hóa học: đường đơn như glucose (đường nho) và fructose (đường trái cây); đường đôi như saccarose (đường mía) và lactose (đường sữa); và đường đa bao gồm tinh bột trong cơm và chất xơ trong rau.
Hnh 1-3 Hnh đường trắng Hnh1-4 Cấu trúc của đường saccarose
Chỉ tiêu cảm quan theo TCVN 6959:2001
Bảng 1-8 Chỉ tiêu cảm quan của đường [6]
Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi, khô, không vón cục.
Mùi, vị Tinh thể đường hoặc đường trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ.
Màu sắc Tinh thể màu trắng Khi pha vào nước cất cho dung dịch trong.
Tinh thể màu trắng ngà đến trắng. Khi pha vào nước cất cho dung dịch tương đối trong.
Chỉ tiêu hóa – lý theo TCVN 6959:2001
Bảng 1-9 Chỉ tiêu hóa – lý của đường trắng [6]
Hạng A Hạng B Độ Pol, ( 0 Z), không nhỏ hơn 99,7 99,5
Dư lượng SO2 (mg/kg), mức tối đa 20 70
Tạp chất không tan trong nước (mg/kg), không lớn hơn 60 90
Asen (mg/kg), không lớn hơn 1
Chì (mg/kg), không lớn hơn 0,5
Độ Pol là thành phần đường trong dung dịch, được xác định trực tiếp bằng thiết bị đo đường kê (Polarimetre) Đây là chỉ số phản ánh hàm lượng đường gần đúng của dung dịch dựa trên kết quả đo từ phương pháp phân tích nhanh.
(*) ICUMSA: đơn vị đo độ màu.
Pectinase là một nhóm enzyme phân hủy pectin, một polysaccharide có trong thành tế bào thực vật, thông qua phản ứng thủy phân, chuyển loại và khử este.
Pectin is a heterogeneous polysaccharide primarily composed of a main chain of α-D-galacturonic acid units linked by 1,4-O-glycosidic bonds, also known as polygalacturonic acid or pectic acid Naturally occurring pectin is the methyl ester of pectic acid.
Không phải tất cả các nhóm –COOH ở C6 của đường galactose đều bị metyl hóa; đôi khi, một số nhóm –COOH có thể bị decacboxyl hóa (khử CO2) hoặc thay thế -H bằng kim loại, trong khi một số khác giữ nguyên dạng –COO.
Cồn thực phẩm là ethanol đạt tiêu chuẩn an toàn cho thực phẩm, được sản xuất thông qua quá trình chưng cất từ dịch lên men có nguồn gốc từ tinh bột và đường.
C2H5OH Cồn thực phẩm được biết đến là chất lỏng không màu, trong suốt, có mùi giống rượu và có vị cay [8]
QCVN 6-3: 2010/BYT quy định các chỉ tiêu an toàn thực phẩm và các yêu cầu quản lý đối với cồn thực phẩm được sử dụng để sản xuất đồ uống có cồn và các sản phẩm đồ uống có cồn.
Bảng 1.10 Bảng QCVN 6-3: 2010/BYT quy định với cồn thực phẩm [9]
Tên ch tiêuỉ M c quyứ đ nhị
Phân lo iạ ch tiêuỉ
1 Đ c n, % th tích ethanol 20oC,ộ ồ ể ở không nh h nỏ ơ 96 TCVN8008:2009; A
2 Hàm lượ ng acid t ng s , tính theo mgổ ố acid acetic/l c n 100o, không l n h nồ ớ ơ 15 TCVN8012:2009; B
3 Hàm lượ ng ester, tính theo mg ethyl acetat/l c n 100o, không l n h nồ ớ ơ 13 TCVN8011:2009; B
4 Hàm lượ ng aldehyd, tính theo mg acetaldehyd/l c nồ 100 0 , không l n h nớ ơ 5 TCVN8009:2009; A
- Ch tiêu lo i A: b t bu c ph i th nghi m đ đánh giá h p quy.ỉ ạ ắ ộ ả ử ệ ể ợ
Ch tiêu loại B yêu cầu phải thực hiện đánh giá hợp quy định đối với các tổ chức, cá nhân sản xuất, nhập khẩu, chế biến các sản phẩm đầu ngành Các sản phẩm này cần phải đáp ứng các yêu cầu cụ thể liên quan đến chất lượng và an toàn trước khi được đưa ra thị trường.
1.1.6 Vi khuẩn lên men giấm
Vi khuẩn acetic, thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm hoặc đa dạng về Gram, có hình dạng tế bào hình que hoặc hình elip Đây là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc thuộc nhóm α-proteobacteria, có khả năng oxy hóa một phần nguồn carbon thành hợp chất hữu cơ, như oxy hóa ethanol thành axit acetic Các vi khuẩn axetic, đặc biệt là Acetobacter và Gluconobacter, được ứng dụng rộng rãi trong quá trình lên men giấm.
Tuân theo TCVN 10780:2015 - Xác định hàm lượng vi khuẩn axetic.[11]
Hnh 2.5 Vi khuẩn Acetobacter lên men giấm
Tổng quan về sản phẩm
Giấm truyền thống được sản xuất từ nguyên liệu thô chứa đường hoặc tinh bột thông qua quá trình lên men hai giai đoạn, trong đó đầu tiên tạo ra ethanol và sau đó là acid acetic Nguyên liệu chính để làm giấm thường là dịch quả từ các loại trái cây như khóm, táo, dừa, nho, mận và cà chua.
Giấm mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe như tính kháng khuẩn, chống oxy hóa, và khả năng trị đái tháo đường Các loại giấm như Kurosu và Kibizu còn có tác dụng chống ung thư Ngoài ra, giấm giúp chống béo phì, giảm cholesterol và hạ huyết áp, từ đó ngăn ngừa bệnh tim mạch Tuy nhiên, nhiều loại giấm truyền thống ở Việt Nam sản xuất quy mô nhỏ với chất lượng không ổn định Mặc dù giấm trái cây đã được nghiên cứu, nhưng vẫn thiếu sự đa dạng và chưa tận dụng được nguồn nguyên liệu địa phương Nghiên cứu này nhằm tuyển chọn vi khuẩn acetic để ứng dụng trong lên men giấm từ dịch chuối sứ, góp phần đa dạng hóa sản phẩm lên men acid acetic từ trái cây.
1.2.1 Đặc tính của sản phẩm.
- Tên sản phẩm: “Giấm chuối”.
Sản phẩm được chế biến từ quả chuối, đường, nước và nấm men, trải qua quá trình lên men ethanol và lên men giấm, do đó có hàm lượng acid cao.
- Thành phần dinh dưỡng : chứa hàm lượng kali vừa đủ, cùng với còn chứa vitamin A, vitamin C cùng các chất chống chất oxy hóa tự nhiên có trong chuối.
- Vật lý : Có màu trắng đục, dạng trong có hương vị chua thanh, dịu nhẹ.
- Hóa học : Có độ pH thấp từ 3- 3,5.
- Sinh học : ổn định về mặt vi sinh vật của giấm theo TCVN Không chứa Coliform, E. Coli, Clostridium perfringens, P.aeruginosa, Streptococci faecal, S.aureus.
- Chất phụ gia: Sử dụng các chất phụ gia theo tiêu chuẩn Việt Nam.
- Bao bì : chai nhựa PET , thể tích 500ml, 1 thùng 24 chai.
- Giá cả: 30.000 VND/chai 500 ml.
Hnh 1.6 Hnh ảnh nhãn dán sản phẩm “Giấm chuối sứ”
- Bảo quản : Tránh ánh sáng mặt trời trực tiếp, điều kiện môi trường khô ráo, tránh ẩm mốc Ổn định ở điều kiện môi trường xung quanh.
Khách hàng mục tiêu của chúng tôi bao gồm những người tiêu dùng chú trọng đến sức khỏe, những người đang thực hiện chế độ ăn kiêng, cũng như những cá nhân gặp phải các vấn đề về tiêu hóa, tim mạch và da.
- Quy trình chính phủ: Sản phẩm được ghi nhãn theo quy định hiện hành và TCVN 7087:2008 (CODEX STAN 1-2005) [19], TCVN 12779:2019 Tiêu chuẩn Việt Nam về giấm [20].
1.2.2 Tình hình tiêu thụ giấm ở Việt Nam và trên thế giới
1.2.1 Thị trường giấm toàn cầu
Thị trường giấm toàn cầu ước tính đạt khoảng 1,3 tỷ USD vào năm 2023, với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm (CAGR) dự kiến từ 3-4% trong giai đoạn 2023-2030 Sự gia tăng này chủ yếu xuất phát từ nhu cầu sử dụng giấm trong ngành thực phẩm và sản phẩm chăm sóc sức khỏe, bao gồm giấm balsamic, giấm táo và các loại giấm hữu cơ.
Giấm ngày càng trở nên phổ biến trong nấu ăn, đặc biệt trong các món ăn truyền thống và hiện đại ở châu Âu và châu Á Tại châu Âu, giấm balsamic của Ý nổi bật với hương vị đậm đà, trong khi ở châu Á, giấm gạo và giấm táo được ưa chuộng nhờ vào những lợi ích sức khỏe của chúng.
Người tiêu dùng đang chuyển sang các sản phẩm giấm hữu cơ và không chứa gluten, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về các sản phẩm lành mạnh [21]
1.2.2 Thị trường giấm tại Việt Nam
Nhu cầu tiêu thụ giấm trong nước và xuất khẩu của Việt Nam đang gia tăng, đặc biệt đối với các sản phẩm chất lượng cao và đáp ứng xu hướng sức khỏe hiện nay.
Trong năm 2022, Việt Nam đã nhập khẩu giấm với tổng giá trị khoảng 3,01 triệu USD, xếp hạng 39 thế giới về lĩnh vực này Các nhà cung cấp chính cho Việt Nam bao gồm Hàn Quốc (832 nghìn USD), Nhật Bản (679 nghìn USD), Mỹ (500 nghìn USD) và Bỉ (233 nghìn USD) Đặc biệt, nhu cầu nhập khẩu giấm từ Nhật Bản và Bỉ đã có sự gia tăng đáng kể, trong đó Nhật Bản tăng thêm 176 nghìn USD so với năm trước.
Năm 2022, Việt Nam đạt doanh thu xuất khẩu giấm 324 nghìn USD, với các thị trường chủ yếu bao gồm Úc (120 nghìn USD), Đài Loan (88,5 nghìn USD), Pháp (42,5 nghìn USD) và Nhật Bản (35,1 nghìn USD) Đặc biệt, Úc và Nhật Bản là hai thị trường có sự tăng trưởng mạnh mẽ, với xuất khẩu sang Úc tăng 29,3% và sang Nhật Bản tăng 374% so với năm 2021.
CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Các công đoạn cốt lõi
Quá trình nghiền chuối phá vỡ cấu trúc tế bào, giải phóng các chất dinh dưỡng hòa tan như đường, tinh bột, vitamin và khoáng chất Những chất dinh dưỡng này sau đó được chuyển vào dịch ép, trở thành nguồn thức ăn chính cho vi sinh vật trong quá trình lên men giấm.
Giảm kích thước hạt của quả chuối nguyên vẹn bằng cách nghiền thành mảnh nhỏ hoặc bột mịn sẽ tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, từ đó thúc đẩy nhanh chóng các quá trình tiếp theo.
+ Thay đổi hình dạng: Hình dạng của chuối sẽ thay đổi hoàn toàn từ hình bầu dục sang những mảnh vụn không có hình dạng nhất định.
Quá trình nghiền chuối làm phá vỡ cấu trúc tế bào, tạo ra nhiều khoảng trống giữa các hạt, từ đó tăng độ xốp cho hỗn hợp.
Khi nghiền chuối, các tế bào của nó bị phá vỡ, từ đó giải phóng các chất dinh dưỡng quan trọng như đường, tinh bột, vitamin và khoáng chất hòa tan trong nước.
Khi cấu trúc tế bào của chuối bị phá vỡ, enzyme trong chuối sẽ được kích hoạt, tăng tốc độ các phản ứng hóa học Chẳng hạn, enzyme amylase có vai trò phân giải tinh bột thành đường đơn giản, góp phần vào quá trình tiêu hóa hiệu quả hơn.
Khi chuối tiếp xúc với không khí, các hợp chất phenol trong chúng có thể bị oxy hóa, dẫn đến sự thay đổi màu sắc và làm cho chuối chuyển sang màu nâu.
+ Phá vỡ cấu trúc protein: Các protein trong chuối sẽ bị phân cắt thành các chuỗi polypeptide ngắn hơn, giúp cơ thể dễ dàng hấp thụ.
+ Thay đổi hương vị: Quá trình nghiền làm giải phóng các hợp chất tạo mùi thơm, giúp tăng cường hương vị của chuối [24]
2.1.2 Công đoạn xử lí nước khi lên men rượu
Xử lý nước trước khi lên men rượu là bước quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng Mục đích chính của công đoạn này bao gồm việc loại bỏ tạp chất, điều chỉnh pH, và bổ sung khoáng chất cần thiết để đảm bảo quá trình lên men diễn ra thuận lợi và tạo ra hương vị tốt nhất cho rượu.
- Loại bỏ các chất ô nhiễm:
Chất hữu cơ trong nước có thể cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật khác ngoài nấm men, dẫn đến sự cạnh tranh về chất dinh dưỡng và ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình lên men chính.
+ Kim loại nặng: Các kim loại nặng như chì, thủy ngân có thể ức chế hoạt động của nấm men, gây độc cho sản phẩm.
+ Clo: Clo thường được sử dụng để khử trùng nước sinh hoạt Tuy nhiên, clo có thể tiêu diệt nấm men và ảnh hưởng đến hương vị của rượu.
Canxi và magiê là hai ion chính gây ra độ cứng của nước, ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt tính của nấm men Độ cứng cao có thể dẫn đến sự hình thành kết tủa, làm giảm hiệu quả của quá trình lên men và chất lượng rượu.
Độ pH đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của nấm men và các phản ứng hóa học trong quá trình lên men, với mỗi loại nấm men có một khoảng pH tối ưu riêng để đạt hiệu quả tối đa.
- Loại bỏ vi sinh vật gây hại:
+ Các vi sinh vật gây bệnh, vi khuẩn có hại có thể làm nhiễm bẩn nước và ảnh hưởng đến quá trình lên men, gây hư hỏng sản phẩm.
- Cung cấp các khoáng chất cần thiết:
+ Một số khoáng chất như canxi, magiê, sắt ở hàm lượng thích hợp là cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men.[25]
Công đoạn lên men giấm là quá trình chuyển đổi rượu etylic thành axit axetic, thành phần chính tạo nên giấm.
Rượu etylic là nguyên liệu chính trong quá trình lên men giấm, và khi tiếp xúc với vi khuẩn axetic, nó sẽ trải qua quá trình oxy hóa để chuyển hóa thành axit axetic.
Quá trình lên men giấm diễn ra theo hai giai đoạn chính:
- Giai đoạn oxy hóa rượu etylic:
Rượu etylic (C2H5OH) dưới tác động của vi khuẩn axetic (Acetobacter) sẽ kết hợp với oxy trong không khí để tạo thành axit axetic (CH3COOH) và nước (H2O).
Phản ứng hóa học tổng quát: C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O
- Giai đoạn tạo thành giấm:
Axit axetic sinh ra sẽ tích tụ trong dung dịch, làm giảm độ pH của môi trường.
Khi nồng độ axit axetic đạt đến một mức nhất định, vi khuẩn axetic sẽ ngừng hoạt động và quá trình lên men kết thúc [26]
Công đoạn lọc là bước thiết yếu trong quy trình sản xuất giấm, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng Mục đích chính của công đoạn này là loại bỏ tạp chất và cải thiện độ tinh khiết của giấm, từ đó nâng cao hương vị và giá trị dinh dưỡng Việc thực hiện lọc đúng cách không chỉ giúp sản phẩm đạt tiêu chuẩn mà còn tăng cường sự hài lòng của người tiêu dùng.
Trong quá trình lên men giấm, cặn bã và vi sinh vật như men, tế bào vi khuẩn chết và các hạt không tan sẽ xuất hiện Việc lọc giấm không chỉ giúp loại bỏ những tạp chất này mà còn mang lại độ trong suốt và màu sắc hấp dẫn hơn cho sản phẩm.
Lọc giấm là bước quan trọng để loại bỏ vi sinh vật gây hại, đảm bảo chất lượng và độ an toàn của sản phẩm Việc này giúp sản phẩm cuối cùng đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.
Tách riêng giấm khỏi các thành phần khác như bã và cặn là cần thiết trong một số trường hợp để phục vụ cho các mục đích khác nhau.
Chọn quy trình công nghệ
Hnh 2.1 Sơ đồ quy trnh công nghệ
Thuyết minh quy trình công nghệ
Việc phân loại chuối trước khi lên men giấm là một bước quan trọng, góp phần đảm bảo chất lượng và đồng đều của sản phẩm cuối cùng
- Đảm bảo độ chín đều:
Tốc độ lên men của chuối chín đều được cải thiện nhờ hàm lượng đường ổn định, giúp vi khuẩn axetic hoạt động hiệu quả và đảm bảo quá trình lên men diễn ra đồng đều.
Để đạt được chất lượng giấm tốt, cần chọn chuối chín vừa phải; chuối chín quá sẽ dễ bị dập nát, ảnh hưởng đến hương vị, trong khi chuối chưa chín đủ sẽ có hàm lượng đường thấp, dẫn đến quá trình lên men chậm và giấm có thể trở nên chua gắt.
- Loại bỏ chuối bị hư hỏng:
Chuối bị dập, thối hoặc có dấu hiệu bệnh lý sẽ chứa nhiều vi khuẩn và nấm mốc không mong muốn Nếu không được loại bỏ kịp thời, những vi khuẩn này sẽ cạnh tranh với vi khuẩn axetic, ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình lên men và làm giảm chất lượng của giấm.
Chuối hư hỏng có thể chứa các vi khuẩn gây bệnh, tiềm ẩn nguy cơ cho sức khỏe người tiêu dùng nếu không được xử lý đúng cách Việc đảm bảo an toàn thực phẩm là rất quan trọng để ngăn ngừa nhiễm khuẩn từ những loại trái cây này.
- Đảm bảo tính đồng nhất của sản phẩm:
+ Hương vị: Chuối có kích thước, độ chín khác nhau sẽ tạo ra giấm có hương vị không đồng đều.
+ Màu sắc: Chuối chín quá sẽ làm cho giấm có màu sẫm hơn, ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của sản phẩm.
- Tối ưu hóa quá trình sản xuất:
+ Hiệu suất: Bằng cách loại bỏ những quả chuối không đạt yêu cầu, người ta có thể tăng hiệu suất của quá trình lên men, giảm thiểu lãng phí.
+ Tiết kiệm thời gian: Việc phân loại giúp rút ngắn thời gian lên men, tăng năng suất. [27]
Việc rửa sạch vỏ chuối là rất quan trọng để loại bỏ bụi bẩn, vi khuẩn, nấm mốc và hóa chất bảo quản có thể còn sót lại Điều này không chỉ giúp ngăn chặn các tạp chất xâm nhập vào quá trình lên men mà còn đảm bảo chất lượng của giấm được sản xuất.
Việc loại bỏ vi khuẩn có hại trên vỏ chuối là rất quan trọng, vì chúng không chỉ có thể làm hư hỏng chuối mà còn ảnh hưởng đến chất lượng giấm và tiềm ẩn nguy cơ gây bệnh cho người tiêu dùng.
Để tối ưu hóa sự phát triển của vi khuẩn axetic, việc tạo ra một môi trường sạch sẽ là rất quan trọng Vi khuẩn axetic, loại vi khuẩn có lợi, đóng vai trò chuyển đổi đường trong chuối thành axit axetic Một môi trường sạch sẽ không chỉ giúp vi khuẩn phát triển tốt hơn mà còn làm cho quá trình lên men diễn ra hiệu quả hơn.
Để ngăn ngừa sự phát triển của nấm mốc trên vỏ chuối, cần phải loại bỏ chúng kịp thời, vì nấm mốc không chỉ xâm nhập vào thịt quả mà còn cạnh tranh với vi khuẩn axetic, dẫn đến giảm chất lượng giấm và có thể sản sinh ra độc tố.
Rửa chuối kỹ càng là biện pháp quan trọng để đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, giúp ngăn ngừa bệnh lây nhiễm qua thực phẩm.
Để đảm bảo chất lượng giấm, cần loại bỏ vỏ chuối vì nó chứa nhiều chất xơ và các thành phần không tan Nếu không thực hiện bước này, quá trình lên men sẽ bị ảnh hưởng, dẫn đến việc hình thành cặn và giảm chất lượng sản phẩm.
Bỏ vỏ chuối giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa thịt quả và vi khuẩn axetic, từ đó thúc đẩy quá trình chuyển hóa đường thành axit axetic nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Vỏ chuối là môi trường lý tưởng cho sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn gây hại Bằng cách loại bỏ vỏ, chúng ta có thể giảm thiểu nguy cơ nhiễm khuẩn, từ đó đảm bảo sản phẩm giấm luôn an toàn và vệ sinh.
Bỏ vỏ chuối giúp vi khuẩn axetic tiếp xúc trực tiếp với đường trong thịt quả, từ đó thúc đẩy quá trình lên men diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Giấm từ thịt quả chuối không chỉ mang lại hương vị đặc trưng mà còn có màu sắc bắt mắt hơn so với giấm được làm từ cả vỏ và thịt của quả chuối.
2.3.4 Nghiền (Bx của dịch chuối từ 20 xuống 10):
Nghiền chuối là quá trình làm vỡ tế bào của quả, giúp giải phóng đường, tinh bột và các chất dinh dưỡng khác, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men.
Cho thêm nước dịch chuối: Điều chỉnh độ đặc: Giảm độ đặc của hỗn hợp, giúp quá trình lên men diễn ra đồng đều hơn.
Tăng hiệu suất: Tận dụng tối đa lượng dịch chuối có sẵn, giảm thiểu lãng phí nguyên liệu. Mục đích
- Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc:
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Kế hoạch sản xuất của nhà máy
3.1.1 Tính cân bằng vật liệu
Quá trình kiểm tra và bảo trì máy móc, thiết bị diễn ra hàng tháng trong một ngày cụ thể Nhà máy hoạt động theo ca, với ba ca làm việc mỗi ngày, ngoại trừ chủ nhật và các ngày nghỉ theo quy định Nếu ngày lễ trùng vào chủ nhật, công nhân sẽ được nghỉ bù vào ngày tiếp theo.
Một năm làm việc 12 tháng
Tổng số ngày trong 12 tháng: 365 ngày
• Mỗi tháng nghỉ 1 ngày để bảo trì và vệ sinh máy móc (12 ngày)
• Mỗi tháng nghỉ các ngày chủ nhật (52 ngày)
Trong năm, có nhiều ngày nghỉ lễ quan trọng như Tết Dương lịch, Tết Âm lịch, Giỗ tổ Hùng Vương, Ngày giải phóng hoàn toàn miền Nam - Thống nhất Đất nước, Quốc tế Lao động và Ngày Lễ Quốc khánh Tổng cộng có 15 ngày nghỉ lễ để người dân có thời gian thư giãn và kỷ niệm các sự kiện lịch sử đáng nhớ.
- Tổng số ngày được nghỉ trong năm: 12+52+15= 79 ngày
Tổng cộng số ngày làm việc phân xưởng sơ chế: 365-79= 286 ngày
Phân xưởng sơ chế: 858 ca/ 12 tháng
3.1.3 Phân xưởng bán thành phẩm và phân xưởng thành phẩm
Một năm làm việc 12 tháng
Tổng số ngày trong 12 tháng: 365 ngày
• Mỗi tháng nghỉ 1 ngày để bảo trì và vệ sinh máy móc (12 ngày)
• Mỗi tháng nghỉ các ngày chủ nhật (52 ngày)
• Các ngày nghỉ lễ trong năm: 15 ngày
- Tổng số ngày được nghỉ trong năm: 12+52+15= 79 ngày
Tổng cộng số ngày làm việc của hai phân xưởng: 365-79= 286 ngày
Phân xưởng bán thành phẩm và phân xưởng thành phẩm: 858 ca/ 12 tháng
Tính toán cân bằng vật chất
Bảng 3.1 Tỉ lệ hao hụt của các quy trnh sản xuất giấm chuối
STT Công đoạn Tổn thất (%) Giải thích
1 Phân loại 0,9 Do loại bỏ các quả bầm dập không đạt tiêu chuẩn.
2 Rửa 0,1 Các bụi bẩn còn bám trên bề mặt
3 Bóc vỏ 11,5 Bỏ vỏ, chuối chín bám dính thịt quả hơn
4 Nghiền 8,3 Phần lớn là bã và một phần dính ở thiết bị
5 Xử lý enzyme 0,5 Nguyên liệu dính trên bồn xử lý, phản ứng với enzyme
6 Lọc lấy dịch 5,0 Phần lớn là bã và một phần dính ở thiết bị
7 Phối trộn 0,1 Nguyên liệu dính trên bồn phối trộn, cánh khuấy
8 Lên men giấm 3,0 Một phần rượu và axit acetic có thể bị bay hơi, do quá trình chuyển hóa
9 Lọc 0,2 Loại bỏ cặn, tạp chất, vi khuẩn lên men giấm và một phần dính ở thiết bị
10 Thanh trùng 0,1 Một phần dính ở thiết bị
11 Đóng chai 0,1 Do các sự cố phát sinh như chai rót không đạt yêu cầu, còn dính vào thành bình, rơi rớt ra bên ngoài,
Mức hao hụt trong quá trình sản xuất được xác định dựa trên phần trăm khối lượng hoặc thể tích ban đầu Tỉ lệ hao hụt của chai được tính theo số lượng đơn vị, cụ thể là từng chiếc.
3.2.2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
- Tính năng suất nhà máy nhập 5000kg chuối /ca
- Khối lượng nguyên liệu chuối ban đầu (tính trong một ngày): G chuối = 5000 kg
- Khối lượng nguyên liệu men giấm ban đầu: G men giấm = 12,34 kg (11,22 lít)
Lượng còn lại sau hao hụt:G n+ 1 =G côngđoạn * (1 - % tổn thất)
Lượng tiêu hao:G ’n+ 1=Gcôngđoạn∗( % tổnthất )
Các thông số ban đầu
- Nồng độ Brix chuối ban đầu: 20 Bx
- Nồng độ Brix chuối sau ( từ giai đoạn nghiền): 10 Bx
- Khối lượng riêng dịch chuối: 1,05 g/ml =1,05 kg/l
- Hàm lượng acid đầu và cuối: 0- 5,106 (g/ml)
- Nồng độ cồn nhập liệu: 96 độ
- Nồng độ cồn ban đầu: 5 độ
- Lượng enzyme pectinex ultra sp-l được thêm vào: 0,015 % m khốilượngdịchchuối saunghiền
- Tỷ lệ dịch chuối : rượu etylic = 3:1 (về khối lượng)
- Hiệu suất lên men là 80%
- Thời gian lên men một mẻ là 10 ngày
3.2.2.2 Thông số các công đoạn
1, Công đoạn phân loại : tổn thất 0,9 % (khối lượng)
Lượng nguyên liệu còn lại : G1= Gchuối ×(1 - % tổn thất) = 5000× (1-0,9%)= 4955 (kg) Lượng nguyên liệu tiêu hao : G`1= Gchuối ×(% tổn thất) = 5000 x 0,9% = 45 (kg)
2, Công đoạn rửa: tổn thất 0,1 % ( khối lượng )
3, Công đoạn bóc vỏ : tổn thất 11,5 % ( khối lượng )
4, Công đoạn nghiền : tổn thất 8,3 % ( khối lượng )
- Nồng độ Brix chuối ban đầu: 20 Bx
- Nồng độ Brix chuối sau ( từ giai đoạn nghiền): 10 Bx
- Khối lượng chuối và nước được thêm vào giai đoạn nghiền m nghiền =m chuối +m nước
=> G’’3=m nghiền 1=2*m chuối=2*4410,4520,9 (kg) Lượng còn lại :m nghiền2= G’’3 x (1-8,3%) 20,9 x (1- 8,3% ) = 8034,37(kg)
- Khối lượng riêng dịch chuối: D dịchchuối=¿1,05 g/ml =1,05 kg/l
- Thể tích dịch chuối sau nghiền là:
5, Công đoạn xử lý enzyme : tổn thất 0,5 % (thể tích)
- Lượng enzyme pectinex ultra sp-l được thêm vào: 0,015 % khối lượng dịch chuối sau nghiền:m enzyme=0,015% *m nghiền=0,015*8820,9=1,32 kg
- Tổng thể tích dịch chuối và enzyme là:
G’’4= G4+V enzymev51,77956 +1,3231= 7653,1(lít) Lượng còn lại : G5= G’’4 x (1-0,5%) 7653,1 x (1- 0,5% ) = 7614,84 (lít)
6, Lọc lấy dịch : tổn thất 5,0 % ( khối lượng )
7, Phối trộn : tổn thất 0,1 % ( thể tích )
Trong công đoạn này sử dụng các nguyên liệu bao gồm: lượng dịch chuối còn lại sau công đoạn lấy dịch, rượu, men giấm.
Khối lượng rượu cung cấp 1 ca cho nhà máy là:
- Tỷ lệ dịch chuối : rượu etylic = 4:1 (về khối lượng)
- Khối lượng dịch chuối:m chuối=V chuối ∗ D chuối =¿7234,09529*1,05u95,8 (kg)
- Khối lượng rượu được phối trộn (độ cồn 5 ) (Tỷ lệ chuối : rượu etylic = 4:1 về khối lượng) m rượu = m chuối
- Khối lượng riêng của rượu: D rượu=0,8kg/lít
- Thể tích của rượu được phối trộn (độ cồn 5 ): V rượu5 =m rượu
- Thể tích rượu thực phẩm nhập liệu (độ cồn 96 )/mỗi ca nhập 5000 kg chuối nguyên liệu:
- Tổng thể tích sau phối trộn:
-, Lượng thể tích vi khuẩn lên men giấm cần bổ sung
Nồng độ vi khuẩn trong men giấm:8∗10 8 cfu/ml
Tham khảo từ các nhà sản xuất: 10ml men giấm/1 lít hỗn hợp lên men(V men =1%V 1 ) Tính lượng men giấm cần dùng theo thể tích:
Để tính toán thể tích lên men cần thiết, công thức sử dụng là: Thể tích hỗn hợp lên men nhân với 1% nồng độ vi khuẩn cần thiết, sau đó nhân với hệ số an toàn, rồi chia cho nồng độ vi khuẩn trong men giấm.
V men = (V 1*1%* 8 x 10^8 tế bào/ml * 1,2) / 5 x 10^9 tế bào/ml
G trước phối trộn= V 1 + Vmen giam= 9604,03 + 18,44= 9622,47 (lít)
Lượng còn lại : G7= G trước phối trộn x (1-0,3%) = 9622,47022 x (1- 0,1% ) = 9612,85(lít)
Lượng tiêu hao : G’7 = G trước phối trộn x 0,3% = 9622,47022 x 0,1% = 9,62 (lít)
Theo tiêu chuẩn TCVN 8768:2012 về giấm thực phẩm, giấm chuối lên men (giấm tự nhiên) phải có hàm lượng chất khô tổng số không nhỏ hơn 0,5 g/100 ml, tương đương 0,005 kg/l.
- Khối lượng dịch chuối sau phối trộn:m chuối=¿7595,8*(1-0,1%)= 7588.2(kg)
- Vì dịch chuối có Bx nên khối lượng chất khô: m chấtkhô =m chuối ∗10 %u8,82(kg)
- Thể tích dịch sau phối trộn: V= G7 = 9612,85(lít)
- Tỉ lệ hàm lượng chất khô trên thể tích : 9612 758, ,85 82=0,0789>0,005
=> Giấm chuối đã đạt được tỉ lệ chất khô theo tiêu chuẩn TCVN 8768:2012.
8, Lên men giấm : tổn thất 3 % ( thể tích )
Hiệu suất lên men đạt 80% cho thấy chỉ 80% lượng rượu trong nguyên liệu được chuyển đổi thành axit axetic, thành phần chính của giấm Phần còn lại có thể chuyển hóa thành các sản phẩm khác như khí CO2 hoặc không tham gia vào phản ứng.
- Lượng rượu trước khi lên menV rượu ≈ Thể tích của rượu được phối trộn #69,94 (lít)
- Lượng rượu tiêu hao do hiệu suất lên men:
- Lượng sản phẩm còn lại sau khi trừ tổn thất do hiệu suất:
G’’7 = G7 -V hao = 9612,85-473,99= 9138,86 (lít) Lượng còn lại :G 8 = G’’7* (1-3,6%) 38,86* (1-3%) = 8864,69 (lít)
Lượng tiêu hao :G ' 8=V hao+¿ G’’7*3,6%= 473,99 +9138,86*3%= 748,16 (lít)
9, Công đoạn lọc : tổn thất 0,2 % (thể tích)
Lượng nguyên liệu còn lại :
Lượng nguyên liệu tiêu hao :
10, Công đoạn thanh trùng : tổn thất 0,05 % (thể tích)
Lượng nguyên liệu còn lại :
Lượng nguyên liệu tiêu hao :
11, Công đoạn đóng chai : tổn thất 0,01 % (thể tích)
Lượng nguyên liệu còn lại :
Lượng nguyên liệu tiêu hao :
Bảng 3.2 Kết quả tính toán qua các công đoạn trên 1 ca nhập 5000kg chuối
STT Công đoạn Tổn thất (%) G n Đơn vị
3.2.2.3 Tổng kết cân bằng vật chất
Ta có 1 ngày nhà máy sản xuất mỗi ngày làm việc 3 ca, 1 năm có 286 ngày làm việc.
Dựa vào bảng tổng kết cân bằng vật chất và bảng tổng kết nguyên liệu, chúng ta có thể xác định cơ sở tính toán và lựa chọn thiết bị phù hợp với năng suất sản xuất sản phẩm.
Bảng 3.3 Tổng kết nguyên liệu
STT Nguyên liệu 1 Năm Ngày Ca Giờ Đơn vị
4 Vi khuẩn lên men giấm 15821,3 55,32 18,44 2,3 Lít
Bảng 3.4 Tổng kết cân bằng vật chất
STT Công đoạn Năm Ngày Ca Giờ Đơn vị
3.2.2.4 Tính toán số chai, nắp, nhãn và thùng trong 1 năm:
Thể tích giấm sản xuất trong 1 năm là:V giấm=¿7528665,22 (lít)
Số chai dự trù do hư hỏng tiêu hao: 1% số chai cần chiết
Số chai cần có để chiết giấm là (chai nhựa pet 500ml):
=> N nắp= N chai= 15207904 nắp N nhãn= N chai= 15207904 nhãn
Số thùng cần có để chứa là (1 thùng chứa 24 chai):
XÂY DỰNG VÀ THIẾT KẾ NHÀ MÁY
Tính toán và chọn thiết bị
Nguyên tắc chọn và tính số thiết bị,
Xuất phát từ những yêu cầu kĩ thuật ta có các nguyên tắc dưới đây:
- Bảo đảm chất lượng sản phẩm, tiêu hao nguyên liệu thấp nhất,
- Thiết bị phổ biến trong nước cũng như ngoài nước,
- Thiết bị làm việc liên tục, cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, rẻ tiền, dễ vận hành và dễ sửa chữa,
- Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít,
- Vật liệu của máy móc đảm bảo không ảnh hưởng vào thực phẩm,
Công thức tính số thiết bị và máy móc yêu cầu như sau: Đối với thiết bị làm việc liên tục:
= M N (1) Đối với thiết bị làm việc không liên tục:
= N x T 60 x V (2) Trong đó: n: Số máy móc và thiết bị yêu cầu
N: Năng suất giờ của dây chuyền ở từng công đoạn
M: Năng suất giờ của thiết bị
V: Thể tích làm việc của thiết bị, tính cùng đơn vị với N
T: Thời gian tổng cộng của mỗi chu kỳ làm việc của máy tính bằng phút Áp dụng công thức (1) và (2) để tính số thiết bị cho sản xuất, Kết quả n tính ra là 1 số thập phân thì làm tròn về số nguyên dương để chọn số thiết bị và máy móc đáp ứng sản xuất.
Tính toán các thiết bị
Quá trình phân loại, rửa thực hiện liên tục trong 1 ca.
Thời gian hoạt động của thiết bị là 24 giờ Mỗi quả chuối sứ thường có trọng lượng từ 100g đến 150g, vì vậy ta có thể tính toán số lượng quả chuối trong 1 kg dựa trên trọng lượng trung bình này.
Nếu mỗi quả nặng 100g: 1 kg có 10 quả chuối
Nếu mỗi quả nặng 150g: 1kg = 1
Vì vậy, trong 1 kg chuối sứ, thường có khoảng 6 đến 10 quả, tùy thuộc vào kích thước và khối lượng từng quả.
Mỗi công nhân làm việc: 40-45 quả/ phút.=45 10 = 4,5 kg/ phút '0 kg/ giờ!60kg/ca
Nguyên liệu vào công đoạn là: 5000 kg/cab5 kg/ giờ
Số công nhân cần cho công đoạn này:
1890= 2,31