Tan dung phe lieu trong rau qua

MỤC LỤC PHẦN I TỔNG QUAN Trang 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 Chương VII Sử dụng phế liệu làm phân bón 41 PHẦN TỔNG QUAN 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 bò 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 trò sử dụng giá trò 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 Dòch thu hỗn hợp glucid hòa tan, sản phẩm phân giải protein lượng lớn chất lơ lửng celluloza, protein bò 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 : • 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 PHẦN PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TẬN DỤNG PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM I VI SINH VẬT SỬ DỤNG : 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 đònh 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 (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 306 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 Dòch 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 dòch glucoza, dùng dòch 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 II.2 Nguồn Nitơ 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 nhiều 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 bò, 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) 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 chòu 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, có ưu điểm dễ tách sinh khối tính tạo hương vò đặc biệt Trong thực phẩm thường dùng Morchella, cho vò ngon hấp dẫn Tuy nhiên, nuôi cấy tốn dễ bò 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 bò 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) IV.7 Sản xuất kháng sinh Kháng sinh gồm loại : • Các dẫn xuất acid amin : hadaxidin tạo thành từ glyxin • Các penicillin cephalosphorin dẫn xuất peptid • Các polypeptid : gramixidin, baxitrixin, polymixin, actinomyxin, valiomyxin, … Nguyên liệu : nước chiết ngô, hydrol (phế liệu sản xuất đường glucoza: Người ta thủy phân sữa tinh bột thu sirô, từ bán chế phẩm (đường non) sau làm cô đặc người ta kết tinh glucoza, sau tách lấy tinh thể lại mật màu vàng Mật đem chế biến thành đường vàng sau pha loãng đến 300Br đường hóa thêm Sau ly tâm tách đường vàng khỏi bán chế phẩm lại dòch nước hydrol)… Vi sinh vật : nấm mốc Penicillium Chrysogenum, Streptomyces aureofaciens, Cephalosporium, vi khuẩn Bacillus, … Sản phẩm : biomyxin, penicillin, streptomycin, … 10 Qui trình sản xuất tinh bột khoai tây bã thô tinh Thu nhận Các phế liệu khác Vôi Phối trộn theo tỉ lệ Bổ sung vôi Tách nước nước Vô kho Sản phẩm dạng tươi Sản phẩm thức ăn gia súc dạng tươi dễ sản xuất , không đòi hỏi qúa trình chế biến qúa phức tạp nhiên thời gian bảo quản chúng lại ngắn Theo nghiên cứu , dạng tươi thức ăn gia súc cần phải tiêu thụ lượng nhỏ thức ăn bảo quản không kín thời tiết nóng sau 24 lợi cho làm thức ăn Trong qui trình công nghệ , ta cần ý đến vài công đoạn sau: Phối trộn với loại phế liệu khác : Đối với bã khoai tây thải qúa trình sản xuất tinh bột, chủ yếu chứa thành phần dinh dưỡng glucid nên cần có 36 thêm khâu bổ sung loại phế phẩm khác giàu protein lipid để cân đối thành phần dinh dưỡng thức ăn thành phẩm Thông thường người ta bổ sung thêm nguồn phế liệu giàu protein nước dòch lấy qúa trình thu sữa tinh bột nguồn phế liệu giàu lipid bã thu số qúa trình sản xuất dầu ăn Tuy nhiên, số loại bã (như bã qúa trình sản xuất dầu ăn từ hạt đậu phộng) chúng có đủ thành phần dinh dưỡng chủ yếu nên không cần khâu phối trộn Bổ sung vôi: Sau phối trộn loại nguyên liệu xong ta tiếp tục tiến hành khâu bổ sung vôi với khối lượng 0,5 – kg vôi bột cho 1000 kg bã thô qui trình công nghệ Mục đích qúa trình để tạo điều kiện thuận lợi cho qúa trình ép làm tăng chất lượng cho bã ép Nhờ có vôi mà bã ép kéo dài khả chống lại hư hỏng vi sinh vật gây Tách nước : Đây công đoạn diện tất ba qui trình sản xuất thức ăn gia súc đóng vai trò quan trọng - Đầu tiên tách nước giúp qúa trình vận chuyển thức ăn gia súc hiệu qủa hơn, tiết kiệm chi phí - Tiếp theo tách nước làm tăng giá trò dinh dưỡng thức ăn hàm lượng chất dinh dưỡng đơn vò khối lượng sản phẩm tăng lên - Cuối cùng, tách nước ta hạn chế phần phát triển vi sinh vật thức ăn Đa số loại thức ăn tươi cho gia súc, gia cầm … sử dụng mà không cần thêm khâu chế biến khác Tuy nhiên số loại thức ăn, để đề phòng khả gây độc cho động vật, trước cho chúng ăn ta phải nấu chín Lợn loài ăn thức ăn nấu chín dù độc loại thức ăn tươi dùng cho lợn phải nấu chín II.2 Qui trình công nghệ sản xuất thức ăn gia súc dạng lên men : 37 bã thô tinh Thu nhận Các phế liệu khác Vôi bột Phối trộn theo tỉ lệ Bổ sung vôi bột Ép sơ nước Ủ bã Vô kho S.p dạng lên men Quy trình sản xuất kết hợp hai phương pháp phương pháp học phương pháp vi sinh vật 38 Sản phẩm thức ăn gia súc dạng lên men có qui trình sản xuất không khác so với qui trình sản xuất thức ăn dạng tươi nhiên có bổ sung thêm khâu lên men Điều giúp cho : - Kéo dài thời gian sử dụng thức ăn Mặc dù thời gian sử dụng kéo dài so với thức ăn dạng tươi nói chung ngắn - Nâng cao khả hấp thu gia súc Do qúa trình lên men góp phần phân giải lượng chất dinh dưỡng có thức ăn thành sản phẩm dễ tiêu hóa động vật hấp thu nhiều Đây coi phương pháp bảo quản thức ăn đơn giản rẻ tiền Thông thường người ta ủ bã ép sơ hố hầm ủ có thành không thấm nước không khí ( thành hầm thường xây gạch dùng loại bao nhựa plastic Bã trước ủ phải ép sơ vừa góp phần tăng khối lượng bã ép hữu ích, giảm chi phí vừa hạn chế qúa trình gây hư hỏng loại vi sinh vật khác Nguyên liệu bã ủ phải có thành phần hóa học thích hợp cho qúa trình lên men bã khoai tây loại phế liệu đáp ứng yêu cầu Trong bã khoai tây, thành phần loại hydro cacbon có nhiều thành phần dinh dưỡng khác cần thiết cho qúa trình sinh trưởng phát triển nấm men protein, loại khóang số vitamin… với tỷ lệ cân đối Kỹ thuật ủ không khác phương pháp ủ thông thường khác độ chặt, đồng khối nguyên liệu, chống thấm nước không khí… Tổn thất chất dinh dưỡng điều kiện ủ thông thường không vượt qúa 10 – 15% tổng lượng chất khô Mặc dù có xảy tổn thất hàm lượng chất khô qúa trình ủ lại làm tăng khả sử dụng chất dinh dưỡng thức ăn dẫn đến tăng khả hấp thu chất dinh dưỡng gia súc II.3 Qui trình công nghệ sản xuất thức ăn gia súc dạng khô: 39 bã thô tinh Thu nhận Các phế liệu khác Vôi Phối trộn theo tỉ lệ Bổ sung vôi Tách nước sơ nước Sấy khô Vô kho Sản phẩm dạng khô 40 Sấy khô coi phương pháp bảo quản tốt Thức ăn gia súc dạng khô loại thức ăn tốt, đơn vò thức ăn chứa khoảng đơn vò thức ăn gia súc Ở dạng khô, bã sản phẩm dạng bền, dễ vận chuyển sau sấy khô bã không bò tổn thất Người ta sấy khô bã tươi ép nước sơ máy sấy thùng quay sấy ép Tuy nhiên máy sấy thùng quay sử dụng cồng kềnh hiệu qủa Do nhà máy tinh bột lớn, người ta tổ chức sấy bã ép máy sấy khí động có kích thước nhỏ hiệu qủa cao Bã thường sấy đến độ ẩm 14 – 15% Trước sấy phải ép nước sơ để tiết kiệm lượng ,chi phí vận hành thiết bò đồng thời giảm thời gian qúa trình sấy CHƯƠNG VII 41 SỬ DỤNG PHẾ LIỆU LÀM PHÂN BÓN Hướng đơn giản hướng tận dụng nguồn phế liệu chế biến thực phẩm hướng sử dụng phế liệu làm phân bón Mặc dù loại phế liệu sử dụng làm phân bón ( phần hàm lượng chất dinh dưỡng qúa cao dùng chúng qui trình khác có lợi mặt kinh tế ) nhiên hầu hết loại phế liệu sử dụng làm phân bón Điều lý giải làm phân bón chi phí cho xử lý phế thải giảm đến mức tối thiểu nhà máy tốn tiền để đầu tư dây truyền sản xuất, không diện tích để đặt thêm phân xưởng chế biến phế thải thành sản phẩm khác có chi phí lớn hơn, tiền thuê nhân công, vận hành Ngày hướng chủ yếu để xử lý phế thải hữu thành phân bón hướng xử lý phế thải hữu phương pháp sinh học Bởi cách thức rẻ tiền nhất, hiệu qủa nhất, đơn giản dễ thực Theo phương pháp sinh học, thông thường để trở thành phân bón, phế liệu phải trải qua qúa trình ủ Qúa trình ủ phế liệu thành phân bón qúa trình phân hủy sinh học thành phần hữu phế liệu ổn đònh chất điều kiện nhiệt độ cao vi sinh vật ưa ấm ưa nhiệt gây ra, để tạo sản phẩm cuối bền vững * Qúa trình ủ gồm ba mục đích sau: - Làm ổn đònh chất thải : Các qúa trình sinh học xảy ủ chất thải hữu chuyển hóa chất thải hữu dễ phân hủy thành chất hữu ổn đònh Phần lớn chất vô giải phóng khỏi hợp chất hữu chúng chuyển vào đất nước - Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh : Do nhiệt độ lên cao qúa trình ủ ( lên đến 750C , trung bình khoảng 55 –600C ) nên vi sinh vật gây bệnh bò tiêu diệt sau khoảng – ngày ủ - Làm cho chất hữu trở thành phân bón chất lượng cao Phần lớn chất dinh dưỡng N, P, K có thành phần hợp chất hữu hấp thụ xanh Sau ủ, chất chuyển thành dạng vô NO3- PO4-3 thuận lợi cho hấp thụ Mặt khác sau ủ, chất trở nên không bò hòa tan khó hòa tan hạn chế qúa trình rửa trôi * Quá trình ủ bao gồm hai loại : Ủ hiếu khí ủ kỵ khí Tuy nhiên, dù ủ hiếu khí hay ủ kỵ khí chúng có chung điểm sau : - Qúa trình ủ thực hỗn hợp VSV có mặt chất thải Chúng bao gồm vi khuẩn, nấm mốc, Actinomyces Sự ổn đònh chất thải phần lớn kết thúc hoạt động vi khuẩn Các vi khuẩn ưa ấm xuất Sau nhiệt độ tăng lên, vi khuẩn ưa nóng phát triển mạnh với loại nấm mốc ưa nóng Các nấm mốc ưa nóng thường phát triển sau – 10 ngày ủ Nếu nhiệt độ qúa cao ( 65 – 70 0C ) phần lớn mốc, xạ khuẩn vi khuẩn bò tiêu diệt Lúc 42 tồn bào tử vi khuẩn Cuối giai đoạn ủ loài xạ khuẩn tạo thành đám màu trắng màu xám trắng bề mặt khối ủ - Sự chuyển hóa protein chất hydrat cacbon phụ thuộc chủ yếu vào vi khuẩn ưa nóng thuộc Bacillus Sp - Sự phát triển VSV khối ủ trải qua giai đoạn sau: + Giai đoạn bắt đầu làm quen với điều kiện môi trường + Giai đoạn phát triển vi khuẩn ưa ấm + Giai đoạn phát triển VSV ưa nóng : Giai đoạn VSV gây bệnh bò tiêu diệt Các phản ứng sinh học xảy sau : + Hiếu khí : (COHNS) +O2 +VSVhiếu khí CO2 + NH3 + sản phẩm khác + Q + Kỵ khí : ( COHNS) + VSVkỵ khí CO2 + H2S + NH3 + CH4 Cả hai qúa trình tạo tế bào VSV Trong điều kiện hiếu khí sinh khối tạo nhiều + Giai đoạn giảm dần nhiệt độ : Giai đoạn bắt đầu qúa trình lên men lần chậm xảy qúa trình mùn hóa chất thải Trong giai đoạn xảy phản ứng : NH4+ + 1,5 O2 Nitrosomonas NO2- + 2H+ +H2O NO2- + 0,5 O2 Nitrobacter NO3- Kết hợp hai phản ứng : NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O * Kiểm soát đánh giá qúa trình ủ : Hiệu qủa qúa trình ủ dựa chủ yếu vào hai yếu tố : - Nhóm vi sinh vật phát triển khối ủ - Khả làm ổn đònh chất hữu Hai yếu tố kiểm soát cách sau : + Cân dinh dưỡng : Các số quan trọng cần xác đònh qúa trình ủ : o Tỷ lệ C/N : Sản phẩm cuối nên có tỷ lệ nằm mức 10/1 o Photpho o Khí H2S o Ca o Các nguyên tố vi lượng + Kiểm soát độ ẩm : Độ ẩm đóng vai trò quan trọng qúa trình ủ chất thải hữu Nếu độ ẩm xuống 20% , loài VSV khả phát triển Nếu độ ẩm qúa cao xảy qúa trình sau : - Thẩm thấu qua đất theo chất dinh dưỡng 43 - Làm nhiệt độ khối ủ không tăng lên - Phát triển mạnh VSV gây bệnh + Kiêåm soát cung cấp không khí : Qúa trình ủ hiếu khí cần cung cấp oxy VSV phát triển để ổn đònh chất thải hữu Tuy nhiên qúa trình ủ kỵ khí không cần quan tâm đến yếu tố + Kiểm soát nhiệt độ pH : Nhiệt tạo qúa trình chuyển hóa sinh học khối ủ đóng vai trò quan trọng : - Tạo điều kiện tối ưu cho qúa trình phân giải - Tạo chất an toàn cho VSV sử dụng PH tối ưu cho qúa trình ủ nằm khoảng trung tính Khi acid hữu bay độ pH khối ủ giảm Sau thời gian đònh pH trở vùng trung tính * Qúa trình ủ kết thúc : - Nhiệt độ giảm xuống trở lại mức bình thường Mức độ giảm thành phần hữu khối ủ cách xác đònh VS , COD, % cacbon, tro tỷ lệ C/N Phần trăm lượng nitrat mặt NH3 Không có loại côn trùng giai đoạn cuối sản phẩm Không có mùi khó chòu Xuất màu trắng hay màu xám trắng sợi Actinomyces 44 I NHÓM CÁC PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ: I.1 Phương pháp ủ hiếu khí có đảo trộn: Phế thải ủ theo phương pháp đảo trộn theo đònh kỳ Có thể đảo trộn thủ công lần tuần đảo trộn giới lần ngày, tùy theo điều kiện cho phép Mục đích đảo trộn cung cấp không khí xáo trộn phế thải để tạo độ đồng Kích thước khối ủ : Dài : 13m Rộng : 3m Cao : 1,5m Kích thước thay đổi tùy theo điều kiện cụ thể Qúa trình ủ kéo dài 20 – 40 ngày, kéo dài đến vài tháng tùy vào thành phần chất thải khí hậu nơi ủ Ở đống ủ nhiệt độ lên tới 65 0C I.2 Phương pháp ủ thổi khí : Theo phương pháp này, chất thải đưa vào bể ủ có kích thước sau : Dài :12m Rộng : 6m Cao : 2.5m Dưới đáy bể ủ có lắp đặt hệ thống phân phối khí Khí đưa vào qua máy nén khí Lượng khí đưa vào sở tính toán theo nhu cầu cần thiết để tránh phản ứng oxy hóa sinh học Thường hệ thống phân phối khí có rãnh sâu khoảng 15 – 20 cm Trước cho chất thải hữu vào, người ta phải lót lớp vỏ bào gỗ có kích thước lớn lớp vỏ xơ dừa để tránh tắc nghẽn luồng khí Phía có lắp đặt nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ khối ủ suốt qúa trình lên men Nhiệt độ khối ủ không tác động dòng khí thổi vào - Nếu nhiệt độ dòng khí thổi vào với lưu lượng nhiệt độ phía vùng đống ủ lên tới 65 0C Xung quanh vùng nhiệt độ vào khoảng 55 – 650C , gần phía bề mặt nhiệt độ 45 – 550C - Nếu dòng khí thổi vào với lưu lượng mạnh nhiệt độ đáy thấp, 450C Phần đống ủ nhiệt độ dao động khoảng 50 – 550C tiếp vùng có nhiệt độ lên tới 650C Vùng bề mặt nhiệt độ vào khoảng 450C Thời gian lên men theo phương pháp khoảng 30 ngày Việc xác đònh lượng khí đưa vào dựa lượng oxy cần thiết cho qúa trình oxy hóa chất hữu đưa vào Điều tương đối khó khăn để đơn giản hóa người ta đưa số công thức hóa học tiêu biểu cho loại chất thải sau : 45 Thành phần chất thải Công thức hóa học tiêu biểu Hydrat cacbon ( C6H10O5)X Protein C16H24O5N4 Mỡ chất béo C50H90O6 Vi khuẩn C5H7O2N Nấm mốc C10H17O6N Nếu qúa trình lên men xảy điều kiện pH > phần NH bò tách ra, phần NH3 vô hóa chuyển vào sản phẩm cuối II CÁC PHƯƠNG PHÁP KỴ KHÍ: II.1 Chôn chất thải : Chôn phế thải phương pháp áp dụng khoảng 50 năm gần Phương pháp dựa sở phân hủy chất hữu vi sinh vật kỵ khí thời gian dài ( thường năm ) Phương pháp chôn phế thải có ưu điểm sau : - Dễ thực - Chi phí cho chôn phế thải thấp Tuy nhiên phương pháp có số nhược điểm sau: - Tốn diện tích mặt lớn, đồng thời phải xa khu dân cư nguồn nước - Việc chôn phế thải gặp nhiều khó khăn kiểm soát ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước kiểm soát qúa trình phân hủy chất thải II.2 Phương pháp sản xuất biogas: Phương pháp sản xuất biogas phương pháp tương đối Nó có ưu điểm vừa tạo nguồn nhiên liệu vừa tạo nguồn phân bón Tuy nhiên nguồn chất thải hữu từ thực vật có chứa ligno-cellulose khó bò phân hủy sinh học lượng khí tạo Do phương pháp sử dụng 46 phổ biến cho loại phế thải hữu có nguồn gốc động vật không dùng nhiều cho phế thải hữu có nguồn gốc thực vật 47 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI HỮU CƠ Các phương pháp sinh học xử lý chất thải hữu Phương pháp hiếu khí Ủ có đảo trộn ( Window composting) Phương pháp kò khí P2 thổi khí ( forced acration composting) Phân hữu ( Organic fertilizer ) Chôn chấ Sảtnthả xuấ i t biogas hữu ( Biogas (Landfill) production ) Khí metan CH4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 Quách Đónh tác giả Công nghệ sau thu hoạch chế biến rau Nhà xuất Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội, 1996 Lê Thò Thanh Mai Nghiên cứu Enzyme Bromelin đường ứng dụng chúng Luận án phó tiến só khoa học sinh học 1996 Nguyễn Văn Tiếp tác giả Kỹ thuật sản xuất đồ hộp, rau Nhà xuất Thanh Niên TP HCM, 2000 M.T.Densikov Tận dụng phế liệu công nghiệp thực phẩm Nhà xuất Khoa Học Và Kỹ Thuật TP HCM, 1977 J.A.Samson Tropical fruit Longman Scientific & Technical 1986 Internet : www.hort.purdue.edu/newcrop/default.html www.fao.org/ag/ags/agsi/pub/PUB204.htm 49 50 [...]... DỤNG PHỤ PHẨM TRONG CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN RAU QUẢ 11 CHƯƠNG I SẢN XUẤT PECTIN TỪ PHẾ LIỆU RAU QUẢ I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU I.1 Phế phẩm trong chế biến quả nạc Phế phẩm trong chế biến nước quả và rượu quả : cặn bã ép và fugat (còn gọi là cặn dễ tách, gồm chất cellulose, pectin và các chất khác nằm ở trạng thái lơ lửng lắng xuống thành cặn) Trong quả nạc ban đầu, hàm lượng pectin dao động trong giới hạn... đưa đi thanh trùng trong thiết bò trao đổi nhiệt Ở trong thiết bò đun nóng làm việc liên tục, dòch được đun đến 850C trong 2 – 3 phút, sau đó để nguội xuống 25 0C và đưa đi lên men trong các thùng có dung tích 500 lít hoặc trong thùng hình nón dung tích 500 – 700 decalit có nắp kín Nấm men cái đã chuẩn bò từ trước được cho vào thùng với lượng 2% so với thể tích dòch trích ly chứa trong thùng Nhiệt độ... rượu rồi cho chảy vào thùng chứa Để làm trong rượu vang, 24 người ta cho vào thùng keo tannin và gelatin hoặc tannin và casein, sau đó giữ trong kho lạnh có nhiệt độ 10 – 120C tỏng 3 tháng Việc chế hóa rượu thành giấm được làm ở trong các thùng gỗ sồi dung tích 150 – 300 lít, chứa đầy phoi bào gỗ hoặc lõi ngô đặt nằm ngang thành nhiều lớp Hỗn hợp được thông khí qua lỗ có đường kính 3cm ở phía trước và... béo trong phôi chiếm khoảng 30 – 37% tổng lượng phôi Hàm lượng phôi chiếm khoảng 10 – 11% hạt ngô Các chất sinh năng lượng và có tác dụng sinh lý chủ yếu đều nằm trong phôi Tuy chỉ chiếm 1/10 trọng lượng hạt ngô, nhưng phôi chiếm 4/5 hàm lượng chất béo của hạt ngô (khoảng 82%), khoảng 4/5 chất khoáng và 1/5 protein của hạt Trong phôi có một lượng lớn photphatit và các vitamin tan trong nước và tan trong. .. bảo quản trong 4 năm trong kho có nhiệt độ 18 – 23oC để cho ngấu Rum đã ngấu được trộn vào bể trộn, pha loãng bằng nước cất đến độ đặc 45% rồi pha màu, lọc và đóng chai II.2 Sử dụng bã trong sản xuất tinh bột khoai tây để sản xuất rượu : Trong khoai tây có chứa 2.0 – 2.5% hợp chất Nitơ Khi hàm lượng tinh bột giảm và đặc biệt là trong khoai tây còn non, hàm lượng chất chứa Nitơ tăng lên khá cao Trong thành... PECTIN 14 Cùi quả, bã ép sau khi được khử đắng và tách hạt bằng cách rửa trong nước luân lưu, đem xay nhỏ Thủy phân pectin có chứa trong hỗn hợp bằng dung dòch acid clohydric loãng ở nhiệt độ 90 – 950C, với thời gian 3 – 5h Quá trình thủy phân kết thúc khi độ khô của dung dòch đạt 2% (trong đó pectin chiếm 0.7 – 1.0%) Lọc lấy dung dòch rồi cô đặc đến độ khô 10%, thu được chế phẩm pectin, với hàm lượng... Bromelin còn có những hoạt tính sinh học khác nên những nó được sử dụng trong nấu nướng, trong công nghiệp thực phẩm mà còn được nghiên cứu sử dụng trong y học và trong những ngành khác Trong cây, lá, quả, chồi ngọn của dứa đều có chứa bromelin nhưng hoạt lực tăng dần từ trên xuống dưới (theo vò trí cây dứa và trên quả dứa) và từ trong ra ngoài (đối với quả) Để chiết rút bromelin, phế liệu được nghiền... giờ ở 0 – 4oC Ly tâm 6000 vòng/phút trong 5 phút, loại bỏ tủa, thêm 2 thể tích aceton lạnh vào, để 1 giờ ở 0 – 4oC, ly tâm thu tủa, rửa tủa bằng acetone lạnh 19 CHƯƠNG III SẢN XUẤT RƯU TỪ PHẾ LIỆU RAU QUẢ I ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUYÊN LIỆU : Nguyên liệu trong sản xuất rượu phải là nguyên liệu có chứa nhiều tinh bột hoặc đường Phế phẩm trong công nghệ chế biến rau quả dùng trong sản xuất rượu có thể là vỏ của... thô sau khi chưng cất, đem hòa tan trong cồn 70 – 90% V để khử tecpen và tách thành ba loại tinh dầu : tinh dầu hòa tan trong cồn ở lớp trên cùng dùng để gia hương cho nước ngọt, rượu mùi; tinh dầu ở lớp giữa dùng cho bánh kẹo và lớp dầu ở dưới cùng dùng để sản xuất xà phòng thơm IV SẢN XUẤT DẦU NGÔ TỪ PHẾ LIỆU PHÔI NGÔ : Về hàm lượng chất béo, ngô chiếm vò trí hàng đầu trong các cây lương thực Ở một... tính với mục đích tách mùi vò của quả và khử màu Sau đó, người ta lọc dung dòch qua lọc amiăng và cô đặc trong thiết bò chân không 12 để thu được chất chiết với hàm lượng chất khô 50÷52%, dòch cô đó đưa vào thùng 14 nhờ bơm 13 Trong thùng chứa, người ta đun nóng dòch chiết đến 46÷500C, rót vào chai và thanh trùng tại nhiệt độ 75 0C trong 30 phút, sau đó làm nguội chai có chất chiết đến nhiệt độ bình