2 Quy trình công nghệ
2.6. Quá trình lên men:
- Mục đích: thu nhận sản phNm trao đổi chất bậc 1 mà sản phNm cần thu nhận chính là cellulose của Acetobacter xylinum – đây là mục đích chính của quy trình trong công nghệ lên men thạch dừa.
- Biến đổi:
- Sinh học: sự gia tăng số lượng tế bào vi khuẩn trong giai đoạn đầu và quá trình trao đổi chất nhằm tạo sản phẩm ngoại bào của vi khuẩn.
- Hóa lý: có sự tạo thành gel – chính là bao nhầy của vi sinh vật bên trong chứa các sợi cellulose.
- Vật lý: có quá trình tỏa nhiệt làm tăng nhiệt độ của quá trình lên men
- Hóa sinh: đây là biến đổi quan trọng của quá trình lên men, Acetobacter xylinum sẽ sử dụng cơ chất là đường glucose có sẵn trong môi trường để tạo thành cellulose theo sơ đồ sau:
Trong thực tế, môi trường nước dừa già không chứa hàm lượng glucose cao mà lại chứa hàm lượng lớn saccharose. Khi đó, Acetobacter xylinum sẽ chuyển hóa chúng về glucose rồi tiếp tục biến đổi theo sơ đồ trên.
- Cơ chế tạo thành sản phẩm có thể tóm tắt như sau:
Đầu tiên các tế bào Acetobacter xylinum sẽ tiết ra enzyme invertase để thủy phân đường saccharose thành glucose và fructose.
Sau đó lại tiết enzym isomerase để thực hiện phản ứng đồng phân hóa, chuyển fructose thành glucose
Cùng với quá trình đồng phân hoá, vi khuẩn tiết ra chất nhầy bao bọc xung quanh chúng, đồng thời hấp thu glucose và thực hiện các quá trình chuyển hóa tạo thành ba sản phẩm trung gian là glucose-6-phosphase, glucose-1-phosphase, UDP-glucose (Uridine diphospho-glucose) dưới tác dụng lần lượt của ba enzyme là glucokinase, phosphoglucomutase và UDP-glucopyrophospholyase:
Phản ứng chuyển hóa glucose thành glucose-6-phosphase dưới tác dụng của enzyme glucokinase
Phản ứng đồng phân hóa glucose-6-phosphase thành glucose-1- phosphase nhờ enzyme phosphoglucomutase
Phản ứng chuyển hóa
glucose-1-phosphase thành UDP- glucose nhờ enzyme UDP- glucopyrophospholyase
- Công thức phân tử Uridine:
Tiếp theo các
UDP- glucose
các được polyme hóa
thành các sợi cellulose dưới tác dụng của enzyme cellulose synthase trong bao nhầy. Các sợi này sẽ được đưa ra ngoài và kết hợp với nhau tạo thành một khối gel rắn chắc nổi lên trên bề mặt môi trường nuôi cấy.
- Thiết bị: vì Acetobacter xylinum là vi sinh vật hiếu khí nên chọn thiết bị lên men bề mặt (ví dụ: cuvet).
- Phương pháp: lên men tĩnh, có hoặc không bổ sung cơ chất. Vì cần thu nhận sản phảm ở dạng một khối cellulose, khối này được hình thành sau một thời gian nhất định, vì vậy không thể lên men liên tục.
Hình 12. thùng lên men
2.7.Cắt nhỏ
- Mục đích: chuẩn bị
• Cắt miếng thạch thô thành những miếng nhỏ hơn, kích thước 1 x 1.5 x 2.5 cm.
• Tạo thành hình dạng thật cho sản phẩm.
- Biến đổi: có sự biến đổi về vật lý, hình dạng của sản phẩm bị thu nhỏ lại cho phù hơp với sản xuất. Chú ý rằng, trong quá trình này cần thực hiện vô trùng để tránh nhiễm phải vi sinh vật trở lại cho sản phẩm.
- Nguyên tắc: dùng hệ thống dao cắt liên tục, khi cho sản phẩm thạch dừa thô vào, hệ thống này sẽ tự động cắt nhỏ nguyên liệu.
- Thiết bị: hệ thống dao cắt liên hợp có thể được sử dụng để cắt nguyên liệu thạch dừa thô. Tuy nhiên, trong sản xuất người ta dùng các hệ thống liên hợp nhau, đồng thời dùng với mục đích khác.
Hình 13. cắt nhỏ thạch dừa .
Hình 14. thiết bị cắt nhỏ thạch dừa
- Mục đích: Trung hòa acid acetic dư.
Khi tách miếng thạch dừa ra khỏi môi trường lên men, nó vẫn còn lẫn rất nhiều acid acetic cho vào lúc đầu để chỉnh pH, sự tồn tại của acid này trong sản phẩm là bất lợi vì nó tạo mùi và vị không thích hợp. Chính vì vậy cần dùng Na2CO3 để trung hòa.
- Biến đổi: Quá trình này xảy ra những biến đổi hóa học.
CH3COOH+Na2CO3 CH3COONa + CO2 + H2O
- Thiết bị và thông số: dùng những khay lớn chứa đựng sản phẩm thạch dừa thô sau đó cho dung dịch và ngâm trong vòng 10 phút. Na2CO3 dùng 3-5 % thích hợp nhất
- Phương pháp: vì khi ngâm phải tốn thời gian nên để thực hiện quá trình này ta dùng phương pháp ngâm và rửa gián đoạn. Cũng dùng những khay lớn sau đó xếp thạch dừa thô vào, cho dung dịch Na2CO3 vào qua hệ thống ống dẫn. Sau thời gian ngâm ta đem miếng thạch rửa lại với nước lạnh