II. SỬ DỤNG PHẾ LIỆU TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ
3.Các hướng sử dụng phế liệu trong chế biến dứa
a. Sản xuất chế phẩm bromelin:
Trong cây, lá, quả, chồi ngọn của dứa đều có chứa bromelin nhưng hoạt lực tăng dần từ trên xuống dưới (theo vị trí cây dứa và trên quả dứa) và từ trong ra ngoài (đối với quả).
Bảng 7: Sự phân bố tổng hoạt tính enzyme bromelin ở các phần khác nhau của quả dứa trưởng thành
Thịt quả Vỏ Lá chồi Cuống Lõi Chồi
61% 26% 9% 1% 2% 1%
Để chiết rút bromelin, phế liệu được nghiền nhỏ rồi ép lấy dịch dứa, sau đó cho (NH4)2SO4
hay cho acetone để kết tủa enzyme. Rửa sạch kết tủa, sấy nhẹ ở nhiệt độ 50 – 60oC cho đến khô, ta thu được chế phẩm bromelin.
Giải thích qui trình:
Để chiết rút bromelin, phế liệu được nghiền nhỏ rồi ép lấy dịch dứa.
Có thể ly tâm dịch lọc trong 10 phút để loại bỏ chất xơ sẽ thu được dịch chiết có ít tạp chất hơn.
Sau đó cho (NH4)2SO4 hay cho acetone để kết tủa enzyme.
Rửa sạch kết tủa, sấy nhẹ ở nhiệt độ 50 – 60oC cho đến khô, ta thu được chế phẩm bromelin.
Trước khi kết tủa enzyme có thể sử dụng phương pháp đồng hoá dưới điều kiện áp suất cao để phá vỡ tế bào mô dứa, giảm độ nhớt của dịch chiết, phóng thích các enzym nội bào mà không làm biến tính chúng, đồng thời làm tăng sản lượng và hoạt tính enzym bromelin.
Xay nghiền:
Mục đích: Tăng hiệu suất cho quá trình ép.
Yêu cầu: Kích thước miếng xé nhỏ hơn 0,3 cm3 hiệu suất ép giảm do khối nguyên liệu mất độ xốp. Nhỏ hơn 1 cm3 hiệu suất ép cũng không cao do tỷ lệ tế bào bị phá vỡ thấp.
Thiết bị: máy nghiền dao cong
Ép:
Mục đích: Khai thác thu dịch quả
Yêu cầu: Hiệu suất ép cao
GVHD: TÔN NỮ NGUYỆT MINH Page 28
Nghiền
Bromelin Sấy khô Ly tâm thu tủa
Kết tủa (NH4)2SO4 hay
acetone, ethanol
Ép
Cách thực hiện:
Xử lý với enzyme pectinase và glucosidase.
Tiến hành ép với thiết bị ép trục ép nằm ngang. Áp suất ép ban đầu là 4.9 – 5.9x106 N/m2
sau đó tăng lên 1.96 – 2.45x107 N/m2
Tách bromelin bằng phương pháp kết tủa enzyme:
Nguyên tắc
Phá vỡ nước liên kết xung quanh phân tử enzym bằng cách bổ sung vào dung dịch protein enzyme các dung môi hoặc các hóa chất ưa nước có ái lực với nước mạnh hơn protein để lôi kéo nước ra khỏi phân tử protein đó, giúp cho protein tủa xuống.
Dùng acetone và ethanol, hoặc các muối trung tính, ammonium sunfate. Làm lạnh nước dứa ép 0 – 40oC và acetone tinh khiết ở 20oC.
Tủa bromelin phải được rửa bằng acetone và làm khô thật nhanh để bromelin không bị biến tính.
Dùng amonium sunfate với nồng độ bão hoà là 0.7( 70% bão hòa) để làm tác nhân kết tủa bromelin (đặc biệt ở nhiệt độ thấp). Tủa dễ dàng hoà tan bằng nước và muối có thể loại bỏ ra khỏi protein bằng phương pháp thẩm tích.
Cách tạo tủa với muối ammonium sulfate (NH4)2SO4. Dùng 1 lít dung dịch nước dứa ly tâm.
Cho từ từ 532g ammonium sunfate vào và khuấy đều.
Hình 21: Thiết bị với trục ép nằm ngang 1. Bản ép 2. Lưới 3. Thanh chặn
Để yên ở nhiệt độ phòng từ 10-15 phút.
Ly tâm:
Ly tâmdung dịch với vận tốc 6.000 vòng/ phút trong 5 phút để thu nhận tủa.
Hình 22: Thiết bị lọc ly tâm
Sấy khô:
Thu tủa chế phẩm bromelin và sấy khô tủa sau đó tinh sạch enzyme.
Tinh sạch enzyme bằng phương pháp thẩm tích:
Cân 1kg enzym thô, pha trong 10ml dung dịch đệm sodiumphotphate 0.03% có pH 7.2. Lấy enzym hoà tan cho vào túi cellphane rồi đặt túi vào cốc chứa 1l dung dịch đệm. Thẩm tích trong 6 giờ và cứ 2 giờ thì thay dung dịch đệm 1 lần.
Dung dịch đệm được khuấy đều liên tục bằng máy khuấy từ. Tinh sạch enzym ở nhiệt độ thấp, để giảm sự biến tính của enzyme.
Sản phẩm:
Thủy phân protein:
• Thủy phân protein cá:
Việc sử dụng protease để sản xuất chế phẩm cá đậm đặc là phương pháp biến đổi những loại cá rẻ tiền, những thành phần không ngon của cá thành chế phẩm đậm đặc có tính chất chức năng tốt hơn bột cá cổ truyền.
Trong những quá trình cổ điển, người ta lợi dụng enzym vi sinh vật thủy phân có sẵn trong cá để phân giải protein một cách chậm chạp trong thời gian dài và nhiệt độ thích hợp.
Ngày nay enzym được sử dụng trong quá trình thủy phân với những đặc điểm thỏa mãn cho sản xuất công nghiệp. Cần phải lựa chọn những điều kiện để ngăn ngừa hoạt động của vi khuẩn phân giải. Enzyme bromelin có top = 70oC, ở nhiệt độ này loại trừ sự tồn tại của hầu hết vi khuẩn phân giải.
Sản phẩm phân giải có phân tử lượng trung bình tương đối thấp. Tùy theo điều kiện thủy phân mà sử dụng một hay nhiều loại enzym. Sản xuất dịch thủy phân protein cá bằng enzyme thực vật để thêm vào nước mắm cổ truyền có những ưu điểm to lớn:
- Cho phép tăng thể tích thu hồi mà không làm thay đổi giá trị dinh dưỡng.
- Thay thế các loại cá được dùng trong sản xuất nước mắm hiện nay bằng các loại cá có giá trị thương phẩm kém hơn.
- Rút ngắn được quy trình sản xuất cổ truyền.
- Gia tăng sự chuyển lượng protein không hòa tan thành protein hòa tan. • Sự làm mềm thịt
Chỉ cần một phần bromelin là có khả năng thủy phân 1.000 phần thịt, tương tự như papain và pepsin.
Hình 23: Dược phẩm chứa hàm lượng bromelin cao
Hình 24: Bột enzyme bromelain dùng cho người ăn kiêng
Các enzyme được rải lên thịt dưới dạng bột hoặc được ngâm trong dung dịch enzyme hoặc tiêm dung dịch enzyme vào thịt.
Thủy phân gan bò: bromelin dùng để thủy phân gan bò làm cao gan, thuốc bổ. Gan bò được xử lí bằng chế phẩm bromelin trong thời gian 10 giờ ở nhiệt độ 55oC, sau đó xử lí nhiệt 100oC trong vòng 3 - 5 phút. Dịch thủy phân được tách lọc và đông khô.
Sử dụng trong quá trình đông tụ sữa:
Thông thường để chế biến các sản phẩm từ sữa người ta dùng renin. Renin là loại enzym được sử dụng làm đông tụ sữa truyền thống. Tuy nhiên lượng renin sản xuất chưa đáp ứng đủ yêu cầu thực tế. Gần đây sử dụng enzyme thực vật trong chế biến sữa đang được phát triển, trong đó bromelin chồi dứa đang được quan tâm sử dụng vào mục đích này.
Sử dụng bromelin thu nhận chất ức chế protease:
Trong tế bào cơ quan động thực vật tồn tại các chất ức chế enzyme, trong đó có các chất ức chế protease. Các chất ức chế trong tế bào thường có bản chất protein như enzyme. Hiện nay trong công nghiệp và y tế thường sử dụng rộng rãi các chất ức chế này. Chế phẩm bromelin được sử dụng để thu nhận các chất ức chế các chất ức chế protein có chứa nhóm –SH. Bromelin được tinh sạch sau đó được cố định trong gel sepharose. Dịch nghiền dầu và lõi dứa sau khi lọc và li tâm được cho qua cột chứa bromelin cố định, trước tiên trong dung dịch đệm phosphat, pH = 4.6 sau đó pH = 7.6 – 7.8, khi đó xảy ra quá trình liên kết giữa bromelin và chất ức chế của chúng có mặt trong dịch nghiền nói trên , sau đó thu hồi chất ức chế bằng dung dịch 0.01M NaOH có chứa 0.1M NaCl, pH = 11.5 - 12. Bằng phương pháp này sẽ thu được chất ức chế protein ở dạng tinh sạch, chất ức chế này tác động mạnh lên enzym như papain, ficin.
Các lĩnh vực ứng dụng khác:
Nhờ tác dụng làm dễ tiêu hóa protein, bromelin được điều chế với vài chất khác để bổ sung hay điều trị sự thiếu protease tiêu hóa tự nhiên. Những dược phẩm này chứa bromelin và các enzyme khác như lipase, amilase, những chất bổ hay sinh tố.
b. Sản xuất giấm:
Sản xuất giấm từ vỏ dứa.
Đây là sản phẩm có thể tận dụng vỏ quả dứa, thứ thải ra từ quá trình chế biến hoặc tiêu thụ trái cây.
Vỏ quả dứa phải là vỏ quả dứa đã chín đã được rửa sạch, vỏ không được hư hỏng, thối hoặc bị nhiễm trùng. Chỉ sử dụng vỏ, không sử dụng lá hay cuống.
Nước sử dụng phải là nước có thể uống được, nếu đã đun sôi thì càng tốt.
Tất cả thiết bị phải được rửa sạch, kể cả chai lọ dùng để đựng cũng nên được tiệt trùng bằng hơi nước trước khi sử dụng.
Quy trình công nghệ:
Giải thích quy trình:
Vỏ dứa được cắt thành những miếng mỏng và đặt trong những thùng thép không gỉ hoặc đất sét, không nên dùng thùng nhôm hoặc sắt. Thêm nước sạch và đường. Mỗi thùng sau khi cấy men giấm được đậy kín bằng vải sạch, xung quanh buộc dây cho chặt để tránh côn trùng, bụi.
Dứa được lên men ở nhiệt độ phòng trong 8 ngày và độ chua cần được kiểm tra mỗi ngày. Độ chua càng ngày càng tăng và sẽ đạt 4% acid acetic vào ngày thứ 8, nếu cần chua hơn nữa thì sẽ để lên men thêm 1 hay 2 ngày nữa.
Sự tăng dần về độ chua có thể được kiểm tra bằng cách nếm trong suốt quá trình lên men. Những vi khuẩn còn dư lại có thể được dùng lại hai hoặc ba lần để lên men sau này.
Sản xuất giấm từ dịch quả:
Để sản xuất giấm, hàm lượng đường của dịch quả phải đạt từ 8% trở lên. Cứ 1000 l dịch quả có độ đường 8-10% sẽ thu được 612-765 l giấm có hàm lượng acid acetic 10%. Sản xuất giấm từ dịch dứa gồm các công đoạn: thanh trùng dịch quả, lên men dịch quả để thu rượu vang, lên men rượu vang để thu giấm, tang trữ, pha trộn và thanh trùng giấm.
Dịch quả được thanh trùng ở 85oC trong 2-3ph rồi làm nguội xuống 25-35oC và đưa đi lên men cồn trong thùng lên men. Canh trường nấm men Saccharomyces cho vào bằng 2% thể tích
Lọc
Men giấm Lên men
Nước đường Phối trộn
Vỏ dứa
Cắt nhỏ
Giấm
B ã
Asp. niger
Micell
Muối kết tủa
PHỀ LIỆU DỨA
Ép Lên men hiếu khí
Dd Ca(OH)2 nóng Lọc Bã ACID CITRIC Cô đặc Phân ly Kết tinh Tinh chế Acid hóa Rửa kết tủa Nước sôi H2SO4 36oBe Đun sôi CaSO4 dịch quả, nhiệt độ duy trì 18-25oC trong 6-7 ngày. Nếu nhiệt độ 32-37oC thì lượng giống phải cao hơn (10% hoặc hơn), và có thể rút ngắn thời gian lên men (còn 4-6 ngày). Rượu vang thu được sau khi lên men etylic được gạn lọc và làm trong.
Quá trình oxi hóa etanol thành acid acetic tiến hành dưới sự xúc tác của các vi khuẩn acetic như Acetobacter acetic, A. pasteuianum, A. orleanense, A. xylium, A. schiitzenbachii. Nồng độ cồn thích hợp cho lên men acetic là 10-13%, nếu nồng độ quá thấp thì etanol bị oxi hóa triệt để thành CO2 và nước, nếu nồng độ cao hơn sẽ ức chế giống phát triển và một phần cồn không biến thành giấm.
Môi trường lên men phải acid hóa bằng chính acid acetic nếu pH quá 4.5-5.0; và phải bổ sung supephosphate, amon phosphate, kali cacbonat.
Cho rượu vang chảy vào thùng lên men acetic, trong đó xếp chặt phoi bào được nhiễm giống vi khuẩn acetic. Để tăng hiệu quả oxi hóa, có thể thổi không khí và phun môi trường thành bụi. Thời gian lên men 8-10 ngày, nhiệt độ 24-37oC. Giấm thu được có hàm lượng cồn không quá 0.5% và nồng độ acid acetic tới 10.5%.
Giấm thu được đem tàng trữ trong 1-2 tháng để ổn định chất lượng, sau đó lọc trong, pha thành giấm ăn (5-9% acid acetic), đóng chai và thanh trùng thêm vào 1-2% muối ăn.
Sản phẩm:
Sản phẩm giấm từ vỏ quả dứa có hương vị đặc trưng mùi dứa trong khi vẫn giữ được giá trị về mặt thương mại.
Hình 25: Giấm dứa
c. Sản xuất acid citric:
Ở Hawaii, acid citric được sản xuất từ phế liệu dứa với khối lượng lớn. Acid citric được sản xuất từ phế liệu dứa với khối lượng lớn.
Quy trình công nghệ:
Giải thích quy trình:
Ép:
Mục đích:
Thu dịch trích ly
Biến đổi:
Vật lý: các biến đổi về cấu trúc nguyên liệu, trang thái liên kết, tỷ lệ giữa các pha rắn, lỏng. Hóa học: một ít chất hòa tan: vitamin, enzyme; chất không hòa tan: thành tế bào, mảnh vụn, cellulose,… được tách ra.
Yếu tố ảnh hưởng:
Tính chất nguyên liệu.
Áp lực ép: tỷ lệ thuận với hiệu suất ép, nhưng có giới hạn nhất định.
Vận tốc máy ép: tỷ lệ thuận với năng suất ép, tỷ lệ nghịch với chiều dày lớp nguyên liệu. Phương pháp thực hiện: ép nhiều lần.
Cho nguyên liệu đi qua máy ép gồm 3 bộ trục, mổi bộ có 3 trục.
Thiết bị: máy ép 12 trục
Lên men:
Nấm mốc Aspergillus niger biến đường thành acid. Chúng sinh trưởng chủ yếu bằng con đường tạo ra bào tử.
Chuẩn bị:
Dịch lên men chứa 3-4% đường, cần bổ sung 0.07% nitơ, 0.016-0.021% P2O5. Các ion: K+, Mg2+, Zn2+ và các nguyên tố khác chỉ cần một lượng rất ít vào thùng lên men có cánh khuấy.
Dịch nấm giống và lên men được vô trùng, hoạt hóa giống trong 5h bằng cách cho vào dịch một lượng bào tử theo tỷ lệ 1g/lit canh trường. Thùng gây giống có dung tích 5m3, có cánh khuấy, sục khí vô trùng liên tục 28-36h, nhiệt độ 34-35oC, lượng không khí giai đoạn đầu 9-10m3/h. Khi bào tử phát triển ta tăng dần tới 90-100m3/h.
Kiểm tra chất lượng nấm giống thường xuyên sau 12h.
Tiến hành:
Sau 36h, ta dùng áp suất không khí vô trùng đẩy nấm giống vào thùng lên men. Lượng nấm giống chiếm 10-12% thể tích thùng lên men.
Bổ sung đường đặc với tốc độ 0.5-0.8m3/h (do nồng độ đường giảm). Nhiệt độ: 31-32oC.
Áp suất trong thùng: 0.1-0.2kg/cm2. pH = 3-4
Nồng độ đường trong dung dịch 3-4%. Thời gian kéo dài 5-10 ngày.
Cần sục khí vô trùng liên tục.
Kết thúc:
Khi độ chua không đổi trong 4-6h lên men cuối. pH: 2.2
Kết tủa pectin Dd HCl loãng Dd Na 2CO 3 Trích ly Sấy Nghiền Nghiền nhỏ Ép Bã táo Bã ép Lọc Đường hoá Lọc ép Cô đặc chân không
Bã lọc Dịch thải Sấy Nghiền Bao gói Bao bì
1m3 canh trường thu lượng acid từ 7.5kg trở lên.
Lọc:
Mục đích: lọc bỏ hết micelle.
Dung dịch lên men chứa hỗn hợp acid citric, oxalic, gluconic,… cùng với đường sót. Tách acid khỏi dịch lên men:
Tăng nhiệt độ dịch lên men: 60-65oC
Trung hòa với nước vôi, điều chỉnh pH = 6.8-7.5
Lượng dung dịch và nồng độ Ca(OH)2 tính theo lượng tương đương của acid citric có trong dịch dứa. Xảy ra các phản ứng: 2C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 + 6H2O Citrate canxi 2C6H12O7 + Ca(OH)2 = Ca(C6H11O7)2 + 2H2O Gluconat canxi C2H2O4 + Ca(OH)2 = CaC2H4 + 2H2O Oxalate canxi Lọc và rửa bã thu muối canxi kết tủa.
Acid hóa:
Dùng H2SO4 36oBe vừa đủ, đun sôi 30 phút và để yên trong 3h. Phản ứng chỉ hòa tan citrate canxi:
Ca3(C6H5O7)2 + 3H2SO4 = 2C6HO7 + 3CaSO4
Lọc bỏ CaSO4 và Oxalate canxi.
Cô đặc:
Cô đặc dung dịch qua lọc chân không đến nồng độ 40oBe.
Để yên kết tinh trong 3-5 ngày. Phân li bằng máy li tâm, được acid citric tinh thể. Acid citric thu được còn lẫn tạp chất, cần tinh chế bằng nước sạch và than hoạt tính để có acid tinh khiết.
4. Các hướng sử dụng phế liệu trong chế biến táo:a. Sản xuất pectin: a. Sản xuất pectin:
Quy trình công nghệ:
Giải thích quy trình:
Bã táo tươi đem nghiền nhỏ đến kích thước vụn không quá 5mm, rồi sấy đến độ ẩm 8–10% (nhiệt độ sấy 80 – 100oC) bã khô sau đó đem nghiền nhỏ đến kích thước vụn 2 – 3 mm và để làm tơi cục. Tiếp theo bã được cho vào nồi trích ly bằng nước đã được acid hóa bằng H2SO3 đến pH = 2.5 – 3.5 với tỷ lệ bã táo : nước = 1:2,6. Nhiệt độ trích ly là 85 – 92oC trong 1 giờ. Lọc ép lấy dịch trích ly.
Dịch trích ly có chứa pectin, đường và các polysaccharide, vì vậy phải đem thủy phân bằng