CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT 3.1 Enzyme sử dụng trong sản xuất nước tương [3, 7]
3.3.2.1 Quá trình xay
+ Mục đích: Quá trình này có mục đích làm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt làm tăng hiệu quả quá trình cấy mốc ,quá trình thủy phân nhanh chóng và hiệu quả hơn. Hấp Làm nguội Cấy mốc Mốc Nuôi mốc Thủy phân Nước Ủ Lọc thô Nước,muối Thanh trùng Chất bảo quản, màu, acid citric. Lắng Phối trộn Chất bảo quản,
nước, muối, gia vị
Thanh trùng Lắng thành phẩm Lọc tinh Rót chai Dán nhãn Thàn h phẩm
+ Biến đổi: Cấu trúc bánh dầu bị phá vỡ tạo ra những hạt có kích thước nhỏ hơn.
+ Phương pháp thực hiện: Cho từ từ bánh dầu vào mấy nghiền sao cho hạt có kích thước từ khoảng 1 - 2mm.
+ Thiết bị: máy nghiền búa có rôto quay một chiều.
Hình 3.1. Thiết bị xay
1- Phễu tiếp liệu; 2- Chêm; 3- Bánh răng; 4- Trục quay; 5- Búa; 6- Đầu ra; 7- Lỗ sàng. sàng.
Cấu tạo: Thiết bị được làm bằng kim loại, phía trên là phễu tiếp liệu, các bộ phận chính của máy nghiền búa bao gồm rôtô có các búa được gá lắp theo hướng tâm.
Nhiệm vụ: là qúa trình biến các bánh dầu thành những hạt nhỏ mịn đạt kết qủa mong muốn dưới tác dụng của lực va đập.
Nguyên lý hoạt động: Trong thời gian quay của rôto dưới tác dụng của các búa, nguyên liệu từ phễu tiếp liệu rơi vào các búa bị phá huỷ thành những mảnh vụn. Khi va đập với tấm sắt các mảnh vụn lại nẩy lên và một lần nữa lại rơi vào búa làm cho kích thước của hạt nhỏ mịn và ra ngoài qua lỗ sàng.
Vệ sinh bên trong, bên ngoài kể cả khu vực xung quanh máy. Kiểm tra cầu dao chính, công tắc điện.
Kiểm tra nguyên liệu cho vào máy.
Chuẩn bị bao sạch buộc hai đầu miệng hứng của máy và chậu đựng bao. - Vận hành máy:
Đóng cầu dao chính, bật công tắc cho máy chạy.
Đổ nguyên liệu vào phễu nạp, gạt nguyên liệu xuống từ từ, rồi nguyên liệu ra bao đựng trong chậu.
Chạy cho đầy bột tắt máy, mở miệng bao hứng bã đậu nành ra chậu, cứ thế làm lại như trên cho tới khi hết nguyên liệu .
- Vệ sinh máy sau khi ngưng vận hành:
Sau khi xay hết nguyên liệu, tắt máy đem chậu ra ngoài, tháo bao đem giặt sạch.
Bật máy đổ nước sạch vào phễu nạp, cho trục búa xoay đều, rửa thật sạch. Tắt công tắc, ngắt cầu dao sau khi rửa xong.
Vệ sinh bên ngoài và khu vực bên trong.
3.3.2.2 Phối trộn
+ Mục đích: Làm tăng độ ẩm, trương nở bánh dầu, tạo điều kiện cho quá trình cấy mốc.
+ Các biến đổi xảy ra:
• Vật lý: Làm thay đổi khối lượng của hạt.
• Hóa lý: Một số chất hòa tan vào nước và một số chất ở trong nước ngấm vào hạt.
• Hóa học: Giảm một số thành phần hòa tan trong nước như vitamin, khoáng, do bị oxy hóa.
+ Phương pháp thưc hiện: Nguyên liệu được đưa vào máy trộn, sau đó nước được cho vào với một tỉ lệ nhất định. Khi máy trộn hoạt động, nguyên liệu sẽ được trộn đều với nước làm cho các hạt hút ẩm và trương nở đều.
Hình 3.2. Thiết bị phối trộn
1- Puli hoạt động; 2- Hệ truyền động, bánh răng; 3- Cánh khuấy; 4- Thân máy; 5- Trục khuấy; 6- Khớp nối trục. Trục khuấy; 6- Khớp nối trục.
Nhiệm vụ: Trộn đều nguyên liệu với nước, làm tăng độ ẩm cho hạt, chuẩn bị cho quá trình hấp tiếp theo.
Nguyên lý hoạt động: Kiểm tra máy, mở nắp cho các thành phần cần phối trộn vào, mở công tắc cho cánh khuấy hoạt động trộn đều các thành phần với tốc độ 60-120 vòng /phút. Khoảng 3-5 phút thì công tắt máy xem nguyên liệu đã trộn đều, độ ẩm đạt yêu cầu hay chưa, nếu đã đạt yêu cầu kĩ thuật thì đưa ra thau chuẩn bị cho máy ép viên. Máy trộn thô trang bị động cơ điện công suất 2HP, tốc độ 1450 vòng /phút. Năng suất trộn là 120 kg /giờ.
Quy trình vận hành - Các bước chuẩn bị:
Vệ sinh bên trong và bên ngoài máy, khu vực xung quanh máy. Kiểm ta cầu dao chính, công tắc máy ON /OF.
Chuẩn bị các nguyên liệu vào máy.
Đóng cầu dao chính.
Đổ nguyên liệu vào máy trộn, bật công tắc máy chạy.
Trong khi máy chạy, đổ các nguyên liệu vào máng trộn để máy trộn đều. Đóng công tắc máy trộn, bật công tắc máy chạy.
Trong khi máy chạy, đổ các nguyên liệu vào máng trộn để máy trộn đều. Đóng công tắc máy, lấy nguyên liệu ở máng trộn đổ ra thau.
- Vệ sinh máy sau khi ngưng vận hành:
Khi hết sử dụng máy trộn, đóng cầu dao chính. Vệ sinh bên trong và bên ngoài máy.
Dọn dẹp và vệ sinh khu vực xung quanh máy.
3.3.2.3 Hấp
+ Mục đích: Khai thác các chất dinh dưỡng có trong hạt đậu nành, tiêu diệt các vi sinh vật.
+ Các biến đổi trong quá trình hấp:
• Vật lý: Thay đổi cấu trúc hạt tinh bột và protein, nguyên liệu mềm hơn. • Hóa học: Làm chín tinh bột, làm protein bị biến tính sơ bộ thành những chất mà vi sinh vật có thể sử dụng được.
• Sinh học: Quá trình này cũng tiêu diệt vi sinh vật bám trên bề mặt nguyên liệu làm cho mốc phát triển thuận lợi.
+ Phương pháp thực hiện và thông số kỹ thuật:
Trong quá trình hấp cần chú ý đến yếu tố nhiệt độ và thời gian hấp.
Nguyên liệu phải hấp với thời gian như thế nào để có lượng nước thích hợp. Thông thường thời gian hấp của quá trình này là 1000C trong khoảng thời gian 45–60 phút.
Hình 3.3. Thiết bị hấp
Cấu tạo: thiết bị là dạng nồi hình chữ nhật làm bằng thép không rỉ bên trong có chứa các khay để chứa nguyên liệu để đưa vào hấp.
Nhiệm vụ: làm chín bã đậu để thuận lợi cho quá trình nuôi mốc và thủy phân.
Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu sẽ được cho vào khay và đưa vào máy hấp. Sau đó sẻ mỏ vang cho hơi vào thiết bi. Nhiệt độ hấp là 100oC, thời gian 1 giờ đối với 100 kg bã dậu, áp suất là 1÷1.5 kg/cm2.
3.3.2.4 Làm nguội
+ Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình phối trộn. + Các biến đổi
• Vật lý: Nguyên liệu rời ra, nhiệt độ khối nguyên liệu giảm. • Hóa lý: Có sự bay hơi nước trên bề mặt hạt.
+ Phương pháp thực hiện và thông số kỹ thuật: Nguyên liệu đã hấp được trãi trên các mặt sàng bằng gỗ, để nguội tự nhiên trong phòng kín, hạ nhiệt độ xuống 40-500C. Quá trình này còn làm tăng hàm lượng O2 giúp cho quá trình nuôi mốc sau này được tốt hơn.
3.3.2.5 Cấy mốc
+ Mục đích: Mốc là cơ sở để sản xuất nước tương lên men, chất lượng mốc ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và hiệu suất sử dụng nguyên liệu.
+ Các biến đổi: Chủng vi sinh vật để sản xuất nước tương lên men là nấm mốc Asp.oryzae, nấm mốc này có màu vàng nên người ta quen gọi là mốc vàng. Mốc này có hoạt tính cho protease có hoạt lực cao, không độc tố, được phép dùng trong công nghệ thực phẩm.
Ngoài ra trong quá trình lên men còn có dùng một số vi khuẩn và nấm men để thủy phân tạo hương vị màu sắc đặc trưng cho sản phẩm. Như vi khuẩn
Pediococcus soyae và các nấm men Saccharomyces rouxii và Torulopsis.
+ Phương pháp thực hiện: trộn đều khô đậu với bột mì đã được rang sẵn. Sau đó mới cấy mốc Aspergillus oryzae với lượng mốc 0,5 ÷ 1% so với nguyên liệu. Tiến hành trải đều trên mành thành lớp dày 1,5 ÷ 2,5cm, sau đó đưa vào phòng nuôi mốc để tạo điều kiện thích hợp cho mốc phát triển.
3.3.2.6 Nuôi mốc
+ Mục đích: Khai thác, tạo điều kiện cho mốc phát triển đều trên môi trường nuôi cấy hình thành các hệ enzyme cần thiết (đặc biệt là enzyme protease và amylase) có hoạt lực cao, có khả năng thủy phân protein và tinh bột cao.
+ Tiến hành: nuôi ở nhiệt độ 28 ÷ 320C, độ ẩm không khí là 85 ÷ 90%. + Yêu cầu: mốc mọc đều, không lẫn tạp, màu hơi vàng, xốp, không có mùi hôi.
+ Thiết bị nuôi mốc:
Hình 3.4 . Thiết bị nuôi mốc
Cấu tạo: Thiết bị nuôi mốc là những xe đẩy được xếp các khay đột lỗ nằm ngang song song với nhau.
Nhiệm vụ: Tạo điều kiện thích hợp cho nấm mốc phát triển tốt chuẩn bị cho quá trình thuỷ phân.
Phương pháp nuôi: Nuôi mốc thủ công, nguyên liệu đã được cấy mốc được dàn đều ở trên bề mặt trong của khay, người ta sử dụng các phòng tiệt trùng có các bộ điều hoà độc lập được phân bổ trên trong phòng nhằm để lấy không khí
có nhiệt độ 28 ÷ 320C, độ ẩm tương đối 85 ÷ 90%vào phòng được chăm đèn và cần được cách ly.
3.3.2.7 Thủy phân
+ Mục đích: Tạo pH thích hợp cho enzyme protease và amylase của nấm mốc hoạt động. Biến đổi sâu sắc thành phần nguyên liệu theo hướng tạo ra sản phẩm nước tương.
+ Những biến đổi trong quá trình thủy phân:
• Hóa sinh: Enzyme protease thủy phân phân tử protein thành những chất trung gian tương đối đơn giản peptid, polypeptid và cuối cùng thành các acid amin đơn giản.
Tinh bột enzyme amylase thủy phân thành đường mantose và cuối cùng thành glucose:
nH2O nH2O
2(C6H10O5 )n n(C12H22O11) 2n(C6H12O6)
• Vật lý: Nhiệt độ tăng dần trong quá trình thủy phân vì quá trình thủy phân là quá trình tỏa nhiệt. Nồng độ chất khô trong dịch tăng lên do tạo ra các hợp chất đường và các acid amin.
+ Phương pháp thực hiện và thông số kỹ thuật:
Lượng nước cho vào: Mục đích cho nước vào là để tăng nhiệt và giữ nhiệt cho sản phẩm, thúc đẩy tác dụng phân giải và cải tiến hương vị của nước tương cho phù hợp. Vì nếu nước quá ít sẽ làm cho nước tương có màu đậm và nếu nhiều thì thời gian lên men sẽ lâu hơn. Thường nước trộn vào khoảng 40 - 50% so với nguyên liệu tương đương với 60 – 70% so với mốc. Nguyên liệu sau khi đã ủ xong, làm tơi, để ủ đống cho tới khi nhiệt độ đạt 37 – 450C thì bắt đầu cho nước vào. Khi cho nước vào lên dùng nước có nhiệt độ 600C.
Ngoài ra để nâng cao hiệu suất cho thủy phân và vi sinh vật tạo hương thì người ta còn bổ sung thêm enzyme protease một lượng thích hợp.
Tiến hành thủy phân ở thiết bị thủy phân có cánh khuấy, nhiệt độ thủy phân là 540C và thời gian thủy phân là 24 giờ.
trình cắt đứt liên kết α-1,4-glucosid trong mạch polypeptide để tạo thành maltose và dextrin. Enzyme này có khả năng chuyển 80 ÷ 82% tinh bột thành đường maltose.
- Thủy phân protein: enzyme protease xúc tác sự thủy phân các liên kết peptid trong phân tử protein thành các hợp chất bậc thấp.
+ Thiết bị thủy phân:
Hình 3.5. Thiết bị thủy phân
1- Giá đỡ động cơ; 2- Bộ giảm tốc; 3- Cánh khuấy; 4- Nắp thiết bị; 5- Thân thiết bị; 6- Van tháo liệu; 7- Chân thiết bị. 6- Van tháo liệu; 7- Chân thiết bị.
Cấu tạo: hình trụ được làm bằng inox, phía trên có nắp để nhập nguyên liệu vào thủy phân. Thiết bị có gắn thêm động cơ bên ngoài để điều khiển làm cho cánh khuấy quay. Dưới đáy thiết bị có van xả để tháo nguyên liệu sau khi hết thời gian thủy phân.
Nhiệm vụ: Cánh khuấy quay nhằm đánh tơi, trộn đều nguyên liệu trong quá trình thủy phân tạo điều kiện thích hợp cho nấm mốc thủy phân tinh bột và protein.
Nguyên lý hoạt động: Vệ sinh thiết bị trước, sau đó mở nắp thiết bị cho nguyên liệu sau lên mốc vào, cho thêm một lượng nước muối đã được tính toán trước. Đóng nắp thiết bị lại và vận hành thiết bị. Bật cầu dao điện để động cơ
hoạt động làm cho cánh khuấy quay, khi quay cánh khuấy sẽ đánh tơi nguyên liệu đồng thời sinh ra nhiệt độ cung cấp cho quá trình thủy phân. Ta tiến hành thủy phân trong 24 giờ, cánh khuấy hoạt động liên tục, nhiệt độ thủy phân khoảng 54oC. Khi quá trình thủy phân kết thúc, đóng cầu dao điện rồi mở van tháo liệu ở đáy thiết bị để tháo nguyên liệu sau thủy phân.
3.3.2.8 Ủ
+ Mục đích: thủy phân hoàn toàn tinh bột và protein, tạo hương vị và mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm.
+ Tiến hành: sau khi thủy phân xong thì bơm nguyên liệu lên các bồn lên men đặt ngoài trời, tiến hành ủ lên men trong một tháng, thỉnh thoảng có khuấy đảo.
+ Biến đổi xảy ra trong quá trình ủ lên men: trong giai đoạn này có sự xuất hiện nấm men Saccharomyces rouxii và các loại vi khuẩn tạo hương khác và cho ra các sản phẩm như rượu, các acid hữu cơ, acid béo. Các acid này sẽ tác dụng với ethanol để tạo thành este tạo nên hương vị đặc trưng cho nước tương.
+ Thiết bị: Bồn lên men.
Hình 3.6. Bồn lên men