III. Ứng dụng enzymeProtease trong công nghệ sản xuất nước mắm ngắn
2.7Giải thích quy trình
2. Ứng dụng protease trong sản xuất nước mắm ngắn ngày
2.7Giải thích quy trình
2.7.1. Rửa:
a. Mục đích: chuẩn bị
Quá trình rửa sẽ làm sạch và loại trừ các tạp chất cơ học như đất, cát, bụi và làm giảm lượng VSV.
b. Các biến đổi của nguyên liệu:
Sinh học: giảm lượng VSV
Vật lý: Loại tạp chất như cát đất bụi bám lên bề mặt con cá Các biến đổi khác không đáng kể.
c Thiết bị: Sử dụng thiết bị ngâm rửa xối tưới , dạng băng tải, có thể sử dụng rửa cá, ốc...
Cấu tạo :
- Máy được cấu tạo gồm một băng tải bằng thép không rỉ và thùng chứa nước rửa có thể tích tương đối lớn. Băng tải được chia làm 3 phần, phần nằm ngang ngập trong nước, phần nghiêng có các ống phun nước mạnh và một phần nằm ngang ở phía cao. Bên dưới băng tải phần ngập trong nước có bố trí các ống thổi khí nhận không khí từ một quạt đặt bên ngoài.
Hoạt động :
- Trong giai đoạn ngâm, nguyên liệu ở trên phần băng nằm ngang ngập trong nước, các cặn bẩn bám trên ngoài bề mặt nguyên liệu bị bong ra. Băng tải di chuyển sẽ mang nguyên liệu đi dần về phía phần băng nghiêng. Hiệu quả của quá trình ngâm được tăng cường nhờ thổi khí làm xáo trộn nước và nguyên liệu trên mặt băng, làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu và nước nên thời gian ngâm được rút ngắn. Khi nguyên liệu di chuyển đến phần nghiêng của băng, các vòi phun nước với áp suất cao đến 2-3 at sẽ rửa sạch cặn bẩn. Ở cuối quá trình rửa, nguyên liệu di chuyển đến phần nằm ngang phía trên để được làm ráo nước.
- Tùy thuộc loại nguyên liệu và mức độ bẩn, có thể điều chỉnh tốc độ di chuyển của băng chuyền cho phù hợp. Nếu nguyên liệu quá bẩn, cho băng chuyền đi chậm lại, làm tăng thời gian rửa. Ngược lại, nếu cặn bẩn bám trên ngoài nguyên liệu ít, có thể cho băng chuyền đi nhanh hơn nhằm tăng năng suất quá trình. Nước sạch từ vòi phun vào thùng ngâm sẽ bổ sung nước cho hệ thống, còn cặn bẩn được tháo ra liên tục qua van xả và nước thừa theo máng chảy tràn ra ngoài.
Hình 3.2: Máy rửa băng chuyền
2.7.2. Xử lý
Mục đích
- Xử lý cơ : xay nhỏ giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa cá với nấm mốc
- Xử lý nhiệt: đối với nguyên liệu là đầu cá,xương, do tính chất cơ cứng nên cần xử lý sơ bộ nhằm làm mềm biến tính một phần protein
Cách tiến hành
- Sau quá trình rửa tách tạp chất, nguyên liệu sẽ được đưa vào thiết bị xay cắt cá nhằm làm giảm kích thước cá trước khi phối trộn với muối.
2.7.3. Lên men:
a. Mục đích: chế biến,bảo quản.
- Chế biến: Thủy phân protein thành các acid amin nhờ hệ enzyme trong bản thân nguyên liệu cá và chế phẩm enzyme protease bổ sung để rút ngắn thời gian lên men.
- Bảo quản:dưới tác động cuả muối làm ức chế VSV gây thối , kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm
b. Cách tiến hành phối trộn: Cá sau khi xử lý nguyên liệu xong, được băng tải vận chuyển đến thiết bị phối trộn. Lúc này ta cho lượng enzyme protease vào đến lượng cần thiết, rồi để yên trong 30 phút. Quá trình phối trộn này giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và cá hơn, thúc đẩy quá trình thủy phân protein cá nhanh hơn. Sau đó trộn hỗn hợp khác theo từng bước trong khi lên men.
c. Các biến đổi của nguyên liệu:
Vật lý:
- Nồng độ muối trong cá tăng lên. Do sự dịch chuyển của các tiểu phần muối vào trong cá và sự khuếch tán của nước vào trong thịt cá.
- Trong quá trình thủy phân một số tính chất vật lý của mẫu thủy phân sẽ bị thay đổi: nhiệt độ tăng, thể tích khối chượp thay đổi, tỷ trọng khối chượp cũng thay đổi, thay đổi về màu sắc :
- Sự biến đổi về màu sắc là do 2 nguyên nhân: + Do sắc tố trong nguyên liệu tạo nên.
+ Do phản ứng của các acid amin gây nên như phản ứng tạo melanoidin, phản ứng oxy hóa…tạo màu sẫm cho sản phẩm.
Hóa lý: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Quá trình thủy phân cũng làm nên một số biến đổi về pha, như từ thịt cá rắn chuyển thành dạng huyền phù. Khi quá trình lên men kết thúc ta thu được khối chượp là dạng huyền phù.
Hóa học
- Trong quá trình chế biến nước mắm hàm lượng protein trong cá giảm xuống theo thời gian còn hàm lượng acid amin, peptide và các đạm bay hơi khác trong nước chượp đều tăng lên rõ rệt.
- Trong quá trình chế biến nước mắm có hiện tượng sinh tổng hợp một số acid amin của vi sinh vật trong chượp. Một số acid amin có chiều hướng tăng lên nhưng cũng có một số acid amin có chiều hướng giảm đi. Nguyên nhân có thể do chúng tham gia vào các phản ứng melanoidin, polyphenolamin, oxy hóa… còn khi bị phân hủy thành các sản vật thối rữa nên hàm lượng giảm đi khá nhiều.
Hóa sinh:
- Do tác dụng của hệ enzyme protease tác động vào thủy phân protein thịt cá qua các dạng trung gian như peptone, polypeptide, peptide và cuối cùng là acid amin.
Protein Peptone Polypeptid Peptid acid amin
- Vi sinh vật gây thối thì có tác dụng làm rữa nát thịt cá có khi ở ngay giai đoạn đầu hay trong quá trình chế biến, hoặc nếu không khống chế kịp thời sau khi tạo thành nước mắm cũng dễ bị thối do vi sinh vật gây nên.
phức tạp với sự tham gia của rất nhiều enzyme. Mỗi enzyme có tính đặc hiệu riêng đối với cơ chất hay vị trí tác dụng. Ví dụ như peptidase chỉ tác dụng lên mỗi liên kết peptide để thủy phân mối liên kết này.
nước , peptidase
-CO-NH- -COOH + -NH2
Sinh học:
- Biến đổi quan trọng là sự trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật
- Do nồng độ muối cao vi khuẩn gây thối hầu như ngừng hoạt động và các vi khuẩn khác cũng bị ức chế cao độ.
- Mặt khác một số vi sinh vật có khả năng tổng hợp acid amin nên có một số acid amin tăng lên trong quá trình chế biến: acid glutamic, alanin, serin, prolin, cystin, cystein…
d. Thiết bị: Nồi hai vỏ có áo điều nhiệt có cánh khuấy.
Hình 3.3 : Thiết bị lên men
Cấu tạo:
- Nồi hai vỏ có áo nhiệt để nâng nhiệt độ khối chượp luôn đạt 450C ± 20C và giữ nhiệt độ trong quá trình thủy phân . Dùng nồi dung tích 500 – 1000l.
- Thiết bị hình trụ , nắp và đáy elipse được gắn vào thân nhờ 2 mối ghép bích . Mặt trong thiết bị có lớp cao su chịu acid, chịu áp lực cao. Trên thân thiết bị có ống dẩn hơi trực tiếp vào dịch thủy phân . Trên nắp thiết bị có cửa nhập nhập liệu và đáy thiết bị có cửa tháo liệu . Bên thành thiết bị còn có cửa để dễ dàng vệ sinh và sửa chữa thiết bị .
+ Chế phẩm enzyme : 3 –5 % so với cá + Nước :4–6% so với cá
+ Thời gian : 10 – 20 ngày + Nhiệt độ :
Nhiệt độ tối thích cho enzyme hoạt động là từ 30 - 470C. Nhiệt độ càng cao quá trình phân giải thịt cá càng nhanh. Nhiệt độ 700C trở lên hầu hết các hệ enzyme trong cá mất hoạt tính. Trong quá trình thủy phân tiến hành nâng nhiệt lên từ từ lên 50- 550C, nhiệt độ này có tác dụng ức chế sự hoạt động của vi khuẩn gây thối vì lượng muối cho vào lúc đầu rất hạn chế. Chú ý nhiệt không quá 600C . Sau đó khuấy đảo, khi lượng muối cho vào nhiều hơn thì tiến hành hạ nhiệt và giữ nhiệt độ ở 450C.
- P H :
Enzyme rất nhạy cảm với độ pH của môi trường, mỗi enzyme chỉ hoạt động mạnh ở độ pH xác định. Trong quá trình phân giải có rất nhiều enzyme tham gia cho nên ta phải xem loại enzyme nào có nhiều nhất và đóng vai trò chủ yếu trong quá trình thủy phân để tạo môi trường thích hợp cho nó hoạt động.
Enzyme protease trong bản thân nguyên liệu:
Pepsin và tripsin là 2 enzyme chủ yếu.
Pepsin hoạt động tốt ở môi trường acid có pH = 1.5 - 2.2 . Môi trường muối mặn cũng như môi trường có muối MgSO4, NH4Cl… môi trường kiềm ức chế sự hoạt động của enzyme này.
Tripsin giữ vai trò quan trọng nhất hoạt động mạnh ở môi trường pH = 8-9, nồng độ muối NaCl cao tripsin cũng hoạt động được. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Enzyme tripsin phát triển tốt khi gặp môi trường có chất keo như albumin, peptone, gelatin ở nhiệt độ thích hợp. Do đó trong quá trình chế biến cần phải tạo điều kiện tốt cho enzyme này phát triển mạnh ở giai đoạn đầu. Trong điều kiện tự nhiên thì tripsin hoạt động mạnh ở giai đoạn giữa của quá trình chế biến.
Chượp chế biến bằng phương pháp tự nhiên có môi trường pH = 5.5-6.5. Khi dùng hóa chất acid hay bazơ để điều chỉnh pH môi trường thì thấy chất lượng nước mắm không bằng so với chế biến chượp tự nhiên. Qua thí nghiệm đã phát hiện được nếu điều chỉnh pH=1.5-2 thấy màu sắc của chượp đẹp nhưng tốc độ thủy phân chậm và mùi vị so với chượp chế biến bằng phương pháp tự nhiên thì kém hơn. Còn nếu giữ pH=7.5-8.5 (thích hợp cho enzyme tripsin hoạt động) thấy tốc độ thủy phân nhanh hơn nhưng đạm thối nhiều hơn và màu sắc không bằng so với chượp chế biến bằng phương pháp tự nhiên.
nào, nhưng cả hai loại enzyme chính là pepsin và tripsin đều phát triển được. Mặt khác lại có tác dụng ức chế một phần sự hoạt động của vi sinh vật. Enzyme protease trong nấm mốc: hoạt động tốt nhất ở pH= 7
Vậy pH tự nhiên của môi trường là thích hợp cho các enzyme trong cá và vi sinh vật hoạt động.
- Muối : Lượng muối cho vào cá chia làm nhiều lần. Lúc đầu cho một lượng muối hạn chế để không ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme và ức chế vi khuẩn gây thối. Sau đó lượng muối cho được tăng dần lên để khống chế lượng vi khuẩn gây thối và hệ enzyme vẫn hoạt động tốt . Khi cho đủ lượng muối cần thiết thì hạ nhiệt độ xuống 40- 45 0C. Chế độ cho muối vào như sau :
+ Sau 12-18 giờ cho 7% muối so với cá . + Sau 30- 48 giờ cho 3% muối so với cá
+ Sau 3 ngày nữa cho thêm 15 - 17 % để đủ lượng muối tổng cộng là 25 – 27 % so với cá. Hàm lượng đạm (đạm toàn phần , đạm formon và đạm amin) bắt đầu ổn định từ ngày thứ 7 . Sau 10 – 15 ngày kéo rút được nước mắm.
2.7.4. Lọc :
a. Mục đích: khai thác cấu tử hòa tan trong chượp chín.
b. Biến đổi của nguyên liệu :
Vật lý: sau khi lọc ta thu được dịch lọc và bã lọc. Một số chỉ tiêu vật lý của dịch lọc sẽ thay đổiso với huyền phù ban đầu như : tỷ trọng , độ trong.
Hóa học: quá trình lọc không gây ra những biến đổi hóa học trong huyền phù . Tuy nhiên trong điều kiện tiếp xúc với không khí thì các cấu tử trong nguyên liệu có thể bị biến đổi hoặc tương tác với nhau tạo ra một số hợp chất hóa học mới nhưng không đáng kể.
Hóa lý: phân riêng hai pha một là rắn (bã chượp) và lỏng ( dịch thủy phân). Một số cấu tử dễ bay hơi như chất mùi trong dịch lọc có thể bị tổn thất
Sinh học : quá trình lọc không gây ra biến đổi sinh học. Nhưng nếu thời gian lọc huyền phù kéo dài thì hệ vi sinh vật có sẵn trong huyền phù hoặc trong môi trường sản xuất bị nhiễm vào huyền phù sẽ phát triển. Vì vậy cần phải lọc nhanh và trong điều kiện kín.
Hóa sinh : không xảy ra.
c. Thiết bị:
Cấu tạo :Máy lọc kiểu ống tinh vi loại PG là do nhiều lỗ cứng cáp kết cấu thành thiết bị lọc, đơn vị lọc có thể đạt đến micrômét, các vật liệu có chất dính tỉ mỉ khoảng 0.5μm-100μm chỉ cần qua một lần lọc, đã đạt được hiệu quả lọc chất lỏng.
- Độ tinh chất lọc cao, phạm vi rộng, có thể thỏa mãn được yêu cầu các độ tinh chất lọc khác nhau.
- Chịu được acid, kiềm, muối và các dung môi hữu cơ, không độc, không mùi, không tróc di vật.
- Kết cấu theo hình lập đứng, chiếm diện tích đặt máy nhỏ. - Dễ dàng thao tác, lượng xử lý lớn, giá thành đầu tư thấp.
- Dùng máy nén khí hoặc “hơi nước” tái sinh bài cặn rửa trở lại, cũng có thể tái sinh lại khóa học, làm cho tuổi thọ sử dụng của tâm lọc dài hơn.
Máy lọc kiểu ống tinh vi PG ống polyetylen (PE) lỗ micrômét
Hình 3.4: Máy lọc tinh vi kiểu ống
d. Thông số công nghệ:
- Kích thước lỗ lọc: 40-80 μm - Áp suất lọc P = 3at
- Thời gian lọc t = 40 ph/mẻ 2.7.5 Cô đặc chân không:
a. Mục đích: khai thác, bảo quản
- Khai thác: quá trình cô đặc làm tách bớt nước ra khỏi nước mắm do đó làm tăng độ đạm của nước mắm thành phẩm.
- Bảo quản: quá trình cô đặc làm bay hơi nước từ nước mắm, do đó làm giảm hàm
lượng nước và làm tăng hàm lượng chất khô trong sản phẩm do đó hoạt độ của nước trong nước mắm thành phẩm cũng giảm đi, đây là yếu tố gây ức chế hệ vi sinh vật trong nước mắm, giúp kéo dài thời gian bảo quản. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Các biến đổi của nguyên liệu:
thểtích nước mắm giảm, hoạt độ của nước trong nước mắm giảm.
- Hóa học : cô đặc chân không ở nhiệt độ thấp nên hạn chế được sự biến đổi, mất mát acidamin do các phản ứng caramen, maillard.
- Hóa lý: sự chuyển pha của nước, nước tồn tại ở trạng thái lỏng trong nước mắm trước cô đặc sẽ chuyển sang trạng thái hơi và thoát ra khỏi nước mắm.
- Sinh học: một số vi sinh vật bị ức chế. c. Thiết bị: Thiết bi cô đặc chân không.
Cấu tạo: Thiết bị bao gồm các phần: Nồi cô đặc, bộ ngưng tụ sơ bộ dùng tách khí và nước. Bộ ngưng thứ hai dùng làm mát và thu hồi thành phẩm. Phần tiếp xúc nguyên liệu được chế tạo bằng thép không gỉ, máy hoàn toàn phù hợp cho việc vệ sinh, máy không bị gỉ, ăn mòn.
Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu được đưa vào khoang đun nóng. Hơi được cấp và khoang đun nóng và xảy ra hiện tượng bốc hơi. Phần hơi nước sẽ chuyển sang khoang ngưng, sau đó được làm mát và ngưng tụ. Quá trình bốc hơi sẽ làm cho nguyên liệu dần dần được cô đặc.
Hình 3.5: Thiết bị cô đặc chân không
d. Thông số công nghệ
- Dung tích: tùy chọn: 200-500-700-1000-2000 (lít)
- Năng suất bay hơi tương ứng: 60-100-130-150-350 (kg/h) - Áp lực hơi: <0.1MPa
- Độ chân không: 0.06 MPa 2.7.6. Bổ sung hương:
Nước mắm sản xuất theo phương pháp ngắn ngày cho hương vị không tốt, để khắc phục điều này pha với nước mắm có hương vị tốt.
a. Mục đích : hoàn thiện. tạo hương vị đặc trưng cho nước mắm thành phẩm.
b. Phương pháp thực hiệ n: sử dụng chượp chín được làm từ cá nục, có hương thơm, đã rút nước mắm cốt. Lấy nước mắm cốt( ngắn ngày) đem trộn trong bã. Khi thấy nước lù
chảy ra đạt độ trong thì bắt đầu lấy nước thứ nhất, rồi tiếp tục lấy nước chan khác lấy nước thứ 2 và thứ 3. Lưu ý rằng nước chan này được đi qua nhiều bã chượp chín liên hoàn nhằm mục đích nâng cao thêm độ đạm cho sản phẩm, đồng thời khi rút ở mỗi bể phải lưu lại một lượng nước, không nên rút cạn.
c. Các biến đổi trên nguyên liệu :
Hóa học: nồng độ cấu tử hương trong nước mắm tăng lên.