Đề tài Sản xuất cải muối chua

Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 1 I- Nguyên liệu 1. Cải bẹ - Tên tiếng Anh là: mustard green, mustard cabbage, Chinese mustard green - Tên khoa học: Brassica juncea (thuộc loài: Brassica juncea, giống: Brassica) 1.1 Thành phần hóa học Thành phần hóa học của cải luôn thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố : giống, điều kiện gieo trồng, mức độ chín, quá trình thu hoạch, vận chuyển và bảo quản. Nói chung, thành phần của cải gồm các chất khác nhau như : nước, gluxit (đường, tinh bột, xenluloza, pectin, chất chát, chất màu, các axit hữu cơ, các chất chứa nitơ trong đó kể cả protein, các chất khô, các vitamin, các enzyme và khoáng chất …) Thành phần hóa học của cải bẹ (% khối lượng): Nước : 91 Protid : 1,6 Glucid : 4,5 Cellulose : 1,4 Tro : 1,1 a) Nước Nước trong cải nguyên liệu chiếm tỉ lệ rất lớn dao động khoảng 68%-96% khối lượng. Nước ở hai dạng: nước tự do và nước liên kết. * Nước tự do: là loại nước thường chứa trong tế bào, là dung môi hòa tan các chất như : đường, axit hữu cơ, muối khoáng. Lượng nước tự do trong cải nhiều hơn lượng nước liên kết * Nước liên kết: chiếm không quá 6% khối lượng , là thành phần nước tham gia vào các thành phần keo của hệ mixen và đồng thời là lượng nước chứa các ion hoặc phân tử của các chất hòa tan. Thành phần của nước là chỉ tiêu quan trọng trong việc bảo quản nguyên liệu, thời gian và khả năng bảo quản của nguyên liệu phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng nước vì nó là dung môi hòa tan các chất hữu cơ, chất khoáng và cũng là chất tham gia vào quá trình xảy ra trong rau củ. Hàm lượng nước mất từ 5%-7% thì rau bị héo, đồng thời ảnh hưởng đến quá trình co nguyên sinh, phá vỡ sự trao đổi chất bình thường trong các tế bào, mặt khác nó còn kích thích sự hoạt động của các men ở trong rau củ. Quá trình bốc hơi phụ thuộc vào trạng thái nước ở trong tế bào của chúng. Thành phần nước cũng là chỉ tiêu quan trọng trong giai đoạn cắt nhỏ nguyên liệu chuẩn bị cho quá trình muối chua, lượng nước càng nhiều làm nguyên liệu càng dễ gãy nát, thất thoát dịch bào gây tổn thất đường - nguyên liệu cho quá trình lên men. Chính vì vậy cần phải có giai đoạn làm héo nguyên liệu để giảm hàm lượng nước trước khi cắt nhỏ. b) Gluxit Là thành phần chủ yếu trong hàm lượng chất khô của rau cải ( cũng như các loại rau), gluxit là nguồn dự trữ năng lượng cho các quá trình sống của rau quả tươi khi Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 2 bảo quản. Vì lượng chất khô trong rau không nhiều nên lượng glluxit cũng không nhiều(4,5% lượng chất khô), độ sinh năng lượng của rau không lớn lắm ( 100g rau cho 25-40kcal). Mặc khác, gluxit còn là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng sản phẩm rau, trong thành phần của rau có các loại gluxit khác nhau như : đường, tinh bột, xenluloza, hemixenluloza và các chất kha ùc như : inulin…  Đường Trong rau hàm lượng đường từ 0.8-12% lượng gluxit. Khi nghiên cứu đường trong rau ta cần chú ý đến các loại đường tự do quan trọng sau: D.fructoza, D.glucoza, saccaroza. - Glucoza : là loại đường tương đối phổ biến trong các loại rau, chúng thường ở dạng tự do, ngoài ra nó còn ở dạng liên kết trong các phân tử gluxit phức tạp, trong thành phần phân tử saccaroza, pectin, tinh bột, xenluloza, hemixemluloza và một số hợp chất khác. - Fructoza : cũng có nhiều trong rau ở dạng tự do hoặc ở cùng glucoza. Đối với cơ thể thì fructoza dễ tiêu hóa hơn glucoza vì fructoza dễ thấm vào máu hơn. Đôi khi chúng ta còn thấy các gốc của phân tử fructoza có thành phần của phân tử polysaccarit inulin và saccaroza. - Saccaroza : với tác dụng của enzyme invectaza ở dạ dày, đường saccaroxza dễ bị thủy phân thành glucoza và fructoza. Nhìn chung trong rau các loại hàm lượng đường saccaroza nhiều hơn ở các loại quả.  Xenluloza Chủ yếu là ở vỏ làm nhiệm vụ cấu tạo nên màng tế bào và bảo vệ cho rau củ. Xenluloza không tan trong nước và các dung môi khác. Khi đun nóng với acid vô cơ thì xenluloza thủy phân thành glucoza, xenluloza làm tăng độ rắn chắc cho nguyên liệu. Hàm lượng xenluloza chiếm khoảng 0.5-2% thay đổi tùy theo các loại rau, hàm lượng xenluloza có ảnh hưởng đến mùi vị, trạng thái và độ tiêu hóa của rau củ : loại có ít xenluloza thì dễ tiêu hóa hơm, có mùi vị thơm ngon; loại có nhiều xenluloza thì rắn và khó tiêu hóa vì xenluloza trong cơ thể người không thể tiêu hóa được, nhưng với một lượng ít sẽ có tác dụng co thắt ruột, thuận lợi cho tiêu hóa. Xenluloza không phải là chất dinh dưỡng đối với cơ thể chúng ta nhưng cũng cần một lượng ít để giúp bài tiết dễ dàng. Xenluloza có ảnh hưởng đáng kể trong bảo quản, chống va chạm cơ học vì tính bean vững của nó che chở cho rau củ khỏi bị dập nát. Trong bảo quản xenluloza không bị biến đổi gì. Tuy nhiên, khi bảo quản bắp cải, xenluloza bị giảm đi (có thể do bị thủy phân). Lượng xenluloza trong rau là 0.2- 2.8% tùy giống và loại rau (cà, bắp cải, rau cần có 1.5%, măng 3%) cũng có khi cao hơn ( dưa chuột 4-5%). Thành phần của xenluloza trong cải bẹ là 1,4%.(chất xơ)  Hemixenluloza: Là polusaccarit cao phân tử cùng với xenluloza tạo màng tế bào thực vật. Các hexozan như galactan, mangan và các pentozan như araban, xilan thuộc nhóm Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 3 hemixenluloza khi thủy phân cho đường. Phần lớn hemixenluloza không tan trong nước trừ một số pentozan. c) Các chất pectin Trong rau củ có các hợp chất cao phân tử gần giống gluxit, chúng là pectin. Trong pectin gồm có : protopectin, pectin và acid pectin, các chất này khác nhau về cấu tạo phân tử và tính chất hóa học.  Protopectin Có ở lớp ngoài màng tế bào, đồng thời ở khoảng gian bào chúng tạo thành những bản mỏng gắn liền các màng tế bào lại với nhau. Propectin không hòa tan trong nước, chúng làm cho các củ quả chưa chin rắn lại. Sự thủy phân protopectin dưới tác dụng của men protopectinaza tùy theo mức độ chin của rau củ mà protopectin chuyển thành pectin hòa tan làm yếu sự liên hệ giữa các tế bào dẫn đến rau củ bị mềm. Khi đun nóng dưới tác dụng của axit, kiềm thì trở thành pectin hòa tan.  Pectin Là sản phẩm phân giải của protopectin, pectin có trong quả chin nhiều hơn ở rau. Pectin dễ tan trong nước lạnh và có ở dịch tế bào ở rau quả, đóng vai trò quan trọng trong trao đổi nước của sự chuyển hóa các chất và trong quá trình chin. Dưới tác dụng của kiềm loãng hoặc men pectinaza, pectin thủy phân tạo thành rượu metylic và các chất keo đông tụ có tính axit gọi là axit pectin, ở trong sản phẩm thủy phân của pectin thường có đường (arabimoza, galactoza ) và axid citric, axid acetic là sản phẩm phân giải axit pectic. Trong thành phần của rau quả các chất pectin không nhiều, khoảng 1-1.5% ( trong cà rốt và bí đỏ 2.5%), Trong quá trình lớn lên và chin của rau củ, hàm lượng pectin luôn biến đổi, cao nhất khi chin tới, sau đó bị giảm đi vì bị demetoxin và depolime hóa. d) Các axit hữu cơ. Ở rau quả thường có pH < 7 nghĩa là chúng có môi trường axit. Đối với các loại rau có pH 5.5 ( thuộc loại không chua). Trong các loại rau thường có các loại axit hữu cơ sau: acid malic, acid acetic, acid lactic và hàm lượng không lớn lắm các acid khác: acid formic, xalixilic, sucinic , benzoic. Acid acetic và acid lactic thường có nhiều trong một số rau củ bị sâu bệnh, hoặc bị vi sinh vật phá hoại. e) Protein Hàm lượng protein trong rau không lớn 1.6%,chủ yếu là các protein không hoàn hảo, thiếu các axit amin không thay thế. Hàm lượng protein trong nguyên liệu không ảnh hưởng đến quy trình công nghệ nhưng cũng làm tăng giá trị dinh dưỡng trong sản phẩm. f) Vitamin Trong rau cải lượng vitamin cũng không được phong phú, chủ yếu là vitamin C, B1, B2, B3. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 4 Rau quả là nguồn cung cấp vitamin C chủ yếu,có hai dạng chủ yếu: dạng khử là axit L.ascorbic tự do và dạng oxy hóa là axit dehidroascorbic, hai dạng này có thể chuyển hóa thuận nghịch. Vitamins Đơn vị % trong 100g Vitamin C, total ascorbic acid mg 70.0 Thiamin mg 0.080 Riboflavin mg 0.110 Niacin mg 0.800 Bảng 1: Hàm lượng các vitamin trong 100g nguyên liệu Trong một số loại rau ( bắp cải, súp lơ…) còn gặp một dạng thứ 3 của axit ascorbic là dạng liên kết với protein gọi là ascobigen chứa nhiều trong các phần búp và rau non. Khi thủy phân một cách than trọng, từ ascorbigen có thể thu được vitamin C cho nên trong một số rau nấu chin ( bắp cải ) hàm lượng vitamin C khi xác định có thể không giảm hoặc lại tăng so với rau tươi. Vitamin C trong sản phẩm phân bố không đều, ví dụ trong lõi bắp cải hàm lượng vitamin C gấp đôi ở lá bẹ. Hàm lượng vitamin C trong nguyên liệu khá cao và được bảo vệ tốt trong môi trường axit khi muối chua nên trong sản phẩm vẫn còn khá nhiều vitamin C. g) Chất khoáng Trong rau củ chất khoáng một phần ở dạng muối của các axit hưu cơ và vô cơ như các sunfat, photphat, silicat… và một phần ở trong thành phần của các hợp chất cao phân tử ở dạng các nguyên tố (ví dụn như Mg trong phân tử clorofin, lưu huỳnh và photpho trong thành phần của protit ) Tổng các chất khoáng được xác định theo hàm lượng tro còn lại sau khi đốt một lượng rau củ nhất định. Tro của rau củ có phản ứng kiềm, độ kiềm của tro là hàm lượng ml dung dịch acid 0.1N dùng để trung hòa 1g tro. Hàm lượng tro của cải bẹ là :1.1% trong đó thành phần các chất có trong bảng dưới đây. Minerals Đơn vị % trong 100g Calcium, Ca mg 103 Iron, Fe mg 1.46 Magnesium, Mg mg 32 Phosphorus, P mg 43 Potassium, K mg 354 Sodium, Na mg 25 Zinc, Zn mg 0.20 Copper, Cu mg 0.147 Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 5 Manganese, Mn mg 0.480 Selenium, Se mcg 0.9 Bảng 2: Hàm lượng các chất khoáng trong 100g nguyên liệu 1.2 Tính chất của cải bẹ. Tính chất vật lý của cải bẹ phụ thuộc vào giống, loại, chế độ chăm bón và thời điểm thu hoạch của rau. * Điều kiện chăm sóc: nhóm cây này thuộc loại cây ưa lạnh, thời gian sinh trưởng dài (120-150 ngày). * Khối lượng: cây phát triển mạnh và trọng lượng có thể đạt tới 3-4 kg * Màu sắc : lúc còn xanh màu của rau chủ yếu được quyết định bởi màu của clorofin. Trong quá trình muối lượng clorofin bị phân hủy và thay vào đó là màu thật của sản phẩm. Màu này được quyết định chủ yếu bởi hàm lượng beta carotene, lutein, và zeaxanthin. Thường thì sản phẩm có màu vàng.Hàm lượng các chất này trong nguyên liệu theo bảng sau: Các chất màu Đơn vị Hàm lượng Carotene, beta mcg 6300 Lutein + zeaxanthin mcg 9900 Bảng 3 : thành phần các chất màu trong 100g nguyên liệu * Độ giòn: độ giòn của nguyên liệu phụ thuộc và thành phần của protopectin trong nguyên liệu. 1.3. Tính chất công nghệ Muối chua là một phương pháp lên men truyền thống, nó được sử dụng để kéo dài thời gian bảo quản của rau quả, cũng là để làm nên một món ăn mới. Phương pháp này sử dụng đường có sẵn trong nguyên liệu để chuyển hóa thành axit lactic nhờ vi khuẩn lactic. Phương pháp này có thể dùng với nhiều nguồn nguyên liệu, nhưng nguyên liệu cải bẹ được sử dụng phổ biến và rộng rãi ở Việt Nam nhất. Đơn giản vì nguồn nguyên liệu này khá phong phú, lại dễ trồng ở nhiều vùng miền, rẻ tiền. 1.4. Tiêu chuẩn chọn nguyên liệu. Nên dùng loại nguyên liệu cải bẹ có hàm lượng đường cao, và mô lá không quá giòn để sản phẩm đỡ gãy nát.  Yêu cầu đối với nguyên liệu: - Không nên dùng bắp cải quá non, quá già hoặc bị sâu bệnh. - Cải bẹ tươi được lưu trữ vài ngày để hơi héo, khi cắt nhỏ đỡ gãy nát. - Phải cắt bỏ những lá xanh và lá có khuyết tật trước khi tiến hành muối. 2. Nguyên liệu phụ 2.1. Củ hành tím Tên khoa học: Allium schoenoprasum Củ hành tím được bổ sung vào quá trình lên men trong muối chua nhằm mục đích: - Hồn thiện: Làm tăng hương vị cho sản phẩm. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 6 - Bảo quản: do hành tím được cho là cĩ chất kháng sinh cĩ tác dụng bảo quản sản phẩm. Trong thành phần của nĩ cĩ chứa chất alliin bản chất là một sulfoxide nĩ là một dẫn xuất của amino acid cysteine. Khi hành bị cắt và làm nát thì enzyme alliinase sẽ làm biến đổi alliin thành allicin, một chất kháng sinh. 2.2. Tỏi Danh pháp khoa học: Allium sativum Trong tỏi cĩ chứa iod và tinh dầu (100kg tỏi chứa 60÷200g tinh dầu). Thành phần chủ yếu của tinh dầu tỏi là allycin, allicin là một chất kháng sinh cĩ tác dụng diệt vi khuẩn rất mạnh. Trong tỏi tươi khơng cĩ allycin mà chỉ chứa allyn (một acid amin). Do tác dụng của enzym alynase cĩ sẵn trong tỏi nên khi bảo quản sẽ cho ra allycin. Allycin với nồng độ 1/8500÷1/125000 đủ sức ức chế sự sinh trưởng của các vi khuẩn Staphylococcus, thương hàn, tả, lị, bạch hầu,… Vì vậy bổ sung tỏi với mục đích: - Bảo quản: ức chế sự sinh trưởng của các vi sinh vật cĩ hại - Hồn thiện: là một gia vị làm tăng hương vị cho sản phẩm. Bảng 4. Thành phần chất dinh dưỡng trong 100g phần ăn được của tỏi 2.3. Ớt Danh pháp khoa học: Capaicumonimumlin Chất gây cay chủ yếu trong ớt là capcaisin (0,5÷0,2%). Capcaisin là một alcaloid, phần lớn tập trung ở biểu bì của giá nỗn. Chất này với nồng độ 1/100.000 vẫn cịn gây cay và khơng bị biến đổi trong mơi trường kiềm. Ngồi ra trong ớt cịn cĩ capcisin Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 7 0,01÷0,18%) xuất hiện khi quả chín, cĩ trạng thái dầu lỏng và là hoạt chất gây đỏ nĩng. Trong ớt cịn cĩ những chất khác như: capsantin là chất màu cĩ tinh thể thuộc loại caroten, vitamin B1, vitamin B2, vitamin C (0,80÷1,08%), acid citric, acid malic,… Mục đích hồn thiện: tăng hương vị cho sản phẩm 2.4. Muối ăn (NaCl) Muối ăn cĩ tính sát trùng nhẹ, ức chế một số vi sinh vật nhưng khơng diệt được vi sinh vật ưa muối. Muối ăn gĩp phần vào việc tạo vị cho sản phẩm. Trong sản phẩm rau muối chua, muối ăn cĩ tác dụng chủ yếu là gây ra hiện tượng co nguyên sinh ở tế bào rau làm dịch bào trong rau tiết ra. Trong dịch bào cĩ chứa đường và các chất dinh dưỡng khác sẽ tạo điều kiện tốt cho vi khuẩn lactic hoạt động và phát triển tạo sự lên men tốt, làm sản phẩm đạt chất lượng cao. Vì vậy việc bổ sung NaCl với mục đích: bảo quản, hồn thiện, khai thác. Thành phần chủ yếu của muối ăn là NaCl, ngồi ra cịn cĩ những tạp chất như các chất khống khơng tan, các ion Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+. Lượng nước trong muối ăn thay đổi rất nhiều, nếu độ ẩm khơng khí lớn hơn 75% thì muối ăn hút nước nhiều. Trong muối ăn cĩ nhiều CaCl2, MgCl2. Độ hịa tan của hai muối này lớn hơn độ hịa tan của NaCl rất nhiều. Khi nhiệt độ tăng thì độ hịa tan của hai muối này rất cao. Do đĩ, nếu hàm lượng của hai muối này chiếm tỉ lệ cao trong muối ăn thì sẽ làm giảm đáng kể độ hịa tan của muối NaCl. Nếu như trong muối ăn cĩ từ 0,15÷0,18 % muối CaCl2, MgCl2 thì muối ăn sẽ cĩ vị đắng. Tiêu chuẩn muối ăn : sử dụng trong sản phẩm là hàm lượng Ca2+, Mg2+ khơng vượt quá 0,7% (Ca2+ = 0,6% và Mg2+ = 0,1%). 2.5. Đường Đường được sản xuất từ củ cải đường hoặc từ mía đường. Ở nước ta là một nước nhiệt đới nên đường được sản xuất từ cây mía. Trong quá trình muối chua đường cĩ tác dụng sau: - Hồn thiện: Tạo hương vị hài hịa cho sản phẩm. - Bảo quản: Kìm hãm một số vi sinh vật cĩ hại. - Chuẩn bị: Là mơi trường tốt cho nấm men và vi khuẩn phát triển. Đường cĩ thành phần chủ yếu là saccharose, cĩ cấu tạo phân tử là C12H22O11 Đường cĩ dạng tinh thể màu trắng, rất dể tan trong nước với tỉ lệ nước:đường là 1:2. Đường khơng tan trong dung mơi hữu cơ. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 8 Bảng 5. Chỉ tiêu về đường saccharose sử dụng trong sản xuất II- Vi Sinh Vật 1 Vi khuẩn 1.1 Nhĩm vi khuẩn lactic a. Đặc tính chung - Những vi khuẩn gây lên men lactic được gọi là vi khuẩn lactic. Chúng cĩ thể lên men được các đường monosaccharid, đường disaccharid, protein tan, pepton và acid. Nhưng khơng lên men được tinh bột và các polisaccharid khác. Vi khuẩn lên men lactic được Pasteur tìm ra từ sữa bị chua. Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae, thường cĩ dạng hình cầu (hoặc ovan) và hình que. Được xếp vào 4 nhĩm: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc. Đây là những trực khuẩn hoặc cầu khuẩn khơng tạo bào tử. Tất cả vi khuẩn lactic đều khơng chuyển động, gram dương, hơ hấp yếm khí. Đường kính của các dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5÷1,5µm. Các tế bào hình cầu xếp thành cặp hoặc hình chuỗi cĩ chiều dài khác nhau. Kích thước tế bào trực khuẩn lactic từ 1÷8µm. Trực khuẩn đứng riêng rẻ hoặc kết thành chuỗi. Các lồi vi khuẩn lactic cĩ khả năng rất khác nhau khi tạo thành acid lactic trong mơi trường, và sức chịu acid (hay độ bền acid) cũng rất khác nhau. Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid lactic cao hơn (khoảng 2÷3%) liên cầu khuẩn (khoảng 1%). Các trực khuẩn này cĩ thể phát triển ở pH 3,8÷4 (cầu khuẩn khơng thể phát triển được ở mơi trường này), hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn ở vùng pH 5,5÷6. Nhiệt độ sinh trưởng tối thích của vi khuẩn lactic ưa ấm là 25÷350C,ưa nhiệt là 40÷450C và ưa lạnh là thấp hơn 50C. Khi gia nhiệt khoảng 60÷800C thì hầu hết chúng bị chết sau 10÷30 phút. Trong tự nhiên, vi khuẩn lactic thường gặp ở trong đất, trong nước, trong Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 9 khơng khí, nhưng chủ yếu là ở thực vật và các sản phẩm thực phẩm (trên các loại rau, quả, sữa, thịt,…). b. Phân loại Vi khuẩn lên men lactic bao gồm 2 loại. - Loại vi khuẩn lên men lactic điển hình (lên men đồng hình). - Loại vi khuẩn lên men lactic khơng điển hình (lên men dị hình).  Vi khuẩn lên men lactic điển hình Chúng lên men đường và cho sản phẩm chủ yếu là acid lactic (khoảng 90÷98%). Bao gồm các vi khuẩn sau: Lactobacillus acidophilus Lactobacillus bulgaricus Lactobacillus plantarum Steptococcus cremoris Steptococcus lactis Steptococcus thermophilis Pediococcus cerevisiae Bacterium brassiceae fermentati Bacterium cucumeris fermentati Giống Lactobacillus: là giống được sử dụng rộng rãi, là lồi cĩ khả năng chịu đựng pH acid thấp. - Lactobacillus acidophilus: trực khuẩn dài. Đây là loại ưa nhiệt, nhiệt độ tối thiểu cho sinh trưởng là 200C và tối thích là 37÷400C. Trực khuẩn này được phân lập từ ruột trẻ em và bê mới đẻ. - Lactobacillus bulgaricus: trực khuẩn trịn (đơi khi dạng hạt), thường kết thành chuỗi rất dài được tìm ra do Mesnhicov ở sữa chua Bungari. Cĩ khả năng lên men được đường glucose, khơng lên men được đường saccharose. Đây là loại ưa nhiệt, nhiệt độ tối ưu cho chúng phát triển là 45÷500C, nhiệt độ tối thiểu là 15÷200C, cĩ khả năng tạo acid rất cao (từ 2,5÷3,7% acid lactic). - Lactobacillus plantarum: trực khuẩn nhỏ, thường kết thành đơi hoặc chuỗi. Là loại ưu ấm, nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng là 300C, tích tụ được khoảng 1,3% acid. Loại này tìm thấy chủ yếu trong rau muối chua và ủ xylo thức ăn xanh dùng cho chăn nuơi. Flening (1969) đã kết luận rằng sự đĩng gĩp quan trọng nhất của vi khuẩn này là việc tạo mùi vị cho sản phẩm lên men và sinh ra hàm lượng acid để bảo quản, ngăn cản những vi sinh vật khơng mong muốn cĩ thể sinh ra mùi xấu cho sản phẩm. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 10 Giống Streptococcus: là loại vi khuẩn khơng nha bào, cĩ khả năng lên men nhiều loại đường như: glucose, lactose, maltose,… - Steptococcus cremoris: thường tạo thành một chuỗi dài. Tế bào cĩ kích thước 0,6÷0,7 m, thường phát triển ở nhiệt độ thấp hơn Streptococcus lactis. Nhiệt độ phát triển tối ưu là 25÷350C, nhiệt độ tối đa là 35÷380C. Lên men glucose và galactose. - Steptococcus lactis: cầu khuẩn hoặc trực khuẩn rất ngắn khi cịn non, kết song đơi thành chuỗi ngắn. Đây là loại ưu ấm, nhiệt độ tối ưu 30÷350C, Nhiệt độ tối thiểu cho sự phát triển là 100C và tối đa là 40÷050C. Trong mơi trường chúng cĩ khả năng tích tụ được khoảng 0,8÷1% acid. Một số chủng tạo thành bacterioxin ở dạng nizin, là một hợp chất cĩ hoạt tính chất kháng sinh chỉ được dùng trong bảo quản. - Streptococcus thermophilis: hình cầu kết thành chuỗi dài, phát triển tốt nhất ở 40÷450C, trong quá trình lên men chúng cĩ khả năng tích tụ được khoảng 1% acid.  Nhĩm vi khuẩn lên men lactic khơng điển hình. Chúng cĩ khả năng sử dụng được đường pentose và acid citric để lên men. Nhĩm này gây lên men phức tạp hơn nhĩm vi khuẩn lên men lactic điển hình. Chúng tạo nên trong mơi trường ngồi acid lactic cịn cĩ các sản phẩm khác như: acid acetic, rượu ethylic, CO2, H2 và một số chất thơm (ester, diacetyl,..). Nhĩm vi khuẩn này gồm một số loại sau: Lactobacillus brevis Lactobacillus pentoaceticus Lactobacterium – coli – aerogennes Betabacterium brevis Streptobacterium brassicae fermentati Giống Leuconostoc: cĩ dạng hình cầu nhưng trong mơi trường acid thì tế bào dài ra và nhọn ở hai đầu. Trong số đĩ, Leuconostoc mensenteroides cùng với một số vi khuẩn lactic đồng hình khác như Lactobacillus plantarum tham gia vào việc chế biến rau muối chua. - Streptobacterium brassicae fermentati: thường thấy chúng cĩ trong dịch lên men chua rau cải. Thường tồn tại tế bào đơn hoặc ghép thành từng đơi hoặc chuỗi ngắn và thường tạo thành chuỗi dài hình sợi. Đuơi tế bào thường uốn cong lại. Khi lên men rau cải chua tạo thành acid lactic, acid acetic và rượu (đến 2,4%) và CO2. Chúng lên men saccharose tốt hơn lactose. - Lactobacillus bervis: tìm thấy chủ yếu trong muối chua bắp cải, rau Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 11 cải, dưa chuột, nên nĩ cịn được gọi là "trực khuẩn bắp cải". Trong lên men, ngồi tạo thành acid lactic (1,2%) nĩ cịn tạo thành acid acetic, rượu ethylic (2,4%) và CO2. Đồng thời tạo hương làm sản phẩm cĩ hương vị dễ chịu. Lactobacillus pentoaceticus: là trực khuẩn, khơng sinh bào tử. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển là 30÷350C. Vi khuẩn này chỉ lên men được đường glucose. - Lactobacterium lycopersici: Là trực khuẩn gram dương, sinh hơi,tế bào tạo thành chuỗi hay đơn, cĩ khi tạo thành từng đơi một. khi lên men tạo thành rượu, acid latic, acid acetic và CO2, chúng cĩ khả năng tạo bào tử. Tế bào sinh dưỡng thường chết ở 77÷800C. - Lactobacterium – coli – aerogenes: là giống đại diện của lên men lactic dị hình. Cĩ dạng hình que, khơng hình thành bào tử, nhiệt độ thích hợp cho phát trển là 35÷380C. Thường gặp loại này trong nước, trên bề mặt rau quả, trong ruột người và động vật, trong sữa chua,… Sản phẩm của vi khuẩn này là acid lactic, acid acetic, acid succinic, rượu ethylic, CO2, H2O và indol. 1.2 Vi khuẩn butyric Vi khuẩn butyric là loại vi khuẩn yếm khí, vi khuẩn này xâm nhập vào sản phẩm, cĩ khả năng lên men được các loại đường, tinh bột, dextrin, glycerin và các muối lactat. Dưới tác dụng của vi khuẩn butyric, đường bị phân giải thành acid butyric và các sản phẩm khác như: CO2, H2, rượu ethylic, aceton, acid acetic, acid capronic và acid caprilic. Những vi khuẩn butyric thuộc giống Clostridium. Đây là trực khuẩn lớn, chuyển động, sinh bào tử, kỵ khí bắt buộc. Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển là 30÷400C. Chúng rất nhạy cảm với mơi trường acid, pH tối thích cho sự phát triển là 6,9÷7,3 và chúng ngừng sinh trưởng ở pH < 4,9. Hay gặp hơn cả là Clostridium butyricum, Clostridium pasteurianus và Clostridium saccharobutyricum. Vi khuẩn butyric rất cĩ hại đối với rau muối chua vì chúng tạo acid butyric. Acid butyric là một loại acid lỏng, khơng màu, cĩ mùi hắc khĩ chịu ngay khi chỉ cĩ một lượng rất nhỏ, chúng cản trở sự phát triển của nấm men, làm dưa khú khi muối dưa chưa kịp chua, làm sản phẩm rau cĩ mùi hơi thối khĩ chịu. Khi vi khuẩn này ở thực phẩm, chỉ cần thay đổi pH sang mơi trường acid là cĩ thể ức chế được chúng. Nhưng diệt vi khuẩn này rất khĩ vì chúng cĩ mặt rộng rãi trong tự nhiên, ở bất kì nguyên liệu thực phẩm nào, tham gia vào vịng tuần hồn vật chất và sinh bào tử cĩ khả năng chịu nhiệt rất cao. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 12 1.3. Vi khuẩn gây thối Các vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ cĩ chứa nitơ thường được gọi là các vi sinh vật thối rữa, trong số này vi khuẩn đĩng vai trị quan trọng. Vi khuẩn thối rữa cĩ thể là kỵ khí hoặc hiếu khí, tạo thành hoặc khơng tạo thành bào tử. Chúng là các thể ưa ấm, ưa nhiệt hoặc ưa lạnh. Đa số trong chúng rất nhạy cảm với độ acid và hàm lượng NaCl trong mơi trường. Vi khuẩn gây thối chia làm hai loại: loại yếm khí và loại kỵ khí. - Loại yếm khí: Clostridium putrificum và Bacillus botulinum.  Clostridium putrificum: trực khuẩn sinh bào tử, chuyển động, bào tử chịu nhiệt cao. Bào tử tương đối lớn nằm ở phía đầu làm cho tế bào cĩ hình dùi trống. Vi khuẩn này khơng lên men các hydratcarbon chỉ phân huỷ protein. Protein bị phân hủy tạo thành NH3, H2S. Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 37÷430C và tối thiểu là 50C. Ngồi ra cịn cĩ lồi Proteus vulgaris là thể kỵ khí tùy tiện, trực khuẩn nhỏ, gram âm, khơng sinh bào tử. Tùy thuộc vào điều kiện sống, các tế bào của lồi này thay đổi hình dạng và kích thước đáng kể. Đặc điểm của lồi này là chuyển động rất nhanh, sinh trưởng trong mơi trường giàu hydrratcarbon sẽ tạo thành lượng lớn CO2 và H2. Tính chất gây thối rữa của lồi này được thể hiện rất rõ khi chúng phân hủy các sản phẩm cĩ protein thành các chất H2S, NH3 và indol. Chúng phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 25÷370C, ngừng sinh trưởng khoảng 50C. - Loại hiếu khí: Bacillus subtilis (trực khuẩn cỏ khơ) và Bacillus mesenteroides (trực khuẩn khoai tây).  Bacillus subtilis: trực khuẩn kết thành chuỗi dài, ngắn khác nhau và tế bào cĩ thể đứng riêng rẽ. Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 36÷500C và tối đa khoảng 500C. Bào tử chịu nhiệt khá cao.  Bacillus mesenteroides: trực khuẩn gần giống với Bacillus subtilis. Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 36÷450C và tối đa là 50÷550C. Ở pH 4,5÷5 lồi này ngừng phát triển. Bacillus mesenteroides cĩ hoạt tính amylase và protease cao hơn so với Bacillus subtilis, nhưng lên men đường lại kém hơn. 2. Nấm men Nấm men là tên chung để chỉ nhĩm nấm men cĩ cấu tạo đơn bào, khơng di động thường sinh sản chủ yếu bằng cách nẩy chồi và phân cắt. Nhĩm này được phân bố rộng rãi trong tự nhiên (đất, nước, khơng khí và đặc Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 13 biệt là ở rau quả, các sản phẩm lương thực, thực phẩm). Nấm men cĩ thể hoạt động trong hầu hết quá trình lên men rau cải, cĩ thể hiện diện với số lượng rất ít trong nước muối dưa trong những ngày đầu sau khi ngâm muối . Nấm men thường hoạt động ở giai đoạn lên men chính của quá trình muối chua cho đến khi lượng carbohydrat khơng cịn nữa.  Phân loại một số nấm men chủ yếu sau: Saccharomyces rosei Saccharomyces delbrueckii Torulopsis versatilis Torulopsis caroliniana Torulopsis etchellsii Torulopsis holmii Hansenula subpelliculosa Hansenula anomala Giống nấm men thường gặp là Saccharomyces, cĩ tế bào hình cầu , hình elip và hình ống. Loại được sử dụng rộng rãi là Saccharomyces cerevisiae, cĩ ý nghĩa quan trọng trong lên men lactic.  Các loại nấm men cĩ tính chất oxy hĩa: Debaryomyces membranaefaciens Pichia ohmeri Saccharomyces rouxii Candida krusei Nấm men oxy hĩa cĩ thể sử dụng acid lactic và hạ thấp độ acid của nước muối, tạo điều kiện cho các vi khuẩn hư hỏng khác phát triển. Acid sorbic được sử dụng để làm giảm sự phát triển của nấm men oxy hĩa. 3. Nấm mốc Nấm mốc là tên chung để chỉ các nhĩm nấm khơng phải là nấm men, cũng khơng phải là các nấm lớn cĩ quả thể. Nấm mốc thuộc vi nấm (nấm hiển vi), phân bố rộng rãi trong tự nhiên, cĩ cấu trúc hình sợi phân nhánh, thường phát triển rất nhanh trên bề mặt cơ chất thành các dạng long tơ, dạng mạng nhện hoặc sợi bơng, một số tạo thành màng hoặc lớp mỏng gọi là hệ sợi nấm. Nấm mốc cịn tạo khuẩn ty ở dạng bột màu xanh, màu vàng, màu trắng, màu đen,…Đối với rau muối chua nấm mốc xuất hiện trên bề mặt gây mùi vị khĩ chịu cho sản phẩm và cĩ một số lồi tiết ra độc tố gây ngộ độc thức ăn. Bên cạnh đĩ, nhiều lồi nấm mốc cĩ lợi được sử dụng trong cơng nghệ sản xuất các Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 14 chế phẩm enzym, tổng hợp hữu cơ, chất kháng sinh,… Nấm mốc là loại vi sinh vật hiếu khí bắt buộc điển hình. Nấm mốc cĩ thể phát triển được ở một số mơi trường mà nấm men và một số vi khuẩn khơng phát triển được như mơi trường cĩ áp suất thẩm thấu cao, mơi trường cĩ độ acid lớn và mơi trường cĩ độ ẩm thấp. Trong quá trình lên men lactic thường gặp các lồi nấm mốc như: Aspergillus, Oidium lactis,… Đặc biệt nhất là sinh enzym thủy phân pectin, cĩ thể gây hư hỏng quan trọng do enzym làm mềm cấu trúc mơ rau cải. Enzym thủy phân pectin cĩ thể hiện diện trong rau cải lúc ngâm muối hoặc là cĩ thể sinh ra do nấm mốc sinh sống trên bề mặt nước muối dưa. III - Quy trình cơng nghệ 1.Quy trình Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 15 Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 16 2. Giải thích quy trình: 2.1 Rửa nguyên liệu:  Mục đích: - Chuẩn bị: Rửa là công đoạn không thể bỏ qua với tất cả các quy trình sản xuất, chế biến rau quả. Rửa nhằm loại bỏ bụi bặm, đất cát, rác rưởi dính hoặc theo nguyên liệu vào dây chuyền, nhờ đó mà loại bỏ được phần lớn lượng vi sinh vật bám trên nguyên liệu. Rửa còn nhằm mục dích tẩy sạch một số chất hóa học gây độc hại được dùng trong kỹ thuật nông nghiệp như thuốc trừ sâu, … - Bảo quản: làm giảm lượng vi sinh vật bám trên rau, cũng như những dư lượng thuốc trừ sâu.  Nguyên tắc : Quá trình rửa gồm hai giai đoạn: ngâm và rửa xối. Ngâm: Ngâm làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, quá trình này được tăng cường bằng tác động cơ học (cánh khuấy, cọ bàn chải, thổi khí), bằng tác dụng tẩy rửa của dung dịch kiềm hoặc tăng nhiệt độ nước. Nhưng tăng nhiệt độ và dùng chất tẩy rửa thì lượng chất dinh dưỡng bị tổn thất nhiều hơn, nên thực tế chỉ dùng với nguyên liệu có vỏ cứng và bề mặt xù xì. Thời gian ngâm tùy thuộc mức độ bám bẩn của nguyên liệu và tác dụng của dung dịch rửa, có thể từ vài phút đến vài chục phút. Rửa xối: Rửa xối là dùng tác dụng chảy của dòng nước để kéo các chất bẩn còn lại trên mặt nguyên liệu sau khi ngâm. Thường dùng tia nước phun (áp suất 1,96 – 2,94.105 N/m2, tức 2–3 at) hay vòi hoa sen để xối. Thời gian rửa càng nhanh càng tốt. Để nước rửa ít bị nhiễm bẩn, người ta dùng nước rửa chảy liên tục trong các bể. Tuy nhiên, tùy theo độ dơ của nguyên liệu mà ta có nhiều mức độ rửa khác nhau: Rửa thô : loại bẩn cơ học. Rửa sạch : rửa với nước có pha muối loãng hoặc hóa chất khử bỏ bẩn hóa học. Rửa tinh : rửa trong nước có sục khí ozon để khử trùng, loại bỏ bẩn sinh học.  Các biến đổi của nguyên liệu: o Biến đổi vật lý:độ ẩm tăng do tiếp hàm lượng nước thay đổi o Biến đổi hĩa học:Hao hụt một số Vitamin, chủ yếu là Vitamin C o Biến đổi vi sinh: giảm vi sinh vật bám trên bắp cải. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 17 o Biến đổi hố sinh và hố lí :khơng thay đổi đáng kể o Biến đổi cảm quan: nhìn sạch sẽ và tươi hơn  Thiết bị: sử dụng máy rửa thổi khí Nguyên lý hoạt động: - Tác dụng cọ rửa là không khí được quạt gió thổi vào làm cho nước và nguyên liệu bị đảo trộn. Các tạp chất bám bên ngoài sẽ được tách ra. Đồng thời các vật nhẹ như lá, rác… sẽ nổi trên mặt nước. - Còn rau theo băng chuyền tiếp tục qua bộ phận xối là hệ thống hoa sen. Nước xối sạch rau và rau theo băng chuyền qua bộ phận khác. Một số lưu ý khi rửa rau - Ở đây rau được cho vào từng bồn và được rửa theo nguyên tắc như trên, vì rau rất dễ bị dập nên ta phải điều chỉnh áp lực nước cho thích hợp. - Máy rửa thổi khí có thể rửa 500–700 kg nguyên liệu/1 giờ. - Nước rửa: là yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu quả của quá trình – độ sạch của nguyên liệu. Vì thế nước rửa phải đủ tiêu chuẩn nước sạch, đảm bảo các chỉ tiêu do Viện vệ sinh dịch tễ (Bộ Y tế) qui định. Nước có độ cứng cao thường làm cho nguyên liệu rau quả chắc hơn và ít nở hơn như vải, nhãn, dưa chuột dòn, cứng hơn nhưng một số rau họ đậu (có nhiều tinh bột) lại dễ bị sượng. Nói chung độ cứng của nước rửa không quá 20 mg/ml ( ở đây tính theo muối CaCO3). Nếu dùng nước thiên nhiên như ao, hồ, đầm, sông thì phải qua hệ thống lọc trong và sát trùng bằng cách cho qua nhiều lớp sỏi, cát, than hoặc đánh phèn. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 18 Người ta thường sát trùng nước bằng vôi clorua (3CaOCl2.Ca(OH)2.3H2O). Nồng độ Clo có tác dụng sát trùng trong nước là 100 mg/l. - Thời gian rửa phụ thuộc vào: nguyên liệu đầu vào và áp lực nước.  Thơng số kỹ thuật: - Người ta thường sát trùng nước bằng vôi clorua (3CaOCl2.Ca(OH)2.3H2O). Nồng độ Clo có tác dụng sát trùng trong nước là 100 mg/l. - Áp lực nước khoảng: 1,5 – 2at 2.2 Phơi :  Mục đích: - Chuẩn bị: Nhằm giảm sự dập nát của cải trong quá trình cắt, sẽ gây thất thốt lượng đường trong nguyên liệu ảnh hưởng đến quá trình lên men. - Bảo quản: làm giảm lượng nước trong nguyên liệu , giảm sự phát triển của vi sinh vật.  Các biến đổi của nguyên liệu: o Vật lý:độ ẩm giảm( hàm lượng nước giảm 5%-7%, từ lượng nước ban đầu 91% xuống khoảng 84%), khối lượng nguyên liệu giảm. o Hĩa học:Hao hụt một số Vitamin, chủ yếu là Vitamin C, hàm lượng chất khơ tăng. o Vi sinh: trong quá trình phơi lượng vi sinh vật giảm nhưng cũng cĩ thể bị nhiễm thêm một số vi sinh vật khác vào làm tăng lượng vi sinh vật. o Hố sinh và hố lí :khơng thay đổi đáng kể o Cảm quan: hơi héo, màu đậm hơn.  Phương pháp thực hiện : phơi trên sàng ( thiết kế để cách mặt đất ) - Phơi là một hình thức làm khô rẻ tiền nhất so với các loại sấy khác và chất lượng cũng đảm bảo nếu phơi đúng kỹ thuật và thời tiết thuận lợi. - Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phơi : Nhiệt độ không khí. Độ ẩm không khí. Vận tốc không khí. Loại sân phơi. Chiều dày lớp nguyên liệu và số lần đảo trở trên sân.  Thơng số kỹ thuật: o Nhiệt độ: nhiệt độ mơi trường bên ngồi (khoảng 30oC - 40oC) o Thời gian: 2 nắng ( thời gian phơi 2 buổi) Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 19 2.3 Cắt:  Mục đích : - Chuẩn bị cho quá trình lên men sau này (tăng diện tích bề mặt, thuận tiện cho quá trình lên men ) - Hồn thiện: định dạng kích thước cho sản phẩm.  Các biến đổi của nguyên liệu: o Vật lý:diện tích bề mặt tăng, thay đổi kích thước của miếng dưa. o Hĩa học:Hao hụt một số Vitamin, chủ yếu là Vitamin C, cĩ thể tổn thất hàm lượng đường trong nguyên liệu. o Vi sinh, hố sinh và hố lí :khơng thay đổi đáng kể  Thiết bị: cĩ thể sử dụng máy cắt  Nguyên lý hoạt động: Máy cắt gồm 1 tấm bằng ngang, băng tải truyền động và các tấm cắt. Cải bẹ được đi vào đầu bên trái và đi ra ở đầu bên phải. Băng tải được đặt phía trên tấm bằng, chuyển động ngang bằng bánh đai truyền động, trên đĩ cĩ gắn các thanh ngang đặt ngang cĩ độ rộng và khoảng cách giữa các thanh cố định tạo thành các bản gạt đầy nguyên liệu đi về phía đầu ra. Ở phía đầu ra cải bẹ sẽ bị cắt bởi hệ thống dao đặt ngang và tiếp tục bị cắt bởi hệ thống dao đặt đứng. Sau đĩ cải bẹ sẽ bị đẩy ra cửa thĩat về phía tấm chặn cong nhằm đổi hướng cho các miếng cải bẹ nhỏ rớt xuống băng tải đi vào thiết bị chần. Kích thước cải bẹ sẽ được tối ưu hĩa bằng các thay đổi khỏang cách giữa các dao trong hệ thống dao đặt đứng và đặt ngang.  Thơng số kỹ thuật: o Cắt cải thành từng miếng dài khoảng 5-6cm, ngang 2-3cm. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 20 2.4 Chần:  Mục đích :chuẩn bị và bảo quản o Chuẩn bị: cho quá trình lên men sau này o Bảo quản: loại bớt vi sinh vật trước khi vào lên men o Hồn thiện: làm cho sản phẩm giịn hơn  Các biến đổi của nguyên liệu: - Hĩa học: hao hụt một số Vitamin, chủ yếu là Vitamin C.Tuy nhiên việc bổ sung CaCl2 cĩ nhiều cơng dụng giúp nâng cao chất lượng dưa chua sau này:. Bên cạnh đĩ CaCl2 cũng cĩ khả năng ngăn cản phản ứng hố nâu, do tác dụng tạo phức của Ca với các acid amin. Ngồi ra CaCl2 sẽ kết hợp với pectin cho ra pectat-canxi tạo màng cứng bao bọc sản phẩm, giúp cho sản phẩm giịn hơn. Tính chất này tuỳ thuộc vào phản ứng giữa ion Ca 2+ với nhĩm carboxyl của pectin. Khi nồng độ CaCl2 cao ( trên 0.2% ) thì lượng acid lactic sinh ra trong sản phẩm sẽ bị giảm. - Vi sinh: quá trình chần sẽ tiêu diệt các vi sinh vật lạ bám trên bề mặt nguyên liệu và một số enzym cĩ trong nguyên liệu như: peroxydase, tirosinase, phosphorilase, polyphenoloxydase,…Tránh được hiện tượng sẫm màu cho sản phẩm - Cảm quan: tăng độ giịn, tránh được hiện tượng hĩa nâu  Thiết bị: chần thùng quay (rotary drum blancher) o Nguyên lý hoạt động của thiết bị: - Sản phẩm đi vào trong thùng quay và được hệ thống vít đẩy đi bên trong thùng. Bên trong thùng có 2 phần được ngăn cách với nhau bằng tường cách nhiệt. Rau trái được đẩy đi từ từ ở phần được đun nóng, trong thời gian khoảng 1-2ph, đó cũng chính là thời gian chần của sản phẩm. Sau đó rau được đẩy qua phần làm lạnh để giảm nhiệt độ của sản phẩm. Sau đó cho ra ngoài. Mặt cắt ngang của thiết bị chần thùng quay Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 21 Nguyên lý hoạt động của thiết bị chần thùng quay Hình các thiết bị trong thực tế Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 22 Nước sử dụng để chần: cũng là một yếu tố quan trọng trong phương pháp xử lý rau quả. Ở đây ta sử dụng nước cĩ bổ sung CaCl2 0.1% khối lượng cải bẹ được đem đi chần qua trong khoảng 1 phút  Thơng số kỹ thuật: chần cải trong nước nĩng (800C ),nồng độ CaCl2 là 0,1% trong khỏang 1 phút. 2.5 Làm ráo:  Mục đích :chuẩn bị cho quá trình lên men sau này (loại bỏ nước cịn đọng lại )  Các biến đổi của nguyên liệu: nguyên liệu khơng cĩ sự thay đổi đáng kể  Phương pháp thực hiện: Cải được vớt lên và để trên sàng, dùng quạt gió thổi không khí từ dưới lên.  Thơng số kỹ thuật: o Vận tốc dòng khí: 10-15m/s o Thời gian: 10-15 phút ở nhiệt độ phịng 2.6 Pha chế dịch lên men Dung dịch được pha trộn từ hỗn hợp nước+đường+muối+vi khuẩn lactic  Mục đích : o Chuẩn bị mơi trường cho quá trình lên men, bao gồm: - Bổ sung muối tạo mơi trường. - Bổ sung: đường cho vi khuẩn lactic làm cơ chất cho quá trình lên men  Thơng số kỹ thuật: o Hỗn hợp nước+ muối + đường cĩ tỉ lệ muối 5%, đường 2%, vi khuẩn Lactic 0,5%  Cách pha trộn và thêm dịch lên men - Đun sơi dung dịch đường+ muối với các tỉ lệ như trên, sau đĩ để nguội khoảng 30oC và lọc trong Bổ sung vi sinh vật với tỉ lệ như trên ở đây ta sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic thương mại cĩ bán trên thị trường. Chế phẩm dạng bột khơ chứa Lactobacillus sp. với mật số 109 CFU/g (CFU = colony formed unit). Các tỉ lệ trên được tính theo khối lượng của nước. 2.7 Đưa nguyên liệu vào bình lên men và bổ sung thêm dịch men:  Mục đích: - Chuẩn bị : tiến hành lên men 2.8 Gài chặt: o Mục đích: giúp tận dụng thể tích thùng chứa và tạo điều kiện yếm khí cho quá trình lên men lactic. - Khai thác: giúp dịch rau mau tiết ra hơn Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 23 o Yêu cầu: nguyên liệu lúc nào cũng ngập trong dịch men khoảng 3-5cm o Thực hiện: đặt màng chắn bên trên rồi dùng vật nặng, có thể là các khối gỗ để nén sao cho cứ 1 tấn nguyên liệu thì chịu một lực nén 70-100kg. - Có thể thực hiện cách khác là: thêm một lớp dầu paraffin bên trên dịch lên men, sau đó đổ thêm một lượng nước nữa, với mục đích là làm cho rau cải hoàn toàn yếm khí và tận dụng trọng lực của nước để đè nén nguyên liệu xuống. 2.9. LÊN MEN  Mục đích: - Bảo quản: làm giảm pH ức chế sự phát triển của vi sinh vật cĩ hại - Hồn thiện: làm hồn thiện cảm quan về mùi vị và màu sắc của dưa  Các biến đổi  Biến đổi hĩa sinh: vi sinh vật tiết ra hệ enzyme làm biến đổi thành phần hĩa học trong thực phẩm. Như vi khuẩn lactic biến đổi đường glucose thành acid lactic; vi khuẩn butyric, nấm men, nấm mốc…  Biến đổi hĩa lý: do chênh lệch về nồng độ muối, dịch bào từ cải bẹ được tiết ra bên ngồi tao điều kiện cho vi sinh vật lên men.  Biến đổi hĩa học: pH giảm (pH= 3-4), độ ẩm tăng, hàm lượng đường giảm, thành phần các chất dinh dưỡng thay đổi .  Biến đổi vi sinh: số lượng vi sinh vật tăng. Giai đoạn cuối của quá trình lên men cĩ sự phát triển mạnh của vi sinh gây thối, vi khuẩn lactic giảm mạnh. Tuy nhiên ở giai đoạn thanh trùng tiếp theo hầu hết loại bỏ được các lồi vi sinh vật nhằm tăng thời gian bảo quản của sản phẩm  Biến đổi cảm quan: màu sắc thay đổi, dưa trở nên vàng hơn, cĩ mùi thơm Các dạng của quá trình lên men lactic Lên men đồng hình Trong thiên nhiên tồn tại một loại vi khuẩn cĩ khả năng phân huỷ đường theo con đường đơn giản và tạo nên sản phẩm chủ yếu là acid lactic. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 24 Quá trình lên men lactic điển hình C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH + 22,5 kcal. đường acid lactic Do hệ enzym trong những vi khuẩn khác nhau nên cơ chế hố học của quá trình lên men lactic ở các giống vi khuẩn thường khơng giống nhau. Ở vi khuẩn lên men lactic điển hình, sự chuyển hố đường thành acid lactic đi theo con đường lên men rượu đến giai đoạn tạo acid pyruvic, acid lactic Lacticodehydrogenase CH3COCOOH + 2H+ ⇔ CH3CHOCOOH. acid pyruvic acid lactic Lên men dị hình Nhĩm vi khuẩn lên men lactic khơng điển hình thì gây lên men phức tạp hơn, gọi là lên men lactic khơng điển hình, hay là lên men lactic dị hình, chúng tạo nên trong mơi trường ngồi acid lactic cịn nhiều sản phẩm phụ: acid acetic, rượu ethylic, CO2, dextran,... Vi khuẩn lên men lactic dị thể rất cần thiết trong lên men rau muối chua, bởi vì chúng sinh ra các acid dễ bay hơi và các hợp chất khác (ester, diacetil, acetaldehyd,...) tạo mùi vị đặc trưng cho sản phẩm. Chúng xuất hiện sớm trong quá trính lên men. 2C6H12O6→CH3CHOHCOOH+COOH(CH2)2COOH+CH3COOH+C2H5OH + CO2 +H2 đường a.lactic a.succinic a.acetic rượuethylic Số lượng các sản phẩm phụ hồn tồn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, và mơi trường dinh dưỡng. Nĩi chung thì acid lactic thường chiếm 40% lượng đường đã phân huỷ, acid succinic chiếm gần 20%, rượu ethylic khoảng 10%, acid acetic khoảng 10%, và các loại khí gần 20%. Đơi khi lượng khí ít hơn và thay vào đĩ một lượng nhỏ acid formic. Các giai đoạn của quá trình lên men Quá trình lên men: 3 giai đoạn Giai đoạn 1 Đường và các chất hịa tan cĩ trong dịch bào của mơ thực vật được thẩm thấu ra ngồi, tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic và một số vi sinh vật khác phát triển. Điều kiện Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 25 dễ nhận thấy là trên bề mặt khối dịch lên men cĩ nhiều bọt khí, khí tạo ra là do hoạt động của các vi sinh vật tạo khí gây nên. Trong giai đoạn này vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides phát triển rất mạnh. Vi khuẩn này sẽ sinh ra acid lactic và sinh khí. Lượng acid lactic ở giai đoạn này rất nhỏ < 1%. Giai đoạn 2 Đây là giai đoạn lên men chủ yếu, số lượng vi khuẩn lactic đạt mức tối đa, đồng thời lượng acid lactic tích tụ rất nhiều, pH dịch lên men giảm. Đồng thời do tác dụng của acid lactic mà các vi khuẩn gây thối giảm rất nhanh. Trong quá trình này hương vị đặc trưng của sản phẩm lên men được hình thành. Cuối giai đoạn này lượng acid lactic tích tụ cực đại và tác dụng ngược lại đối với vi khuẩn lactic. Chủng vi khuẩn lactic phát triển chủ yếu trong giai đoạn này là Lactobacillus cucumeris, Lactobacillus plantarum, Bacterium brassiceae fermentati. Quá trình lên men lactic cịn cĩ thể gây ra bởi Bacterium listeri và một số vi sinh vật khác. Giai đoạn 3 Lượng acid lactic tăng cao, làm pH của sản phẩm giảm, các vi khuẩn lactic bị ức chế. Mặt khác nấm sợi và nấm men sẽ tăng dần số lượng gây hư hỏng sản phẩm. Nấm mốc phát triển chủ yếu trong giai đoạn này là Oidium lactis. Khi chúng phát triển sẽ tạo thành lớp váng trắng trên bề mặt nước dưa. Oidium lactis cĩ khả năng phân giải acid lactic thành CO2 và H2O, làm pH trở về trung tính, tạo điều kiện cho vi khuẩn gây thối phát triển. Ngồi nấm mốc cịn cĩ sự tham gia hoạt động của một số vi khuẩn kỵ khí khác như: Clostridium botulinum, Proteus vulgaris. -Clostridium botulinum phân giải đường và acid lactic thành acid butyric làm cho sản phẩm cĩ vị ơi khĩ chịu. -Proteus vulgaris phân hủy các sản phẩm của protein thành các chất N2S, NH3, indol,… làm cho sản phẩm bị thối. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 26  Thiết bị lên men: Nguyên liệu Dịch lên men Thùng lên men Hệ thống băng tải cĩ mắt lưới Thùng chứa nước dưa Nước dưa sẽ đi vào thiết bị lọc Hệ thống rửa Đưa vào hệ thống phân phối vào các bình Van xả Thiết bị lên men là một bình lên men gồm cĩ: cửa nhập liệu ( nguyên liệu chính và nguyên liệu phụ), cửa nhập dịch lên men. Thiết bị cĩ đáy cơn và cĩ van xả ở dưới (dùng để tháo sản phẩm), bên trong cĩ các đầu dị về thể tích, pH , nhiệt độ ( để ta kiểm sốt quá trình lên men )  Thơng số kỹ thuật: lên men diễn ra ở nhiệt độ 25÷30 0 C khoảng 6÷8 ngày Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 27 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Trong quá trình muối chua phải luơn tạo điều kiện cho lên men lactic phát triển, đồng thời phải hạn chế tối đa các điều kiện lên men tạp cĩ hại. Để đảm bảo cho điều kiện lên men lactic là tốt nhất, thì chịu tác động của nhiều yếu tố. Các yếu tố chủ yếu là nồng độ muối, hàm lượng đường trong sản phẩm (đường cĩ sẵn trong nguyên liệu và đường bổ sung thêm), độ acid của sản phẩm, nhiệt độ lên men và sự hiện diện của oxy trong quá trình lên men. Trong đĩ cĩ yếu tố ảnh hưởng ít cĩ yếu tố ảnh hưởng nhiều, nhưng đều cĩ ảnh hưởng đến chất lượng của thành phẩm. 1. Nồng độ muối Yếu tố này rất quan trọng. Muối chẳng những ảnh hưởng đến vị của sản phẩm mà cịn ảnh hưởng đến quá trình lên men, vì các loại vi khuẩn khác nhau chỉ phát triển tốt ở một nồng độ muối thích hợp. Cụ thể các vi khuẩn Butyric và nhĩm Coli bị ảnh hưởng ở nồng độ muối 2% và hồn tồn bị ức chế ở nồng độ muối 5÷6%. Tại nồng độ muối 5÷6% các trực khuẩn đường ruột cũng bị kìm hãm hẵn, cịn vi khuẩn lactic chỉ bị giảm hoạt động 30%. Ở những dung dịch muối cao hơn, chẳng hạn 6÷12% thì các vi khuẩn nĩi trên sẽ hết tồn tại, riêng vi khuẩn lactic sẽ phát triển rất yếu. Mặt khác, nước muối sẽ làm co nguyên sinh tế bào rau quả, dịch bào di chuyển ra nước muối và nồng độ nước muối giảm xuống, tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic dần trở lại bình thường. Vì vậy trong quá trình muối chua cần chọn nồng độ muối phù hợp cho sự phát triển của vi khuẩn lactic đồng thời ức chế được hoạt động của vi sinh vật lạ. Tỉ lệ muối thay đổi tuỳ theo nguyên liệu và nhiệt độ mơi trường như: -Muối chua dưa chuột nồng độ muối thường sử dụng là 6÷8%, dưa càng to thì nồng độ muối càng lớn. - Muối cà chua thì nồng độ muối dùng khoảng 7÷9%. - Muối cà nồng độ muối sử dụng là 10÷2%. 2. Hàm lượng đường Trong quá trình lên men, đường là nguồn quan trọng để tích tụ acid lactic. Nếu nguyên liệu đem muối chua khơng đủ đường thì lượng acid tích tụ trong sản phẩm sẽ khơng đủ để đạt mức yêu cầu về độ acid cần thiết của rau muối chua và sản phẩm sẽ cĩ vị kém, chất lượng sản phẩm khơng tốt dễ bị hư hỏng trong quá trình bảo quản. Do đĩ nếu nguyên liệu cĩ hàm lượng đường thấp thì phải phối hợp với các loại rau quả nhiều đường như: hành, carot,… hoặc theo phương pháp dân gian thường làm là bổ sung thêm đường. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 28 Nhưng nếu lượng đường quá nhiều trong muối chua cũng khơng tốt, vì acid sẽ mau tích tụ làm pH giảm nhanh, rau muối chua sẽ bị chua gắt. 3. Độ acid Mỗi loại vi sinh vật lên men đều thích ứng ở một nồng độ acid nhất định. Bản thân acid lactic với nồng độ 0,5% đủ ức chế hoạt động của nhiều vi sinh vật khác. Trong quá trình muối chua acid lactic sẽ được tích tụ dần dần làm cho pH giảm dần. Điểm pH tối ưu của muối chua là 3÷4. Nếu độ acid quá nhiều từ 1÷2% nước dưa sẽ cĩ vị chua gắt, vi khuẩn lactic sẽ ngừng hoạt động, nhưng trong giai đoạn này một số vi sinh vật như nấm sợi lại vẫn tồn tại và phát triển tạo thành váng trắng ở bề mặt, chúng oxy hố acid lactic và làm cho nước dưa nhạt dần. Đây là điều kiện thuận lợi cho các vi khuẩn gây thối phát sinh, xâm nhập vào dưa và làm khú dưa. Do đĩ, để tạo điều kiện tốt nhất cho vi khuẩn lactic hoạt động thì phải tạo mơi trường cĩ độ pH thích hợp. Nồng độ acid lactic đạt được trong quá trình lên men phụ thuộc vào lượng đường cĩ trong sản phẩm, nồng độ muối nhiệt độ lên men và giống vi khuẩn lactic. Mặt khác khả năng chịu acid của vi khuẩn khác nhau tuỳ theo mơi trường. 4. Nhiệt độ lên men Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lên men, lượng acid tạo thành và chất lượng của sản phẩm. Mỗi một lồi vi sinh vật khác nhau sẽ thích ứng với một nhiệt độ nhất định. Ở nhiệt độ quá cao hay quá thấp thì vi sinh vật sẽ bị ức chế. Trong phạm vi thích hợp thì nhiệt độ càng cao thì sự lên men sẽ càng mạnh. Với nhiệt độ 25÷30 0 C lên men lactic khoảng 6÷8 ngày. Với nhiệt độ 22÷25 0 C lên men lactic khoảng 8÷10 ngày. Khi nhiệt độ thấp hơn 20 0 C tốc độ lên men sẽ rất chậm, khơng cĩ lợi cho sản phẩm. Nhiệt độ cao hơn 42 0 C, các vi khuẩn gây chua sẽ bị ức chế . Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn lactic là 30÷37 0 C. Tuy nhiên ở nhiệt độ này song song với sự phát triển của vi khuẩn lactic cịn cĩ sự tham gia phát triển của các vi sinh vật lạ khác. Đây là một trong những nguyên nhân làm dưa mau hư hỏng. Ngồi ra lượng acid lactic đạt được cũng thay đổi tuỳ theo nhiệt độ lên men. - Ở 16 0 C lượng acid lactic đạt được khoảng 0,47÷0,70%. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 29 - Ở 26 0 C lượng acid lactic đạt được khoảng 0,75÷1,09%. - Ở 31 0 C lượng acid lactic đạt được khoảng 0,80÷1,20%. Thường thì nhiệt độ thích hợp cho muối chua là từ 20÷30 0 C. 5. Sự hiện diện của oxy Vi khuẩn lên men lactic là vi khuẩn hơ hấp yếm khí, chỉ hoạt động tốt trong mơi trường yếm khí (khơng cĩ sự hiện diện của oxy) hoặc cĩ thể cĩ một ít oxy. Nhưng nếu mơi trường cĩ nhiều oxy thì vi khuẩn lactic sẽ bị giảm hoạt động. Mặt khác, oxy lại là điều kiện phát triển tốt của các vi sinh vật lạ gây hư hỏng như: vi khuẩn acetic, nấm men, nấm mốc. Các vi khuẩn lạ này chúng khơng phát triển được trong mơi trường yếm khí. Do đĩ trong quá trình muối chua phải luơn hạn chế sự cĩ mặt của oxy bằng biện pháp đậy kín hoặc nén chặt khối rau khi muối chua. Tĩm lại, muối chua rau quả phụ thuộc nhiều yếu tố. Muốn sản phẩm cĩ chất lượng cao thường cĩ những biện pháp sau đây: cho muối vừa đủ, dùng nước hơi nĩng lúc đầu để muối, thêm đường, hành, nước chanh để cĩ đủ độ chua (nhằm ức chế vi sinh vật khác), thêm nước dưa cũ hoặc bổ sung giống vi khuẩn lên men lactic. Ngồi những điều kiện trên, cịn phải chú ý đến bản thân của nguyên liệu: khơng dập nát, khơng ung thối. Tùy theo từng nguyên liệu mà phối hợp các thành phần (muối, đường, vi khuẩn lactic) theo tỉ lệ thích hợp để khơng ảnh hưởng đến thời gian lên men và chất lượng sản phẩm. 2.10. Quá trình lọc : Ở đây bao gồm 2 quá trình lọc: Quá trình lọc thô ban đầu: tách phần cái và phần nước dưa ra. Phần cái sẽ được đưa qua hệ thống rửa để rửa nhưng cặn bám và váng trên rau cải. Còn nước đi vào quy trình lọc kỹ hơn để giảm bớt lượng vi sinh vật. Quá trình lọc nước dưa: lọc kỹ hơn để tách bỏ các tạp chất nhỏ hơn,c ác cặn hay những váng có trong nước dưa để làm trong nước dưa.  Mục đích: Hoàn thiện: làm trong nước dưa. Bảo quan : làm giảm lượng vi sinh vật  Các biến đổi: - Biến đổi vật lý: Độ trong của sản phẩm được cải thiện - Biến đổi vi sinh: hàm lượng vi sinh vật trong nước dưa giảm đi đáng kể  Phương pháp tiến hành và thiết bị, dụng cụ: (có miêu tả trên phần lên men ) - Từ bình lên men ta tháo sản phẩm ra bên dưới đáy và cho sản phẩm đổ xuống Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 30 một hệ thống băng tải có mắt lưới ( kích thước mắt lưới 1x2 cm 2 ). Khi đổ dịch lên men vào thì phần cái sẽ được giử lại, và chuyền ra ngoài. Sau đó qua hệ thống phun nước để làm sạch váng và cặn trên dưa cải. Tiếp đến sẽ được phân phối vào các lọ ( hệ thống phân phối ở đây là nhờ vào những tay gạt trên băng tải, gạt chính xác lượng dưa cần đóng lọ), chuẩn bị cho đóng lọ. Phần nước dưa sẽ chảy xuống phần thùng chứa bên dưới, sau đó được đưa vào hệ thống lọc khung bản - Quá trình lọc nước dưa: sử dụng thiết bị lọc khung bản Ưu nhược điểm của máy lọc khung bản : Ưu điểm :  Năng suất và hiệu suất cao  Bề mặt lọc trên một đơn vị diện tích đặt máy lớn, động lực quá trình cao, có thể kiểm tra quá trình làm việc Nhược điểm :  Làm việc gián đoạn  Thao tác bằng tay nặng nhọc, thời gian phụ dài  Lao động vất vả khi tháo bã và giặt vải lọc  Vải lọc chóng hỏng  Thông số công nghệ: Kích thước màng lọc: 8-10μm Áp lực lọc: 10 5 Pa – 3.105 Pa Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 31 2.11. Quá trình đóng gói bao bì  Mục đích: Bảo quản: bảo vệ sản phẩm khỏi môi trường, hạn chế vi sinh vật và tiếp xúc với không khí  Bao bì: sử dụng bao bì thủy tinh Bao bì thuỷ tinh đựng thực phẩm gồm những chai, lọ bằng thuỷ tinh silicat. Thuỷ tinh làm bao bì đồ hộp làm từ cát trắng (có thành phần chủ yếu là SiO2) và một số phối liệu như đá vôi (để lấy CaO), borac (Na2B4O7,10H2O) để lấy B2O3, nhôm hyđrat (Al2O3,3H2O) hay fenpat (K2O,Al2O3,6SiO2) để lấy Al2O3, K2O, dolomite (CaCO3,MgCO3) để lấy MgO, đất sét… Thành phần của thuỷ tinh gồm : SiO2 72,7% FeO 0,06% CaO 10,4% BaO 0,5% Na2O 13,6% SO3 0,3% K2O 0,4% F2 0,2% Al2O3 2,0% Thuỷ tinh phải trong suốt, muốn làm cho thuỷ tinh có màu người ta cho thêm hay tăng thêm thành phần các chất nhuộm màu. Chất nhuộm màu thuỷ tinh gồm chất nhuộm màu phân tử hoặc chất nhuộm màu khuếch tán. Chất nhuộm màu phân tử sẽ không gây thay đổi tính chất của thuỷ tinh, cho màu ổn định và trong suốt, đối với tất cả các quá trình gia nhiệt sử dụng thuỷ tinh. Chất nhuộm màu dạng keo khuếch tán sẽ cho thuỷ tinh có màu thay đổi theo sự gia nhiệt (sau quá trình chế tạo), thuỷ tinh có màu đục cũng thay đổi tuỳ vào độ phân tán, kích thước hạt keo, màu, chế độ gia công thuỷ tinh. Thuỷ tinh có thể được nhuộm màu bởi các phụ gia như FeS, oxit sắt 3 làm cho thuỷ tinh có màu từ vàng chuyển sang vàng hung. Bảng 3: Hàm lượng sắt cho phép trong các loại thuỷ tinh theo công dụng Thuỷ tinh Hàm lượng oxit sắt (%) Thuỷ tinh quang học(pha lê) 0,012 Thuỷ tinh y tế 0,2 Kính cửa 0,1 Bát đĩa cao cấp 0,025 Chai lọ thuỷ tinh đục 0,3 Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 32 Bảng 4: Các chất nhuộm màu: Chất nhuộm màu phân tử Màu sắc thuỷ tinh Mn (Mn2O3) Tím Co xanh Cr (Cr2O3,K2Cr2O7) Lục vàng Ni Không rõ ràng, tuỳ hàm lượng và thành phần thuỷ tinh(cho màu khói, tím đỏ) Fe 2+ Vàng, hung, Fe 3+ cho màu xanh lá cây Cu Xanh lam Chất nhuộm màu dạng keo khuếch tán : - Hợp chất selen : để nhuộm thuỷ tinh thành đỏ và hồng, hàm lượng Se khoảng 0,05-0,2%. - Hợp chất vàng (Au) có thể nhuộm màu cho thuỷ tinh từ hồng đến đỏ để tạo ngọc có thể thêm hàm lượng thiếâc 0,01-0,02%. - Hợp chất bạc (AgNO3) có thể nhuộm thuỷ tinh thành màu vàng. - Hợp chất đồng (Cu2O) tạo thành màu đỏ cho thuỷ tinh, nhưng trong môi trường có tính oxi hoá thì tạo màu xanh. Về độ bền hoá học, thuỷ tinh phải bền vững với axit hữu cơ có trong đồ hộp. Về độ bền cơ học, thuỷ tinh phải chịu được lực kéo, nén và có độ đàn hồi, độ cứng, độ dòn nhất định. Do lực kéo của thuỷ tinh kém hơn lực chịu nén, khi làm nguội bao bì thuỷ tinh dễ vỡ, Nhiệt độ chênh lệch cho phép khi làm nguội không vượt quá 20 o C. Về sức nén, chai 1L phải chịu lực nén theo chiều cao trên 300kg, loại 3L trên 500kg và sức chịu nén theo tư thế nằm là 150kg. Bao bì thuỷ tinh phải chịu được áp suất bên trong như sau: Loại dưới 1L : 4,9x10 5 N/m 2 (5at) Loại dưới 3L : 3,9 x10 5 N/m 2 (4at) Loại dưới 10L : 2,9 x10 5 N/m 2 (3at). Khối lượng riêng của thuỷ tinh là 2,2-6,3T/m 3 , khá nặng. Do đó bao thuỷ tinh phải làm mỏng, nhẹ để giảm khối lượng vận chuyển và bốc dỡ. Hiện nay, bình quân 1kg đồ hộp cần 0,3-0,7kg bao bì thuỷ tinh. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 33 Thuỷ tinh có độ dẫn nhiệt kém (nhỏ hơn sắt đến 100 lần) vì vậy khi thanh trùng sẽ tốn một nhiệt lượng khá lớn. Về hình thái, bao thuỷ tinh thường mắc các khuyết điểm sau: thành chỗ dày, chỗ mỏng, miệng không tròn và không phẳng, thuỷ tinh bị sống, có bọt, có vết dầu mazut, bụi than, bị chai đá, có nếp nhăn, vết cắt, vết đục. Thuỷ tinh sống không trong, trên bề mặt xuất hiện các tinh thể. Thuỷ tinh sống kém bền, tinh thể dễ tách khỏi bề mặt bao bì mà vào sản phẩm, gọi là hiện tượng thoát phiến, không được dùng để đựng đồ hộp. Thuỷ tinh có bọt thì kém bền, bọt đó thường chứa khí hay kiềm. Trong một chai cho phép có 2-3 bọt tròn và 2-3 bọt hình ôvan vớiù kích thước nhỏ. Thuỷ tinh bị chai đá cũng kém bền, cho phép ở thân mỗi chia không quá 2 vết nhỏ 0,5-1,5mm, còn ở miệng chai không cho phép có. Các vết cắt cũng làm giảm độ bền vững, chỉ cho phép có 2-3 vết cắt tổng cộng không quá 3-12mm (tuỳ chai to hay chai nhỏ). Vết đục hoặc vết đen, không được quá một vết dài 2-5mm.  Các kiểu bao bì thuỷ tinh và ứng dụng của nó: Bao bì thuỷ tinh chia làm hai loại theo kích thước miệng chai : bao bì rộng miệng và bao bì hẹp miệng. Bao bì hẹp miệng có nhiều dung tích : 250ml, 330ml, 500ml, 650ml, 750ml, 1L, 2L, 3L, 5L, 10L, 20L và 30L. nếu dung tích dưới 2L thì gọi là chai và từ 2L trở lên gọi là bình. Thường được nút kín bằng nút sắt, nút nhựa, nút gỗ, nút cao su, các vòng đệm bằng cao su, và chất dẻo… Loại miệng hẹp thường dùng để đựng nước quả, nước rau, sữa. Loại miệng rộng bao gồm các hộp, cốc, lọ thuỷ tinh có nhiểu dung tích khác nhau dùng để đựng đồ hộp thịt, cá, rau quả, sữa. Riêng cốc thuỷ tinh chỉ dùng để đựng mứt quả. Tuy nhiên bao bì thủy tinh cũng bị ăn mòn hóa học bởi môi trường axit hay kiềm nên cũng cần phải sơn vecni bảo vệ. Hình 2: một số sản phẩm rau quả đựng trong bao bì thủy tinh Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 34  Thiết bị: sử dụng thiết bị đóng gói đối với bao bì thủy tinh chuyên dụng o Đầu tiên là quy trình rót nước dưa vào lọ Quá trình chiết rót vào bình:  Mục đích: hoàn thiện sản phẩm  Yêu cầu của quá trình: - Chính xác về số lượng - Ít tổn thất - Vệ sinh  Thiết bị ,dụng cụ thực hiện: sử dụng thiết bị chiết rót đẳng áp  Nguyên tắc: - Sự can bằng áp suất giữa bồn chứa và chai - Do sự chênh lệch độ cao tạo ra nhờ ống xiphong Nguyên tắc rót trọng lực  Thiết bị chiết rót kiểu tang trống:có đặc điểm là thiết bị bán tự động  Thông số công nghệ: phụ thuộc vào thể tích của mỗi chai và số lượng vòi của thiết bị Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 35 o Quy trình đóng nắp chai Thiết bị đóng hộp bao bì thủy tinh:  Nắp bao bì thủy tinh: tùy theo dạng chai lọ chứa dựng thực phẩm, tính chất và giá trị của thực phẩm bên trong, hạn sử dụng dài hay ngắn mà dùng loại nắp thích hợp cùng với thiết kế miệng chai tương ứng: -Nắp có ren: làm bằng nhôm hoặc thiếc có phủ lớp sơn bên trong và bên ngoài, có đệm plastic dảm bảo độ kín, ngoài ra còn có nút đệm đậy miệng chai trước khi đậy nắp. -Nút bấc: hình trụ tròn hay trụ tròn có mũ nấm thân trụ dài khoảng 4 cm nhô lên khỏi miệng chai khoảng 1,5 cm và được buộc dây thép bên ngoài. -Nắp mũ: năp bằng thiếc có lót lớp đệm bằng gỗ bấc hoặc bằng cao su. Khi nắp được dập trên miệng chai bằng một lực cơ học tạo nên lớp gợn sóng trên miệng chai.  Cách tạo mối ghép: 3 cách ghép nắp kim loại vào vành gờ của miệng lọ:  Dùng con lăn ép để ghép chặt và kín nắp kim loại và vành đệm cao su vào miệng lọ.  Dùng nòng bấm có cấu tạo đặc biệt để bấm nắp và vòng đệm cao su vào miệng bao bì. Lọ thuỷ tinh cùng với nắp được naang lên phía nòng đỡ. Khi nòng đỡ dập xuống thì nòng bấm tiến vào bóp móp lại và mắc chặt vào vành gờ của miệng lọ.  Dùng nòng dập hình côn tác dụng từ trên xuống để dập nắp vào miệng chai và lọ miệng hẹp. Tuỳ cấu tạo từng loại máy mà chai và nắp được bàn đỡ nâng lên hay nòng hình côn dập xuống còn chai và nắp đứng yên. Khi chịu lực thẳng đứng, nút kim loại bị bó lại do đường kính của nòng nhỏ dần tạo ra các nếp nhăn và bám chặt vào gờ miệng chai, đệm cao su hoặc chất dẻo có tác dụng bảo đảm độ kín của bao bì. Ngoài ra kiểu nắp có ren dùng con lăn để đóng nắp.  Thiết bị đóng nắp: Chai và nắp di chuyển trên hai dây chuyền riêng biệt. Chai thuỷ tinh sau khi đã đi qua bộ phận nạp thực phẩm sẽ được di chuyển sao cho vừa đúng khi nắp hạ xuống gặp miệng chai và được bộ phận siết chặt nắp vào miệng chai. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 36 Hình 12: thiết bị đóng nắp chai thủy tinh 2.12. THANH TRÙNG Mục đích: bảo quản: dùng nhiệt độ cao để tiêu diệt vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản. Các biến đổi:  Biến đổi vật lý: khối lượng ít thay đổi  Biến đổi hĩa lý: ít thay đổi  Biến đổi vi sinh: loại bỏ hầu hết vi sinh vật cịn sĩt lại sau quá trình lên men  Biến đổi cảm quan: dưa hơi bị mềm và màu của dưa bị sậm hơn do tiếp xúc ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên ảnh hưởng đĩ khơng nhiều, ảnh hưởng ít đến chất lượng sản phẩm. Thiết bị: sử dụng thiết bị thanh trùng Tunnel Nguyên lý: sản phẩm sẽ theo băng tải đi từ bên ngoài vào bên trong vùng hơi nóng và cứ từ từ đi qua vùng hơi này, thời gian mà sản phẩm lưu trong vùng hơi này chính là thời gian thanh trùng sản phẩm. Sau đó sản phẩm được đi qua vùng làm lạnh để giảm nhiệt độ và ra ngoài. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 37 Hệ thống thiết bị thanh trùng Tunnel Thơng số kỹ thuật: thanh trùng ở nhiệt độ 100 0 C và thời gian giữ nhiệt là 4 phút. IV -Sản phẩm Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 1. Chỉ tiêu hóa học o Một số loại Vitamin tăng do vi khuẩn sinh ra trong quá trình lên men lactic (vit.C, vit.B1..) o Trong rau củ nguyên liệu, hàm lượng nitrit rất nhỏ, nhưng sau khi được muối chua thì hàm lượng nitrit sẽ tăng cao trong một vài ngày đầu do vi khuẩn chuyển hóa nitrat trong rau thành nitrit. Tuy nhiên, hàm lượng nitrit trong rau củ muối sẽ giảm dần và mất hẳn khi dưa đ được muối chua vàng và tăng cao trở lại khi dưa bị khú. Nên tránh ăn dưa muối khi cịn cay hay đã bị khú Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 38 o Thành phần khoáng tăng do trong nguyên liệu phụ được bổ sung thêm muối ăn, CaCl2,.. o Sản phẩm có hương vị tốt khi hàm lượng acid lactic khoảng 0.8-1.2%. o Hàm lượng muối từ 1.2-2.5% o Tỉ lệ cái 88% trở lên 2. Chỉ tiêu vi sinh: o Hàm lượng nấm mốc và nấm men giảm xuống ít nhất, do đã hạn chế tối đa từ phần xử lý nguyên liệu, đã được lọc và thanh trùng ở phần hoàn thiện, nhưng vẫn có thể còn. Tuy nhiên hàm lượng rất ít và sản phẩm được bảo quản lạnh nên không ảnh hưởng gì nhiều. 3. Chỉ tiêu cảm quan  Màu sắc: có màu vàng tươi không bị sẫm màu.  Mùi: có mùi thơm đặc trưng của sản phẩm rau quả muối chua, không có mùi lạ  Vị: có vị chua dễ chịu. không gắt  Cấu trúc: giòn chắc, không mềm nhũn. Một số dạng hư hỏng thường gặp trong rau muối chua Trong quá trình chế biến cũng như bảo quản sản phẩm rau muối chua cĩ thể xảy ra một số hiện tượng hư hỏng sau: dưa bị sẫm màu, dưa bị rỗng ruột, dưa bị nhớt, nước dưa bị váng, dưa bị thối và cĩ hương vị lạ khĩ chịu (dưa bị khú). 1. Dưa bị sẫm màu Chủ yếu là do vi sinh vật gây ra. Màu thâm đen của nước muối là do các sắc tố hịa tan tạo ra bởi Bacillus nigrificans trong điều kiện cĩ glucose, hàm lượng nitơ thấp và mơi trường trung tính hoặc kiềm yếu. Điều kiện này xảy ra khi nhiệt độ lên men quá cao (khoảng 30 0 C) hoặc do muối phân bố khơng đều trong sản phẩm. Ngồi ra, hiện tượng sẫm màu là do tạo sulfur sắt. Màu sẫm cĩ thể do tác dụng giữa tanin (cĩ trong gỗ đĩng thùng ngấm ra) với sắt (cĩ trong muối ăn hoặc trong nước). Sự biến màu cũng cĩ thể do hiện tượng oxy hĩa bởi oxy trong khơng khí, xảy ra do nước Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 39 dưa bị bị rị chảy và do lớp dưa bên trên khơng ngập trong nước dưa. Sự biến màu cịn cĩ thể do lớp sản phẩm trên cùng bị thối. Đồng thời hoạt động của các vi sinh vật cũng cĩ thể làm cho sản phẩm sinh ra các màu khác nhau. 2. Dưa bị trương rỗng ruột Dạng hư hỏng này chỉ xảy ra đối với sản phẩm dưa chuột muối chua. Dưa chuột bị trương và bị rỗng ruột là do hoạt động của các vi sinh vật sinh khí (vi khuẩn Acrobacter, các nấm men). Các vi sinh vật này hoạt động mạnh khi nồng độ muối quá thấp hoặc quá trình lên men sản phẩm xảy ra với cường độ quá mạnh. Khi ấy, các khí sinh ra làm quả dưa bị trương và bị rỗng ruột, nhất là đối với các giống dưa chuột vỏ mỏng. Để ngăn ngừa hiện tượng trên cĩ thể cho acid sorbic vào nước muối với nồng độ 0,01÷0,1%. Với nồng độ này, acid sorbic ức chế hoạt động của các nấm men và ảnh hưởng khơng đáng kể đến vi khuẩn lactic. Ngồi ra cũng cĩ thể dùng natri benzoat hoặc dùng cách châm thủng dưa chuột trước khi muối. 3. Dưa bị nhăn nheo Nguyên nhân do dùng nước muối với nồng độ quá cao, làm cho hiện tượng co nguyên sinh của tế bào xảy ra nhanh và mạnh dẫn đến dưa bị nhăn nheo. 4. Dưa bị mềm Do nồng độ muối trong sản phẩm thấp, làm dịch bào trong rau tiết ra chậm cho nên sự sự lên men lactic xảy ra chậm lại. Trong quá trình bảo quản dưa, dưa cĩ thể bị mềm do hoạt động của các enzym phân giải pectin đã chuyển hĩa protopectin thành pectin hịa tan. Trong giai đoạn đầu của quá trình mềm là dưa bị nhớt. Các enzym phân giải pectin là pectinoesterase hoặc pectipoli-galacturonase, những enzym này do vi sinh vật tạo ra (chủ yếu là Bacillus vulgaris) trong điều nồng độ muối quá thấp. Dưa cịn bị mềm do độ acid trong sản phẩm quá cao, hoặc muối dưa trong thùng quá lớn, lớp dưa dưới thùng chịu một áp suất lớn nên bị mềm và bị biến dạng. Ngồi ra điều kiện nhiệt độ quá cao và mức độ yếm khí kém (do nén dưa khơng chặt) cũng cản trở sự phát triển bình thường của vi khuẩn lactic, tạo điều kiện cho vi sinh vật lạ phá triển và làm mềm dưa. Để tránh hiện Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 40 tượng này cĩ thể dùng biện pháp loại bỏ nước dưa cũ và thay bằng nước muối mới, hoặc đun sơi lại nước dưa cũ rồi để nguội và dùng lại. 5. Dưa bị thối Do các vi sinh vật gây thối phát triển. Điều này xảy ra khi chế độ lên men thực hiện khơng tốt hoặc chế độ bảo quản bị vi phạm nghiêm trọng. 6. Dưa bị nhớt Do một số chủng vi khuẩn lactic phát triển quá mạnh, trong điều kiện nhiệt độ quá cao. Khi nhiệt độ quá cao thì Lactobacillus cuccumeris cĩ thể gây nhớt trong sản phẩm (do Lactobacillus cuccumeris là loại ưa nhiệt), tuy nhiên khơng gây độc cho người sử dụng. Ngồi ra hiện tượng dưa bị nhớt cịn do các vi khuẩn cĩ vỏ nang phát triển, trong điều kiện nước dưa cĩ hàm lượng muối quá thấp và hàm lượng acid quá cao. 7. Nước dưa cĩ lớp váng Sau khi muối dưa đợc 2÷3 ngày, hoặc trong quá trình tồn trữ, trên mặt nước dưa sẽ xuất hiện lớp váng và cĩ mùi khĩ chịu. Nguyên nhân của hiện tượng này là do hoạt động của một số loại nấm men, nấm mốc và vi khuẩn hiếu khí làm cho sản phẩm bị giảm chất lượng và cĩ khi bị hư hỏng. Các vi sinh vật gây váng là các chủng: Debaryomyces, Mycoderma, Pichia. Lớp váng thường được gọi là “váng Mycoderma”. Một số trong các nấm men đĩ chịu được nồng độ muối cao. Chúng cĩ thể phát triển trong nước muối cĩ nồng độ 20%. Chúng phân hủy acid lactic bằng cách oxy hĩa acid này. Nếu khơng loại bỏ được lớp váng này, cĩ thể làm giảm độ acid tới mức khơng thể ức chế được các vi sinh vật gây hư hỏng sản phẩm. Vì vậy khi sản phẩm cĩ váng, để giữ được chất lượng sản phẩm cần phải loại bỏ hết lớp váng đi. Một biện pháp hiệu quả cĩ thể ngăn ngừa hiện tượng tạo váng là phủ lên Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 41 mặt sản phẩm một lớp dầu thực vật trung tính, dầy khoảng 3 mm. Cĩ thể bảo quản sản phẩm bằng tia tử ngoại để chĩng váng nhưng giá thành sẽ rất cao. Mặt khác cĩ thể bảo quản lạnh hoặc giữ trong điều kiện yếm khí, hoặc dùng acid sorbic 0,07÷0,10%. 8. Sản phẩm cĩ hương vị lạ, khĩ chịu Do hoạt động của các nấm mốc nấm men: Mycoderma, Debaryomyces, Hansenula, Pichia và một số vi sinh vật khác làm giảm độ acid của sản phẩm, ảnh hưởng xấu đến hương vị của sản phẩm, cĩ thể làm cho sản phẩm cĩ hương vị lạ. Dưa bị giảm hương vị hoặc cĩ mùi vị lạ, khĩ chịu (dưa bị khú) là do quá trình lên men khơng tốt, hoặc bể muối (hoặc keo chứa) làm vệ sinh chưa đạt yêu cầu Các phương pháp bảo quản rau muối chua Các sản phẩm lên men sau khi lên men đạt độ chua theo yêu cầu thì cần phải cĩ một biện pháp bảo quản ngay, để ức chế sự lên men mặt khác cũng ngăn cản sự phân hủy acid lactic của vi sinh vật cĩ hại. Đối với sản phẩm rau muối cĩ thể bảo quản bằng một số cách sau: 1. Bảo quản lạnh Sau khi kết thúc quá trình lên men, nước dưa được lọc kỹ rồi cho vào bao bì cùng với phần cái. Ghép mí kín sản phẩm và đem bảo quản ở nhiệt độ 0÷2 0 C (thời gian bảo quản khoảng 6 tháng) hoặc nhiệt độ bảo quản 10÷15 0 C (thời gian bảo quản từ 1÷3 tháng). 2. Bảo quản bằng cách thanh trùng :Nước dưa sau khi lên men xong được tách ra khỏi dưa, lọc kỹ rồi cho vào bao bì cùng với phần cái. Ghép mí kín sản phẩm và đem thanh trùng ở nhiệt độ 90÷100 0 C với thời gian tùy thuộc vào loại sản phẩm và bao bì, thường khoảng 5÷20 phút. 3. Bảo quản bằng cách dùng hĩa chất Cĩ thể dùng các loại hĩa chất như sau: Acid ascorbic 0,10% Benzoat natri 0,10% Sorbat kali 0,05÷0,10% Sorbat natri 0,05÷0,10% Acid sorbic 0,05÷0,10% 4.Bảo quản bằng biện pháp kết hợp Cĩ thể kết hợp nhiều cách bảo quản thì sản phẩm sẽ giữ được lâu hơn, như kết hợp biện pháp bảo quản lạnh và sử dụng hĩa chất. Công nghệ lên men SX Cải muối chua GVHD:PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Page 42 Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Lân Dũng,Vi sinh vật học, Nhà xuất bản giáo dục Tài liệu Web 2. 3. 4. A42&dq=hydroblanching&source=web&ots=vVWZzHESmX&sig=Mv59gl9 GrsckkO_pVwvXlf19_18&hl=vi#PPT85,M1 5. 6. es_and_practices.pdf 7. 8.