Khoa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu quy trình sản xuất thạch dừa từ nước dừa già

Khóa luận tốt nghiệp 87cfsc4joq cung cấp cái nhìn sâu sắc về nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực học thuật, giúp sinh viên hoàn thiện kiến thức.

• Tác giả: Traàn Thò Kim Ngoïc
• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Sản Xuất Thạch Dừa Từ Nước Dừa Già
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp
• Địa điểm: Bến Tre

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Sơ lƣợc về cấu trúc và công dụng của thạch dừa
• 1.1.1. Cấu trúc của thạch dừa
• 1.1.2. Công dụng của thạch dừa
• 1.2. Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất thạch dừa
• 1.2.1. Đặc điểm của giống vi khuẩn Acetobacter
• 1.2.2. Phân loại vi khuẩn Acetobacter
• 1.2.3. Phân lập vi khuẩn Acetobacter
• 1.2.4. Sơ lƣợc về vi khuẩn Acetobacter xylinum
• 1.3. Giới thiệu sơ lƣợc về các giống dừa
• 1.3.1. Khái niệm về dừa
• 1.3.2. Các giống dừa ở Việt Nam
• 1.3.2.1. Các giống dừa uống nƣớc
• 1.3.2.1.1. Dừa xiêm xanh
• 1.3.2.1.2. Dừa xiêm lục
• 1.3.2.1.3. Dừa xiêm lửa
• 1.3.2.1.4. Dừa xiêm xanh ruột hồng
• 1.3.2.2. Các giống dừa lấy dầu
• 1.3.2.2.1. Dừa ta xanh và ta vàng
• 1.3.2.3. Các giống dừa có giá trị kinh tế cao
• 1.3.2.3.1. Dừa dứa
• 1.3.2.3.2. Dừa sáp
• 1.3.2.3.3. Dừa lai JVA 1 (ĐG1)
• 1.4. Phƣơng pháp sơ chế và bảo quản
• 1.5. Thành phần của nƣớc dừa và cùi dừa
• 1.5.1. Thành phần hóa học của nƣớc dừa và cùi dừa
• 1.5.2. Thành phần dinh dƣỡng của nƣớc dừa và cùi dừa

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình sản xuất thạch dừa từ nước dừa già

Quy trình sản xuất thạch dừa từ nước dừa già đang trở thành một xu hướng mới trong ngành thực phẩm. Việc tận dụng nước dừa già không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Thạch dừa được sản xuất từ nước dừa già thông qua quá trình lên men của vi khuẩn Acetobacter xylinum. Sản phẩm này không chỉ ngon mà còn có nhiều lợi ích cho sức khỏe.

1.1. Nguồn gốc và đặc điểm của nước dừa già

Nước dừa già là phế phẩm từ các xí nghiệp chế biến dừa, thường bị thải bỏ. Tuy nhiên, nước dừa già chứa nhiều chất dinh dưỡng và có thể được sử dụng để sản xuất thạch dừa. Việc sử dụng nước dừa già giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tăng giá trị sử dụng của cây dừa.

1.2. Lợi ích của thạch dừa đối với sức khỏe

Thạch dừa có nhiều lợi ích cho sức khỏe như giúp nhu động ruột, ngăn ngừa ung thư và hỗ trợ giảm cân. Sản phẩm này cũng được ưa chuộng trong các món tráng miệng và đồ uống giải khát.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường từ nước dừa

Việc thải bỏ nước dừa già từ các xí nghiệp chế biến dừa đã gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nước dừa già chứa nhiều chất hữu cơ, nếu không được xử lý sẽ dẫn đến ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Do đó, việc nghiên cứu quy trình sản xuất thạch dừa từ nước dừa già là cần thiết.

2.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm từ nước dừa

Nước dừa già thường chứa nhiều chất hữu cơ và vi khuẩn, nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường. Việc thải bỏ nước dừa không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn gây hại cho hệ sinh thái.

2.2. Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Sản xuất thạch dừa từ nước dừa già là một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm. Quy trình này không chỉ giúp tận dụng nguồn tài nguyên mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế cao.

III. Phương pháp sản xuất thạch dừa từ nước dừa già

Quy trình sản xuất thạch dừa từ nước dừa già bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, nước dừa già được thu thập và xử lý để loại bỏ tạp chất. Sau đó, vi khuẩn Acetobacter xylinum được bổ sung vào nước dừa để tiến hành quá trình lên men. Cuối cùng, thạch dừa được thu hoạch và đóng gói.

3.1. Quy trình thu thập và xử lý nước dừa

Nước dừa già được thu thập từ các xí nghiệp chế biến dừa. Sau khi thu thập, nước dừa cần được xử lý để loại bỏ tạp chất và vi khuẩn có hại trước khi đưa vào quy trình sản xuất thạch.

3.2. Quá trình lên men thạch dừa

Vi khuẩn Acetobacter xylinum được bổ sung vào nước dừa đã xử lý. Quá trình lên men diễn ra trong điều kiện nhiệt độ và pH thích hợp, giúp tạo ra thạch dừa có chất lượng cao.

3.3. Đóng gói và bảo quản thạch dừa

Sau khi sản xuất, thạch dừa được đóng gói trong các bao bì an toàn thực phẩm. Việc bảo quản thạch dừa cần được thực hiện trong điều kiện lạnh để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

IV. Ứng dụng thực tiễn của thạch dừa trong đời sống

Thạch dừa không chỉ được sử dụng trong ngành thực phẩm mà còn có nhiều ứng dụng khác. Sản phẩm này có thể được chế biến thành nhiều món ăn khác nhau, từ món tráng miệng đến đồ uống giải khát. Ngoài ra, thạch dừa còn được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm như một thành phần bổ sung dinh dưỡng.

4.1. Thạch dừa trong ẩm thực

Thạch dừa được sử dụng rộng rãi trong các món tráng miệng và đồ uống. Sản phẩm này không chỉ ngon mà còn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.

4.2. Thạch dừa trong ngành công nghiệp thực phẩm

Thạch dừa được sử dụng như một thành phần bổ sung dinh dưỡng trong nhiều sản phẩm thực phẩm. Sản phẩm này giúp tăng giá trị dinh dưỡng và cải thiện chất lượng sản phẩm.

V. Kết luận và tương lai của sản xuất thạch dừa

Sản xuất thạch dừa từ nước dừa già không chỉ giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Trong tương lai, quy trình này có thể được mở rộng và cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.1. Tương lai của sản xuất thạch dừa

Với nhu cầu ngày càng tăng về sản phẩm tự nhiên và an toàn, sản xuất thạch dừa từ nước dừa già có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai.

5.2. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển

Cần khuyến khích các nghiên cứu và phát triển quy trình sản xuất thạch dừa để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành chế biến dừa tại tỉnh Bến Tre và khu vực Đồng bằng sông Cửu Long đóng vai trò trụ cột trong kinh tế nông nghiệp địa phương, tuy nhiên cũng tạo ra áp lực môi trường rất lớn khi mỗi quả dừa chứa trung bình 300 ml nước, chiếm khoảng 25% tổng trọng lượng quả. Tại các nhà máy nạo sấy cơm dừa và xí nghiệp chế biến kẹo dừa, hàng ngàn mét khối nước dừa già từ 10 đến 12 tháng tuổi bị thải trực tiếp ra môi trường mỗi ngày mà không qua xử lý thỏa đáng, dẫn đến hiện tượng ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng với hàm lượng COD và BOD cao. Mặc dù nước dừa già có nồng độ chất khô hòa tan thấp khoảng 4,71% cùng hàm lượng đường tổng số đạt 2,08%, nhưng nguồn dịch lỏng này lại rất giàu các khoáng chất thiết yếu như kali 3,12%, canxi 2,9%, magie 3,0%, phospho 3,7% và lưu huỳnh 3,4%.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là làm thế nào để chuyển hóa lượng phế phẩm công nghiệp dồi dào này thành sản phẩm thương mại có giá trị gia tăng cao, đồng thời giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm nguồn nước. Mục tiêu của nghiên cứu là khảo sát toàn diện và tối ưu hóa các thông số công nghệ trong quá trình lên men sinh học nước dừa già bằng chủng vi khuẩn Acetobacter xylinum, từ đó xây dựng quy trình sản xuất thạch dừa thô và chế biến thạch dừa thành phẩm đạt chuẩn an toàn thực phẩm. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tập trung vào nguồn nguyên liệu dừa thu gom tại Bến Tre. Về mặt ý nghĩa, việc ứng dụng thành công quy trình lên men tối ưu giúp tận dụng hơn 85% lượng nước dừa già phế phẩm, gia tăng giá trị kinh tế của cây dừa lên gấp 3 đến 4 lần và tạo thêm việc làm ổn định cho lao động nông thôn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết lên men vi sinh vật hiếu khí bắt buộc và cơ chế sinh tổng hợp polysaccharide ngoại bào của vi khuẩn acetic. Trọng tâm của khung lý thuyết là hoạt động sinh hóa của chủng vi khuẩn Acetobacter xylinum, một loài trực khuẩn Gram âm thuộc họ Pseudomonadaceae theo hệ thống phân loại Bergey và phân loại vi khuẩn của J-Frateur. Trong điều kiện hiếu khí, vi khuẩn hấp thụ phân tử glucose từ môi trường dinh dưỡng, vận chuyển qua màng tế bào và sử dụng hệ enzyme transferase nội bào để polymer hóa các gốc glucose tại liên kết beta-1,4-glucan, tạo nên các chuỗi cellulose ngoại bào kết tinh thành mạng lưới màng nhầy sinh học ngậm tới 99% nước.

Ba khái niệm học thuật then chốt xuyên suốt đề tài bao gồm:

1. Màng sinh học cellulose vi khuẩn (bacterial cellulose): một cấu trúc polymer sinh học có độ bền kéo cao, dạng mạng lưới sợi đan xen ngẫu nhiên, không chứa lignin và có khả năng giữ ẩm vượt trội.
2. Động học lên men acetic: quá trình vi khuẩn oxy hóa nguồn cơ chất carbon thành acid acetic và các acid hữu cơ trung gian, làm thay đổi áp suất thẩm thấu và độ acid môi trường.
3. Cân bằng áp suất thẩm thấu và dinh dưỡng khoáng: cơ chế cung cấp tỷ lệ carbon/nitơ/phospho tối ưu bằng muối amoni sulfat và amoni phosphat nhằm duy trì sức sống của tế bào vi sinh vật mà không gây ức chế sinh trưởng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng 50 lít nước dừa già thu gom từ các cơ sở sản xuất cơm dừa nạo sấy tại Bến Tre làm nguồn dữ liệu thực nghiệm sơ cấp. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng từ các lô dừa khô đạt độ chín sinh học đồng nhất từ 10 đến 12 tháng tuổi nhằm đảm bảo tính ổn định về hàm lượng chất khô 4,71% và các khoáng chất hòa tan.

Thiết kế thí nghiệm bao gồm 32 nghiệm thức thực nghiệm đa yếu tố, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần độc lập để loại trừ sai số ngẫu nhiên. Bố trí thí nghiệm tập trung vào 4 nhóm khảo sát chính: ảnh hưởng của 6 loại đường bổ sung (glucose, sucrose, lactose, maltose, dextrin, galactose) ở nồng độ 10%, ảnh hưởng của nồng độ sucrose biến thiên từ 0% đến 14%, ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy từ 15°C đến 40°C, và ảnh hưởng của dải pH môi trường từ 2,5 đến 8,0. Phương pháp phân tích định lượng khối lượng màng thạch thô được thực hiện bằng cân phân tích điện tử độ chính xác ±0,01 g, kết hợp đo độ dày màng thạch bằng thước kẹp chuyên dụng và theo dõi biến thiên độ acid bằng máy đo pH điện tử sau chu kỳ lên men tĩnh kéo dài 15 ngày. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thực nghiệm đa thông số này là nhằm xác định chính xác điểm cực trị sinh học của vi khuẩn, tạo cơ sở định lượng vững chắc cho việc chuyển giao công nghệ ở quy mô bán công nghiệp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm sau 15 ngày lên men tĩnh đã mang lại 4 phát hiện khoa học quan trọng:

Thứ nhất, nguồn carbon bổ sung quyết định trực tiếp đến năng suất sinh khối thạch dừa. Nghiệm thức bổ sung 10% glucose cho khối lượng thạch cao nhất đạt 198,50 g, tiếp theo là 10% sucrose đạt 193,79 g, đều tạo màng dày và cấu trúc chắc chắn. Ngược lại, nghiệm thức đối chứng không bổ sung đường chỉ đạt 50,00 g với màng mỏng và mềm, trong khi đường galactose chỉ cho sinh khối 50,45 g, tức chỉ tăng 0,9% so với đối chứng. Bổ sung sucrose giúp tăng khối lượng thạch lên 287,58% so với môi trường tự nhiên.

Thứ hai, nồng độ đường sucrose thể hiện quy luật biến thiên parabol rõ rệt. Khi tăng nồng độ sucrose từ 2% lên 8%, khối lượng thạch tăng đều đặn từ 146,45 g lên mức đỉnh 198,58 g (tăng 35,6%). Tuy nhiên, khi tiếp tục nâng nồng độ đường lên 10%, 12% và 14%, khối lượng thạch suy giảm liên tục xuống tương ứng 188,78 g, 185,65 g và chỉ còn 95,88 g ở mức 14% (giảm 51,7% so với mức cực đại).

Thứ ba, nhiệt độ môi trường ảnh hưởng mang tính quyết định đến khả năng tổng hợp màng cellulose. Ở 15°C và các dải nhiệt độ cao 35°C, 40°C, khối lượng thạch ghi nhận hoàn toàn bằng 0,00 g do vi khuẩn không thể hình thành màng. Năng suất thạch bắt đầu xuất hiện ở 20°C (87,50 g), tăng lên 128,82 g ở 25°C và đạt giá trị tối ưu tuyệt đối tại dải nhiệt độ phòng 28°C đến 32°C với khối lượng trung bình 195,02 g.

Thứ tư, vi khuẩn Acetobacter xylinum có ngưỡng thích nghi pH hẹp trong môi trường nước dừa. Tại các giá trị pH cực đoan 2,5; 3,0 và 7,5; 8,0, sản phẩm thạch hoàn toàn không hình thành (0,00 g). Khối lượng thạch đạt giá trị cao nhất tại pH 5,0 với 193,89 g màng dày chắc, vượt trội so với pH 3,5 (92,60 g) và pH 7,0 (86,90 g).

Thảo luận kết quả

Các kết quả thực nghiệm phản ánh trung thực bản chất sinh lý và enzyme học của chủng vi khuẩn. Sự vượt trội của glucose và sucrose được giải thích là do vi khuẩn có sẵn hệ enzyme invertase để thủy phân disaccharide sucrose thành hai monosaccharide là glucose và fructose, cung cấp trực tiếp cơ chất cho quá trình sinh tổng hợp chuỗi polymer. Đối với nồng độ sucrose, ngưỡng 8% tạo ra áp suất thẩm thấu lý tưởng cho tế bào; khi nồng độ đường vượt quá 10%, áp suất thẩm thấu tăng cao gây mất nước cục bộ ở màng tế bào vi khuẩn, làm suy giảm tốc độ bài tiết bao nhầy cellulose.

Về mặt nhiệt độ và pH, khoảng 28°C đến 32°C cùng mức pH 5,0 là điều kiện tối ưu để phức hợp enzyme cellulose synthase gắn trên màng tế bào hoạt động với hiệu suất tối đa. Trong quá trình lên men, độ pH tự nhiên chuyển biến từ 3,78 lên 3,91 trong 4 ngày đầu rồi giảm dần xuống 3,35 vào ngày thứ 10 do vi khuẩn tiết ra các acid hữu cơ trung gian như acid malic, acid pyruvic và sản phẩm cuối là acid acetic. Dữ liệu động học này rất thích hợp để mô hình hóa trực quan qua biểu đồ đường biểu diễn sự tương quan nghịch giữa độ pH và độ dày màng thạch qua các mốc thời gian 5, 10, 15 ngày, kết hợp biểu đồ cột so sánh sản lượng sinh khối giữa các mức bổ sung dinh dưỡng khoáng nitơ từ amoni sulfat 0,08%. So sánh với các nghiên cứu công nghệ sinh học trong khu vực Đông Nam Á, kết quả này hoàn toàn tương thích và chứng minh tính khả thi vượt bậc của nguồn nước dừa già Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuẩn hóa và mở rộng quy mô ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất, 4 giải pháp công nghệ và quản lý được đề xuất cụ thể:

1. Chuẩn hóa công thức phối chế môi trường lên men cấp xưởng: Bổ sung chính xác 8% đường sucrose (80 g/lít), 0,08% muối amoni sulfat (SA) và 0,2% amoni phosphat (DAP) vào dịch nước dừa già đã lọc sạch tạp chất, hiệu chỉnh pH về mức 5,0 bằng dung dịch acid acetic 40%. Mục tiêu đạt năng suất màng thạch thô trên 195 kg/1.000 lít dịch lên men trong chu kỳ 9 đến 15 ngày. Giải pháp do các hợp tác xã và xưởng sản xuất thạch dừa áp dụng ngay trong Quý I và Quý II.

2. Đầu tư hệ thống máy cắt cơ khí và quy trình trung hòa kiềm an toàn: Loại bỏ hoàn toàn phương pháp thủ công, thay thế bằng máy cắt thạch tự động định hình kích thước viên 8 đến 10 mm cho thị trường xuất khẩu và 10 đến 12 mm cho tiêu thụ nội địa. Xử lý triệt để lượng acid acetic dư bằng cách ngâm viên thạch trong dung dịch natri cacbonat (Na2CO3) nồng độ 3% đến 5% trong 15 phút, kết hợp gia nhiệt đun sôi để đuổi bọt khí CO2, tuyệt đối không dùng hóa chất tẩy trắng gốc clo hay phèn chua nhằm đạt 100% tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm. Doanh nghiệp chế biến thực phẩm chịu trách nhiệm triển khai trong 6 tháng.

3. Ứng dụng giải pháp bảo quản kép cho sản phẩm chế biến sâu: Triển khai công nghệ thẩm thấu nồng độ đường cao 70% đến 80% đối với dòng sản phẩm mứt thạch dừa, hoặc bổ sung chất bảo quản natri benzoat nồng độ 0,05% đến 0,1% kết hợp máy hút chân không màng bao bì nylon/PP cho thạch dừa nước đường. Mục tiêu kéo dài thời hạn bảo quản sản phẩm trên 4 tháng ở nhiệt độ thường mà vẫn duy trì độ dai giòn tự nhiên. Đơn vị thực hiện là các cơ sở đóng gói thành phẩm trong vòng 3 tháng.

4. Thiết lập chuỗi liên kết kinh tế tuần hoàn tại địa phương: Xây dựng cơ chế liên kết khép kín giữa các nhà máy nạo sấy cơm dừa và cơ sở sản xuất thạch dừa để thu gom toàn bộ 100% nước dừa già phát sinh, giảm thiểu 40% đến 50% chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và tạo thêm nguồn thu nhập ổn định cho người trồng dừa. Đề xuất Ủy ban nhân dân tỉnh Bến Tre cùng Sở Khoa học và Công nghệ chủ trì thực hiện trong lộ trình 1 đến 2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và dữ liệu thực nghiệm của công trình mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho 4 nhóm đối tượng:

Nhóm thứ nhất là các chủ cơ sở sản xuất, hợp tác xã và doanh nghiệp chế biến thực phẩm tại các vùng nguyên liệu dừa. Nhóm này có thể áp dụng trực tiếp các thông số kỹ thuật về tỷ lệ phối trộn 8% sucrose, ngưỡng pH 5,0 và nhiệt độ 28°C đến 32°C vào dây chuyền sản xuất để tăng sản lượng thạch lên gần 200 g/lít, cắt giảm chi phí thử nghiệm và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Nhóm thứ hai là các kỹ sư công nghệ sinh học và chuyên gia vi sinh thực phẩm. Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu chi tiết về đặc tính sinh lý, khả năng chịu acid và động học sinh tổng hợp màng bacterial cellulose của chủng Acetobacter xylinum, làm tiền đề cho các nghiên cứu cải tiến giống hoặc ứng dụng cellulose vi khuẩn trong công nghệ màng sinh học y tế và mỹ phẩm.

Nhóm thứ ba là các nhà quản lý môi trường và cán bộ hoạch định chính sách nông nghiệp nông thôn. Công trình mang lại case study điển hình về giải pháp kinh tế tuần hoàn, giúp định lượng hiệu quả giảm thiểu ô nhiễm hữu cơ và xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật về tận dụng phế phụ phẩm ngành dừa.

Nhóm thứ tư là giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Môi trường. Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp bố trí thí nghiệm đa yếu tố, kỹ thuật phân tích cảm quan và công nghệ chế biến sản phẩm tráng miệng từ nông sản nhiệt đới.

Câu hỏi thường gặp

1. Nước dừa già từ 10 đến 12 tháng tuổi có ưu điểm gì trong lên men thạch dừa?
   Nước dừa già chứa hàm lượng khoáng chất phong phú gồm kali 3,12%, phospho 3,7%, canxi 2,9% và các vitamin nhóm B như acid ascorbic 3 g/lít, tạo hệ đệm dinh dưỡng tự nhiên hoàn hảo cho vi khuẩn Acetobacter xylinum phát triển mạnh mẽ mà không cần bổ sung quá nhiều vi chất đắt tiền.

2. Tại sao bổ sung đường sucrose vượt quá 10% lại làm giảm sản lượng thạch dừa?
   Khi nồng độ sucrose vượt quá 10%, đặc biệt ở mức 14% khiến khối lượng thạch giảm xuống 95,88 g, áp suất thẩm thấu môi trường tăng cao gây ức chế hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn, làm biến tính enzyme sinh tổng hợp và khiến màng thạch trở nên mỏng, mềm, mất cấu trúc chắc chắn.

3. Vai trò của việc ngâm thạch thô trong dung dịch Na2CO3 3% đến 5% là gì?
   Dung dịch Na2CO3 có tính kiềm nhẹ giúp trung hòa triệt để lượng acid acetic nồng độ khoảng 4,5% tích tụ sâu bên trong mạng cellulose. Khi đun sôi, muối cacbonat phân hủy giải phóng khí CO2 kéo theo các tạp chất lơ lửng, giúp viên thạch trắng trong, hết vị chua và đảm bảo an toàn thực phẩm.

4. Nhiệt độ phòng 28°C đến 32°C ảnh hưởng như thế nào đến màng thạch?
   Dải nhiệt độ 28°C đến 32°C là khoảng nhiệt tối ưu giúp enzyme transferase của vi khuẩn hoạt động mạnh nhất, cho sản lượng thạch đạt đỉnh 195,02 g sau 15 ngày. Ở nhiệt độ dưới 15°C hoặc trên 35°C, enzyme bị bất hoạt khiến khối lượng thạch thu nhận bằng 0,00 g.

5. Phương pháp nào bảo quản thạch dừa thành phẩm hiệu quả và an toàn nhất?
   Trong thực tế sản xuất, phương pháp tối ưu là ngâm thạch trong nước đường 20% kết hợp thanh trùng nhiệt hoặc tạo áp suất thẩm thấu cao với siro đường 70% đến 80% cho mứt thạch, kết hợp đóng gói bao bì hút chân không nylon/PP để bảo quản sản phẩm ổn định trên 4 tháng.

Kết luận

• Đề tài đã xác lập thành công bộ thông số công nghệ tối ưu cho quá trình lên men nước dừa già: bổ sung 8% đường sucrose, 0,08% amoni sulfat, duy trì pH 5,0 và nhiệt độ 28°C đến 32°C để thu được khối lượng thạch dừa thô đạt 198,58 g/lít sau 15 ngày nuôi cấy tĩnh.
• Chứng minh nguồn carbon từ glucose (198,50 g) và sucrose (193,79 g) mang lại hiệu quả sinh tổng hợp cellulose vi khuẩn vượt trội, giúp tăng sản lượng lên gần 300% so với môi trường đối chứng tự nhiên không bổ sung đường (50,00 g).
• Hoàn thiện quy trình công nghệ chế biến từ thạch dừa thô sang thạch dừa thành phẩm an toàn thông qua khâu cắt cơ học định hình 8 đến 12 mm, trung hòa acid acetic bằng dung dịch Na2CO3 3% đến 5% và loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng hóa chất tẩy trắng độc hại.
• Giải quyết thành công bài toán ô nhiễm môi trường do nước dừa già phế phẩm chiếm 25% trọng lượng quả gây ra tại các xí nghiệp chế biến dừa, mở ra mô hình kinh tế tuần hoàn gia tăng giá trị nông sản bền vững tại Bến Tre.
• Định hình các dòng sản phẩm thương mại hóa đa dạng như thạch dừa nước đường đóng hộp, cocktail trái cây và mứt thạch dừa bảo quản bằng nồng độ đường cao 70% đến 80% với hạn dùng trên 4 tháng.

Kế hoạch phát triển tiếp theo là hoàn thiện thiết kế hệ thống lên men bán liên tục quy mô pilot trong vòng 6 đến 12 tháng tới. Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm nên ứng dụng ngay quy trình công nghệ này để tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng tầm giá trị nông sản Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Mỗi vùng miền thì lại có một loại đặc sản khác nhau nhưng mỗi khi nhắc dừa thì ai ai cũng nghĩ đến “ xứ dừa ở Bến Tre”. Có lẽ là vì khó có loại cây nào có giá trị sử dụng như cây dừa. Cây dừa có rất nhiều công dụng và rất hữu ích.

Lá dừa dùng để lợp nhà, xơ dừa dùng làm chất đốt, dừa dùng để lấy nước, vỏ dừa dùng làm đồ mỹ nghệ… Và dừa có tác dụng nhiều mặt trong cuộc sống hằng ngày, dừa còn được đông y dùng làm thuốc phòng và trị bệnh.Ngoài ra dừa còn được dùng trong công nghệ sản xuất thực phẩm như kẹo dừa, bánh phồng dừa,… Lượng nước dừa hàng năm dùng để giải khác cũng tương đối, lượng còn lại thải ra ngoài môi trường nhất là các xí nghiệp nạo sấy cơm dừa. đó cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Do đó, việc tận dụng nước dừa già vào sản xuất là nhu cầu cấp thiết để giải quyết vấn đề môi trường và làm tăng giá trị sử dụng của cây dừa. Và đó cũng là nguyên nhân khiến em chọn đề tài này.

Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu quy trình sản xuất thạch dừa để giải quyết về vấn đề ô nhiễm trường và tạo thêm thu nhập cho nông dân.com kho Khoùa luaän toát nghieä p tai lieu mien phi SVTH: Traà n Thò Kim Ngoïc Hình 1. Cùi dừa và nước dừa 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Thu thập nước dừa già là phế phẩm của các xí nghiệp nạo xấy cơm dừa, cơ sở sản xuất kẹo dừa, dầu dừa,… - Nghiên cứu bổ sung các chất thêm vào môi trường nhằm tạo ra môi trường tối ưu để vi khuẩn Acetobacter xylinum có thể lên men tạo thạch dừa tốt nhất. Tình hình nghiên cứu - Qua quá trình nghiên cứu các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu và tìm ra được cách để giải quyết vấn đề trên là sử dụng vi khẩn Acetobacter xylinum để lên men nước dừa già tạo ra một món ăn đó là thạch dừa.

Vì vậy sản xuất thạch dừa đã giải quyết được các vấn đề đặc ra là tận dụng nước dừa già để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và tăng giá trị sử dụng của cây dừa. 2 Khoùa luaän toát nghieäp SVTH: Traàn Thò Kim Ngoïc CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Sơ lƣợc về cấu trúc và công dụng của thạch dừa 1. Cấu trúc của thạch dừa Thạch dừa được tạo thành bởi sự lên men của vi khuẩn Axetobacter xylinum trong môi trường nước dừa già và nước cốt dừa.

Thạch dừa là sản phẩm trắng trong như thạch agar, hơi dai, có bản chất hóa học là Polysaccharide nên không có giá trị dinh dưỡng cao nhưng kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hòa bài tiết được tốt hơn. Chế phẩm từ dừa này còn có tác dụng phòng ngừa ung thư, giảm cân… Cấu trúc của thạch dừa: Bản chất của thạch dừa là một màng nhày có cấu trúc là hemicellulose. Do thạch dừa có bản chất là polysaccharide ngoại bào nên có khả năng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Cho đến nay, việc ứng dụng thạch dừa mới chỉ dừng lại ở những nghiên cứu chế biến thành những sản phẩm kẹo, jelly, các sản phẩm giải khát.

Cấu trúc mạng polysaccharide của thạch dừa: Thạch dừa có cấu trúc mạng là các polysaccharide, chúng sắp xếp không theo trật tự, không theo quy luật, chúng đan xen vào nhau rất chằng chịt theo mọi phía. Do trong quá trình lên men, các vi khuẩn Acetobacter xylinum đã chuyển động hỗn loạn không theo quy luật. Đó là nguyên nhân tạo nên tính dai và chắc về mọi phía của miếng thạch. Bên cạnh đó, mạng luôn luôn ngậm một lượng nước đáng kể (99%).

Thành phần monosaccharide chính của thạch dừa là socboza nằm ở dạng L-sorbose, thường chứa trong vi khuẩn lên men dịch trái cây. Công thức cấu tạo của L-socboza là : CH2OH-CO-HOCH-HCOH-HOCH-CH2OH.com kho Khoùa luaän toát nghieä p tai lieu mien phi SVTH: Traà n Thò Kim Ngoïc 1. Công dụng của thạch dừa Thạch dừa là một loại thức ăn khá phổ biến, nó được dùng làm món tráng miệng dai, trong suốt và rất ngon. Thạch dừa có bản chất hóa học là polysaccharide nên không có giá trị dinh dưỡng cao nhưng có đặc tính giúp nhu động ruột tốt, ngoài ra còn giúp ngừa bệnh ung thư và làm đẹp da và giảm nguy cơ bệnh béo phì.

Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất thạch dừa 1. Đặc điểm của giống vi khuẩn Acetobacter Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có thể phân lập được các vi khuẩn này từ không khí, đất, nước, lương thực thực phẩm, dấm, rượu, bia, hoa quả… Có khoảng 20 loài thuộc giống Acetobacter đã được phân lập và mô tả, trong đó có nhiều loài có ý nghĩa kinh tế. Vi khuẩn Acetobacter: Dạng hình que, tuỳ điều kiện nuôi cấy (nhiệt độ, thành phần môi trường nuôi cấy) mà các vi khuẩn Acetobacter có thể sinh ra các tế bào có hình thái khác biệt dạng kéo dài hoặc phình to ra.  Kích thước thay đổi tuỳ loài (0,3 - 0,6 x 1,0 - 8,0μm).

 Có thể di động (có tiên mao đơn hoặc chu mao), hoặc không di động (không có tiên mao).  Không sinh bào tử.  Hiếu khí bắt buộc.  Chịu được độ acid cao.

 Vi khuẩn Acetobacter có khả năng đồng hoá nhiều nguồn thức ăn cacbon khác nhau nhưng không sử dụng được tinh bột.  Tế bào đứng riêng lẽ hoặc kết thành từng chuỗi.  Có khả năng tạo thành váng trên môi trường lỏng, khả năng tạo thành váng thay đổi tuỳ loại: o Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc. 4 Khoùa luaän toát nghieäp SVTH: Traàn Thò Kim Ngoïc o Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc.

o Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo. o Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã. o Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành váng không chắc chắn.  Acetobacter có khả năng đồng hoá muối (NH4)+ và phân giải pepton.

Một số loài đòi hỏi một số acid amin nhất định như acid pantothenic và các chất khoáng K, Mg, Ca, Fe, P, S … ở dạng muối vô cơ, hữu cơ hoặc hợp chất hữu cơ. Do đó bia, dịch tự phân nấm men, nước mạch nha, nước trái cây… là nguồn dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn actobacter… Ngoài khả năng oxy hoá ethanol thành acid acetic, một số loài Acetobacter còn tổng hợp được vitamin B1, vitamin B2, oxy hoá sorbit thành đường sorbose (dùng trong công nghiệp sản xuất vitamin C)… 1. Phân loại vi khuẩn Acetobacter Một số loài quan trọng nhất trong bảng phân loại Acetobacter của J-Frateur (năm 1950). Vi khuẩn Acetobacter 5 Ket-noi.com kho Khoùa luaän toát nghieä p tai lieu mien phi SVTH: Traà n Thò Kim Ngoïc Acetobacter aceti: trực khuẩn ngắn, không chuyển động và chúng có thể liên kết với nhau thành chuỗi dài.Chúng bắt màu vàng với iod, có thể sống ở nồng độ cồn khá cao (11%) và có khả năng oxy hoá cồn tạo thành 6% acid acetic.

Nhiệt độ phát triển tối ưu của chúng là 34oC. Nếu nhiệt độ cao quá 40oC sẽ gây ra hiện tượng co tế bào và tạo thành hình quả lê. Thường thấy chúng phát triển trong bia. Vi khuẩn Acetobacter aceti Acetobacter schutzenbachii: trực khuẩn khá dài, tạo thành ván dày, và không bền vững, có khả năng tích luỹ trong môi trường đến 11,5% acid acetic do đó thường được sử dụng để làm giấm theo phương pháp nhanh (phương pháp của Đức).

Vi khuẩn Acetobacter schutzenbachii 6 Khoùa luaän toát nghieäp SVTH: Traàn Thò Kim Ngoïc Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng, dễ vỡ ra, có khả năng chuyển hoá glucose thành acid gluconic hay sorbic thành sorbose. Loại vi khuẩn này muốn phát triển bình thường cần được cung cấp một số chất sinh trưởng như acid para aminopenzoic, acid anthoteric, acid nicotinic. Vi khuẩn Acetobacter suboxydans Acetobacter orleansen: trực khuẩn dài trung bình không di động. Gặp điều kiện nhiệt độ cao có thể sinh ra các tế bào dị hình kéo dài hoặc phình to ra.

Tạo ra váng rất dày trên môi trường dịch thể. Có thể phát triển được có nồng độ rượu cao (10% - 12%) và làm tích luỹ đến 9,5% acid acetic. Thường được dùng trong công nghiệp chuyển rượu vang thành giấm (phương pháp của Pháp). Phát triển thích hợp ở nhiệt độ 25 - 30oC.

vi khuẩn Acetobacter orleansen 7 Ket-noi.com kho Khoùa luaän toát nghieä p tai lieu mien phi SVTH: Traà n Thò Kim Ngoïc Acetobater xylinum: trực khuẩn không di động, tạo thành váng nhăn và khá dày. Váng có chứa hemicellulose nên khi gặp H2SO4 và thuốc nhuộm Iod sẽ bắt màu xanh.Có thể tích luỹ 4,5% acid acetic trong môi trường. Thường gặp loài vi khuẩn này cùng với nấm men trong “nấm chè”, còn gọi là “thuỷ hoài sâm”, một loại sản phẩm giải khát bổ dưỡng theo cách làm của nghười Trung Hoa. Đó là một loại nước chua có vị thơm dùng để pha nuớc giải khát trong các gia đình người Trung Hoa, trên mặt nước có một váng vi sinh vật dày được nuôi sống bằng nước chè và đường.

Vi khuẩn Acetobacter xylinum. Acetobacter pasteurianum: trực khuẩn ngắn, váng vi khuẩn có dạng khô và nhăn nheo, váng bắt màu xanh khi nhuộm với thuốc Iod. Có khả năng oxy hoá và tạo 6,2% acid acetic. Phân lập vi khuẩn Acetobacter Vi khuẩn Acetobacter có thể được phân lập từ giấm, rượu, bia, hoa quả, chuối chín, váng giấm.

Ví dụ: muốn phân lập vi khuẩn acetobacter từ không khí, người ta pha rượu thành dung dịch 5 - 6% (hoặc theo kinh nghiệm dân gian, chỉ cần lấy một phần rượu hoà với 7 phần nước lã, đựng trong cốc 8 Khoùa luaän toát nghieäp SVTH: Traàn Thò Kim Ngoïc miệng rộng, giữ ở tủ ấm 30oC trong 2 - 3 ngày. Rượu sẽ đục và trên bề mặt xuất hiện một váng mỏng. Lấy váng mỏng này pha loãng ra, và phân lập trên môi trường thạch dĩa. Để ức chế sự phát triển của các loại nấm men Mycoderma (thường phát triển đồng thời với sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter), người ta bổ sung vào môi trường phân lập 1 – 1,5% acid acetic.

Do những ưu điểm vượt trội của chủng Acetobacter xylinum đã được nêu ở trên nên Acetobacter xylinum đựoc ứng dụng trong sản xuất thạch dừa. Sơ lƣợc về vi khuẩn Acetobacter xylinum Hình 1. Vi khuẩn Acetobacter xylinum dưới kính hiển vi. Đặc điểm: Chủng Acetobacter xylinum này có nguồn từ Philippin.

Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi khuẩn acetic. Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học BergeyAcetobacter xylinum thuộc: lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales  Acetobater xylinum là loại vi khuẩn hình que dài khoảng 2μm, gram âm, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi, có khả năng di động nhờ tiên mao.