Tiểu luận công nghệ lên men thạch dừa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ-ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Khoa Cơng nghệ Nơng nghiệp

ĐỀ TÀI: CƠNG NGHỆ LÊN MEN THẠCH DỪA
HỌC PHẦN CÔNG NGHỆ LÊN MEN VÀ PHÁT TRIỂN SINH PHẨM

Họ và tên sinh viên:

Nghiêm Thị Huế

Hà Nội, 2023

1


MỤC LỤC
I Đặt vấn đề........................................................................................................................ 3
II Nguyên liệu.................................................................................................................... 5
2.1 Nước dừa già............................................................................................................5
2.2 Vi sinh vật [2][5]..........................................................................................................8
2.2.1 Đặc điểm chủng giống.......................................................................................8
2.2.2 Tiêu chí chọn giống sản xuất.............................................................................9
III Quy trình cơng nghệ sản xuất thạch dừa [5][2]...............................................................11
3.1 Sơ đồ......................................................................................................................11
3.2 Giải thích sơ đồ......................................................................................................12
3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men.........................................................16
IV Đánh giá chất lượng sản phẩm lên men......................................................................18
V Tiềm năng ứng dụng.....................................................................................................19
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................20

2

I Đặt vấn đề
Dừa (Cocos nucifera) là cây thân gỗ thuộc chi Cocos, họ Cau (Arecaceae). Dừa
thường được trồng ở vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, phát triển mạnh trên đất cát pha,
khả năng chịu mặn tốt, cần nhiều ánh sáng mặt trời và lượng mưa thường xuyên cao
(1.500–2.500 mm/hàng năm)[3].Theo Hiệp hội Dừa Châu Á - Thái Bình Dương (APCC)
và Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO), cây dừa được trồng trên
90 quốc gia vùng nhiệt đới với tổng diện tích 11,908 triệu ha năm 2016, trong đó diện
tích dừa của các nước Châu Á – Thái Bình Dương là gần 11 triệu ha, chiếm 85% tổng
điện tích dừa thế giới[10]. 10 quốc gia có diện tích trồng dừa lớn trên thế giới là Indonesia,
Philippines, Ấn Độ, Sri Lanka, Brazil, Thái Lan, Papua New Guinea, Malaysia, Việt Nam và
Vanuatu. Ba quốc gia hàng đầu là Indonesia, Philippines, Ấn Độ có diện tích trồng hơn 1 triệu
ha, chiếm trên 80% sản lượng dừa thế giới. Năm 2020, theo thống kê của Hiệp hội Dừa Bến
Tre tổng hợp theo Niên giám thống kê của các tỉnh có số liệu về dừa và Niên giám thống
kê của Cộng đồng Dừa Quốc tế (International Coconut Community – ICC) tổng diện tích
dừa của Việt Nam là 170 000 ha, với sản lượng 1,72 triệu tấn quả [8]. Dừa được trồng chủ
yếu tại Bến Tre, Trà Vinh, Tiền Giang, Vĩnh Long, Cà Mau, Sóc Trăng, Bình Định và
một số tỉnh miền Tây, miền Trung khác [8].
Dừa là là loại cây trồng có giá trị kinh tế, có thể ra quả tới 60 - 70 năm. Trồng dừa
mang lại sinh kế ổn định cho hàng triệu người ở khu vực Thái Bình Dương và Châu Á,
nơi trồng hơn 89% diện tích dừa toàn cầu và 85% sản lượng cùi dừa, thu về hơn 1,08 tỷ
USD thu nhập từ xuất khẩu [10]. Tất cả các phần của quả và thân cây dừa đều sử dụng được
và là nguyên liệu cho nhiều loại sản phẩm khác nhau. Hiện nay đã có hơn 70 chủng loại sản
phẩm từ dừa được sản xuất [10]. Quả dừa phần lớn là xơ và nước dừa. Sản lượng cơm dừa thế
giới năm 2013 là 5,8 triệu tấn. Hầu hết cơm dừa được các nước dùng để sản xuất dầu dừa, chỉ
2% cơm dừa được xuất ra thị trường thế giới. Sản lượng dầu dừa thế giới năm 2013 là 3,65
triệu tấn, tổng lượng xuất khẩu là 1,9 triệu tấn [10]. Cơm dừa khai thác tối đa để ép lấy dầu làm
nguyên liệu trong các ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, nhiên liệu sinh học, sơn…
Nước dừa là ngun liệu làm thạch dừa, giấm, thậm chí có thể làm dịch truyền, làm thức uống

giải khát bổ dưỡng. Gáo, thân, xơ và lá dừa có nhiều cách sử dụng khác nhau như làm than
hoạt tính, đồ mỹ nghệ, hàng gia dụng, thảm xơ dừa…và chất đốt.
Thực tế, tại Việt Nam và các nước trồng, chế biến các sản phẩm từ dừa thì nước
dừa già thải ra từ các nhà máy nạo cơm dừa là rất lớn. Riêng ở Công ty TNHH chế biến
3


dừa Lương Quới mỗi ngày xả thải từ 90.000 đến 100.000 lít nước dừa già. Đa phần nước
dừa già sẽ bị thải bỏ gây lãng phí và làm ơ nhiễm mơi trường nghiêm trọng. Vì vậy việc
tận thu nước dừa già để tiếp tục sản xuất thạch dừa là cần thiết, góp phần đa dạng hóa sản
phẩm, nâng cao giá trị trái dừa, hạn chế nước thải dừa, hạn chế gây ô nhiễm môi trường.
Sản xuất nata de coco phổ biến ở các khu vực sản xuất dừa lớn như Hải Nam (Trung
Quốc), Bến Tre (Việt Nam), Pontianak của Indonesia. Tại Bến Tre (Việt Nam), sản lượng
trung bình của nata de coco thô nằm trong khoảng 15.000 tấn mỗi năm, giá bán trung
bình năm 2010-2011 ở mức 137,5 USD/tấn [6]. Giá bán thạch dừa của Thái Lan ra thị
trường bên ngoài nằm trong khoảng 200-1000 USD/tấn [6]. Tại Indonesia, giá thị trường
trung bình (nội bộ) của tấm nata de coco thô dao động từ 68 đến 75 USD/tấn [6]. Năm
2021, riêng công ty Vinacoco sản xuất được 15000 tấn thạch dừa, đạt doanh thu 111 tỷ,
mang về lợi nhuận trước thuế 21 tỷ và đóng góp hơn 50% lợi nhuận cho tập đoàn GC
Food [9].
Thạch dừa (nata de coco) là một loại thực phẩm có nguồn gốc từ Philippines.
Thạch dừa được sản xuất từ nước dừa già qua quá trình lên men vi khuẩn Acetobacter
xylinum.
Thạch dừa là sản phẩm ngoại bào trong quá trình trao đổi chất của vi khuẩn
Acetobacter xylinum. Thạch dừa là một màng nhầy có chứa Hemicellulose [2][5]. Thạch
dừa có bản chất là polisaccharide ngoại bào, mạng polisacharide đan xen chằng chịt nhau
theo nhiều hướng không theo quy luật do vi khuẩn lên men chuyển động tự do nên thạch
dừa dai, chắc về mọi phía [2][5]. Đây là một loại thực phẩm có màu trắng gần như trong
suốt và dai, thường được dùng làm kẹo hoặc dung kèm với đồ uống.

4


Hình 1.1: Thạch dừa
Sản xuất thạch dừa là quá trình lên men bề mặt do vi khuẩn Acetobacter xylinum
tạo váng trên bề mặt môi trường nước dừa già [5][2].

5


II Nguyên liệu
2.1 Nước dừa già
Nước dừa già là nguyên liệu chính trong sản xuất thạch dừa. Nước dừa là phần nội
nhũ lỏng được tìm thấy trong khoang của hạt. Thành phần của nước dừa phụ thuộc vào
một số yếu tố như tuổi, giống, mùa trồng trọt, vị trí địa lý và điều kiện môi trường, bao
gồm cả lượng mưa và nhiệt độ. Nước dừa thu hoạch từ những quả có độ tuổi từ 10 - 12
tháng tuổi được xếp vào loại nước dừa trưởng thành (dừa già). Do trong quá trình trưởng
thành, nước dừa được sử dụng để hình thành cùi dừa bên trong trái nên thể tích nước dừa
giảm.
Nước dừa bao gồm 95% là nước, với một lượng nhỏ carbohydrate, protein, dầu,
vitamin và khoáng chất.
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của nước dừa dựa trên các cơng bố khác nhau (1, 4,
7, 11):
Nguồn
Loại dừa

(1)

(4)

Non

Trọng lượng trung
bình của dừa (g)
Tuổi dừa

(11)

Xanh
non

Bánh
tẻ

(7)

Già

Gìa
(đã
qua
hấp
khử
trùng
)

206
(nước)

Nguồn dừa

Deerfield
Beach, FL

Proximates
Nước

g/100g

Khơ
Năng lượng
Protein
Tổng Lipid
Tro
Cacbohidrat

5.01
19 kcal
0.72
0.2
0.39
3.71

Non

Già

565

393

6
tháng

12
tháng

Dominican
Republic
g/100g
94.1
94.45
8
5.82
5.55

94.99

0.12
0.07
0.87
4.76

6

0.52
0.15
0.47
4.41

Chất xơ
Đường
Tổng

mg/ml

Sucrose
Glucose
Fructose
Rượu đường

9.18
7.25
5.25
Không
đơn vị
0.8
15
mg/ml
0.01
0.05
mg/
100g

Mannitol
Sorbitol
Myo-inositol
Scyllo-inositol
Ion vô cơ

g/100g
2.61

Ca

9.16
0.93
3.93
4.3

mg/ml
21.6 13.8
8
7
9.18
8.9
7.25 2.46
5.25 2.51

mg/100g

mg/100g

0.01
30
37

312

250

312

Na
Zn
Cu
Mn
Se
Cl
S
Al
B
Vitamin
Vitamin C,
Thiamin (B1)
Riboflavin (B2)
Niacin (B3)

105

105
0.1
0.04
0.142
0.001

105

Folate, total

10.7
2.02
2.48

0.06
2.61
2.55

0.51
1.48
1.43

0.01
0.05

0.29
25
20

0.04

183
24

0.52

3.42

15

0.01
30
37

mg/ml

5.23

0.8

24

0.04

15.2

mg/l

Fe
Mg
P
K

Pantothenic acid (B5)
Pyridoxine (B6)

Không phát
hiện
g/100g

1.1

183
24
mg/100g
2.4
0.03
0.057

mg/l

0.08

0.64

0.043

0.52

0.032

Vết

Vết
0.01

0.03

7

mg/100g
27.3
5
0.02
6.4
4.66
203.
7
1.75
0.07
0.01
0.12

31.64
0.02
9.44
12.77
257.5
2
16.1
0.02
0.03
0.08

0.58
0.07
0.06
0.06
0.08

mg/100dm3
7.41
Vết
0.01
Không phát
hiện
Không phát
hiện


Folic acid
Folate, food
Biotin
Nicotinic
(Niacin)

acid

Acid amin
Alanine
β-Alanine
γ-Aminobutyric acid

0.003

0.00
3

0.02

0.02

0.64

0.64

µg/ml

g/100g

312

0.037

mg/g defatted
sample

µg/ml
16.4

127.
3

177.
1

1.9

34.6

0.118

14.7

25.6

168.
8
16.8

0.07

11.3
17.1

35.9
10.1

9.4
80
1.3

70.8
45.4
9.7

3.5

6.3

6.2
4.4
3.5

37.3
21.4
16.9

198

1.13

3.88

20.7

0.13

0.81

5.4
10.4

11.4
25.3

1.6

0.76

78.7
13.4
13.9
5.2

104.9
2
18
8.8

3.44

3.75

0.43

0.11

3.39
0.26
0.66
4.72
0.22

0.67
0.27
0.58
3.41
0.21

12
820

Arginine
133
Asparagine
and
60
glutamine
Aspartic acid
65
Asparagine
Cystine
0.97
Glutamic acid
240
Glutamine
Glycine
13.9
Homoserine
5.2
Histidine
Vết
Isoleucine
18
Leucine
22
Lysine
150
Methionine

8
Ornithine
22
Phenylalanine
12
Pipecolic acid
Proline
97
Serine
111
Tyrosine
16
Tryptophan
39
Threonine
44
Valine
27
Dihydroxyphenylalin
e
Hydroxyproline
Pipecolic acid
Hợp chất nitơ
µmol/ml

0.014
0.165
0.034
0.017
0.028

0.053
0.032
0.013
0.037

31.7
22.5

173.2

33
13

10.2

0.03
0.037
0.022
0.008
0.026
0.044

4.1
7.3
0.9

31.9
45.3
6.4

21.6
65.8
3.1

12.9
85

0.52
0.64

0.95
1.06

2.9
5.6

16.2
20.6

26.3
15.1

27.4
15.5

0.2
0.91

0.33
0.82

4.1

8

0.26

8.2


Ethanolamine
Acid hữu cơ
Tartaric
Malic
Citric
Acetic
Pyridoline
Succinic
Shikimic and quinic
acids
Phytohormones
Auxin
1,3- Diphenylurea
Cytokinin
Tính chất hóa học
pH

0.01
meq/mL

meq/mL

34.31

9.36

0.37
0.39 mg/
ml

0.43

mg /100 DM
1.6
2.4

34.3
1
0.37

11.9
8
0.31

0.39

0.18

0.27

0.28

0.18

14.08

317

0.38

307
24.8
1.3

0.57
mg/
L
0.07
5.8

mg/mL
0.07

4.6-5.6

4.7 ±
0.1

5.2 ±
0.1

Đường: Đường trong nước dừa bao gồm carbohydrate, cụ thể là sucrose, glucose
và fructose. Đây là những loại đường chính góp phần tạo nên vị ngọt của nước
dừa. Trong nước dừa non đường tồn tại chủ yếu ở dạng glucose và fructose (đường khử).
Trong nước dừa già, hàm lượng đường tổng chỉ khoảng 4%, vì vậy cần bổ sung đường
trong quá trình lên men.Vi khuẩn Acetobacter xylinum có khả năng sử dụng cả 3 loại
đường trên trong nước dừa già để lên men tạo cấu trúc thạch dừa.
Protein: Nước dừa chứa một lượng nhỏ protein, chỉ chiếm khoảng 0.5 %, các acid
amin không cân đối, không đủ cung cấp nitơ cho vi khuẩn hoạt động, Vì vậy cần cung
cấp thêm nito cho vi khuẩn trong quá trình lên men.
Vitamin: Trong nước dừa già có vitamin C, đủ vitamin nhóm B: B1, B2, B3, B5, B6,
B7 và B9 với một hàm lượng rất nhỏ, nhưng cũng đủ cung cấp cho vi sinh vật hoạt động.
Khoáng chất: Nước dừa giàu các khoáng chất cần thiết như: K, Mg, P, S, Fe, Ca,
Na, Zn, Mn, B…
Ngoài ra, trong nước dừa cịn thấy 1 số kích thích sinh trưởng như auxin, 1,3diphenieriea…; acid hữu cơ như Citric, Acetic, Malic, Pyridoline…

9


Nước dừa được sử dụng trong sản xuất thạch dừa được lấy từ các nhà máy nạo sấy
cơm dừa, do đó khi vận chuyển cần đảm bảo vệ sinh, tránh nhiễm vi sinh từ bên ngoài.
Nước dừa phải là trái dừa 10 - 12 tháng tuổi vì khi đó hàm lượng đường là cao nhất.
Trước khi vận chuyển cần kiểm tra nước trong, khơng có mùi, màu sắc lạ.
2.2 Vi sinh vật [2][5]
Giống vi sinh vật sử dụng trong sản xuất thạch dừa là vi khuẩn Acetobacter
xylinum.

2.2.1 Đặc điểm chủng giống
Acetobacter xylinum là vi khuẩn lactic. Theo Bergey, A. xylinum thuộc hệ thống
phân loại sau: Lớp: Schizomycetes, Bộ: Pseudomonadales, Họ: Pseudomonadaceae, Lồi:

Acetobacter xylinum.
(1) Đặc điểm hình thái:
Vi khuẩn Acetobacter xylinum là vi khuẩn hình que, kích thước khoảng 2 – 7 µm,
tế bào đứng riêng lẻ hoặc xếp thành từng chuỗi, chúng khơng có khả năng di động, khơng
sinh bào tử. Các tế bào được bọc bởi chất nhày tạo váng nhăn có chứa Hemicenllulose,
bắt màu với thuốc nhuộm Iot và H2SO4.
Vi khuẩn A.xylinum thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm, hiếu khí bắt buộc,
hố dị dưỡng. Tế bào của chúng thường tìm thấy trong giấm, dịch rượu, nước
ép hoa quả, trong đất.

Hình 2.1: Vi khuẩn Acetobacter xylinum
(2) Đặc điểm sinh lý, sinh hóa:
Vi khuẩn Acetobacter xylinum phát triển ở nhiệt độ 28 – 32 ℃, pH < 5 và có thể, pH < 5 và có thể
tích lũy 4,5% acid acetic. Acid axetic sinh ra trong quá trình hoạt động của vi khuẩn,
nhưng khi vượt quá mức cho phép chúng gây ức chế vi khuẩn hoạt động. Ở 37 ℃, pH < 5 và có thể tế bào
sẽ suy thối hồn tồn mặc dù ở trong điều kiện mơi trường tối ưu. Acetobacter xylinum
có khả năng chịu được pH thấp, vì thế thường bổ sung thêm acid acetic vào mơi trường
nuôi cấy để hạn chế sự nhiễm khuẩn lạ.
10


Nguồn carbohydrate mà A. xylinum sử dụng cho khả năng tạo sinh khối cao là
glucose, fructose, mannitol, sorbitol; hiệu suất sẽ thấp hơn khi sử dụng glycerol, lactose,
sucrose, maltose; và hiệu suất bằng 0 nếu sử dụng sorbose, mannose, cellobiose,
erythritol, ethanol và acetat.
Vi khuẩn Acetobacter xylinum hấp thụ đường Gucose từ môi trường nuôi cấy;
trong tế bào glucose kết hợp với axit béo tạo thành tiền chất nằm trên màng tế bào. Sau
khi ra khỏi tế bào tiền chất này sẽ được enzyme polyme hóa thành xenlulose.
Vi khuẩn Acetobacter xylinum có thể tạo lớp xenlulose dày do trong mơi trường
lên men nước dừa già đã bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết.

2.2.2 Tiêu chí chọn giống sản xuất
A. xylinum có thể được ni cấy trên nhiều loại mơi trường khác nhau ví dụ như:
- Mơi trường nước dừa già: Acid axetic 5ml, (NH4)2SO4 8g, (NH4)2HPO4 2g,
Saccharose 20g, nước dừa già 1000ml,
- Môi trường nước dốt dừa: (NH4)2SO4 0,6%, (NH4)2HPO4 0,6%, Saccharose 6%,
tỷ lệ cơm dừa/nước dừa (g/ml) là 1/10
- Môi trường nước ép dứa: (NH4)2SO4 0,8%, (NH4)2HPO4 0,6%, Saccharose 6%, tỷ
lệ dứa/nước dứa (g/ml) là 1/10 hoặc 3/10
Trong sản xuất, chủng Axetobacter xylinum phải có khả năng sử dụng nhiều loại
đường khác nhau như glucose, lactose, maltose, galactose... để tạo màng cenlulose dai
chắc về mọi phía trong bề mặt mơi trường. Chủng sản phải có khả năng cạnh tranh và ức
chế vi sinh vật tạp nhiễm cao; ít bị thối hóa; khơng sinh độc tố; giống có khả năng tạo
cellulose với hàm lượng lớn, chịu được nồng độ chất khơ cao (nồng độ chất khơ thích
hợp cho q trình hình thành dừa là 11.5-12◦Bal.

11


III Quy trình cơng nghệ sản xuất thạch dừa [5][2]
3.1 Sơ đồ
Quy trình cơng nghệ sản xuất thạch dừa có thể tóm tắt như sau:

12


3.2 Giải thích sơ đồ
(1) Nhân giống vi khuẩn Acetobacter xylinum cho sản xuất:
Giống Acetobacter xylinum được nuôi trong môi trường ống thạch nghiêng. Trước
khi cấy giống, các ống nghiệm chứa môi trường được tiệt trùng ở 121 ℃, pH < 5 và có thể, 20 ℃, pH < 5 và có thể. Thành

13


phần mơi trường ni cấy có thể là 8g (SA) (NH4)2SO4, 2g (NH4)2HPO4 (DAP), 20 g
Saccharose, 20g aga, 1000ml nước dừa.
Sau khi cấy giống, giữ các ống nghiệm trong tủ ấm 3 đến 4 ngày. Lựa chọn các
ống nghiệm cho chủng giống phát triển tốt, bảo quản ở 2 – 4 ℃, pH < 5 và có thể.
Sau đó tiến hành nhân giống cấp 1,2 tùy theo quy mô sản xuất. Tuy nhiên lúc này
giống được nhân lên trong môi trường dịch thể. Giống được cấy theo tỷ lệ 10%, sử dụng
lắc hoặc sục khí 18 - 20 giờ. Sau đó giống được đưa vào sản xuất hoặc tùy vào quy mơ
mà có thể nhân giống cấp 3 cho đủ lượng giống sản xuất.
- Nhân giống cấp 1: môi trường nhân giống cấp 1 khơng có aga, pH được điều
chỉnh về 3.8 - 4 bằng acid axetic. Môi trường được khử trùng 100 ℃, pH < 5 và có thể, 30 phút. Giống cấp
1 được nhân lên trong các bình tam giác 100ml. khi môi trường nguội đến 30 ℃, pH < 5 và có thể, tiến
hành cấy giống, lắc hoặc sục khí 18 - 20 giờ, ni ở nhiệt độ phòng. Khi xuất hiện lớp
váng trắng, chắc lên bề mặt mơi trường thì có thể nhân giống cấp 2.
- Nhân giống cấp 2: Môi trường nhân giống cấp 2 như môi trường nhân giống cấp
1. Tuy nhiên giống cấp 2 được ni trong các bình tam giác 250ml.
(2) Q trình lọc nước dừa già
Nước dừa già sau khi được vận chuyển từ nhà máy nạo sấy cơm dừa đến nhà máy
sản xuất thạch dừa cần trải qua quá trình lọc để loại bỏ các tạp chất thô như xơ dừa, mụn
dừa, cơm dừa. Trong quá trình lên men, vi khuẩn Acetobacter xylinum chủ yếu biến đổi
đường glucose thành cellulose, nên hạn chế các thành phần khác để tránh gây tạp nhiễm.
Để lọc nước dừa già cần các thùng chứa lớn có gắn bơm, có cửa đỉnh để bơm nước
dừa già vào bồn lọc, cửa đáy để tháo dịch lọc sang thiết bị thanh trùng, có trang bị các lớp
lưới lọc để loại bỏ tạp chất. Khi lọc sẽ dùng áp suất đẩy dung dịch qua màng lọc, phần
cặn sẽ được giữ lại trên màng lọc, phần nước dưa sẽ đi qua màng lọc, gọi là dịch lọc.
(3) Qúa trình bổ sung dinh dưỡng
Dinh dưỡng trong nước dừa già chưa cân đối cho quá trình lên men, vì vậy cần bổ
sung nguồn nitơ, cacbon vào dịch lọc trong thiết bị khử trùng. Dinh dưỡng được bổ sung

bao gồm: 8g (NH4)2SO4, 2 g (NH4)2HPO4 và 20g saccharose trên 1000ml nước dừa già.
(4) Qúa trình tiệt trùng, làm nguội
Tiệt trùng dịch lọc trong 10-15 phút trong thiết bị gia nhiệt nhằm tiêu diệt vi sinh
vật khơng cần thiết cho q trình lên men, bao gồm cả vi sinh vật gây bệnh; bất hoạt một
số enzyme. Tuy nhiên trong quá trình tiệt trùng, một số thành phần hóa học cũng bị biến
đổi như vitamin.
14


Sau khi tiệt trùng, cần đưa dung dịch về 28 – 30 ℃, pH < 5 và có thể, đây là nhiệt độ thích hợp cho
vi khuẩn Acetobacter xilynum hoạt động.
(5) Chỉnh pH
Vi khuẩn Acetobacter xilynum ưa pH acid (pH = 3.5 - 4.5), trong khoảng pH này
một số vi sinh vật hoại sinh khác không phát triển được.
Trong quá trình chỉnh pH lượng acid được tính tốn sẵn, có thể kiểm tra pH qua
đầu dị pH.
(6) Qúa trình lên men
Qúa trình lên men hiếu khí vi khuẩn Acetobacter xilynum trong môi trường nước
dừa già đã bổ sung dinh dưỡng nhằm thu sản phẩm trao đổi bậc 1 celllulose.
Lên men thạch dừa trong khay là quá trình lên men tĩnh.
Trong quá trình lên men xảy ra nhiều quá trình biến đổi:
- Sinh học: sự tăng nhanh số lượng tế bào vi khuẩn và hoạt động trao đổi chất
nhằm tạo sản phẩm ngoại bào.
- Lý học: quá trình tỏa nhiệt trong q trình trao đổi chất của vi khuẩn
- Hóa lý: Sự tạo thành bao nhầy quanh vi sinh vật, bên trong chứa các sợi
cenlulose
- Hóa sinh: đây là q trình biến đổi quan trọng nhất trong quá trình lên men.
Quan trọng nhất là quá trình vi khuẩn Acetobacter xilynum chuyển hóa saccharose thành
cenlulose, sử dụng glucose biến đổi tạo thành cenlulose theo con đường sau:

15


Hình 3.1: Con đường chuyển hóa glucose thành cellulose nhờ vi khuẩn Acetobacter xylinum

Tóm tắt cơ chế tạo thành thạch như sau [5]:
Vì trong nước dừa già có chứa đường saccharose, vi khuẩn A. xylinum sẽ tiết
enzyme invertase để thủy phân đường saccharose thành đường glucose và fructose. Sau
đó vi khuẩn tiếp tục tiết enzyme isomerase để thực hiện phản ứng đồng phân hóa, chuyển
hóa fructose thành glucose. Song song với đó, vi khuẩn tiết ra chất nhầy bao bọc xung
quanh chúng, đồng thời hấp thụ glucose và thực hiện q trình chuyển hóa glucose thành
Glucose-6-photphate dưới tác dung của enzyme Glucokinase; sau đó Glucose-6photphate dưới tác dụng của enzyme phosphoglucomutase được chuyển hóa thành
Glucose-1-photphate; Glucose-1-photphate tiếp tục được chuyển hóa thành UDP-glucose
dưới tác dụng của enzyme UDP-glucose cyrophospholyase, cuối cùng UDP-Glucose
được polime hóa chuyển hóa thành các sợi cellulose nhờ enzyme cellulose synthase trong
bao nhầy. các sợi này sẽ xuất ra khỏi tế bào vi khuẩn và liên kết với nhau tạo thành một
khối gel chắc và nổi lên bề mặt môi trường nuôi cấy.

16


17


Trong q trình lên men, pH có sự thay đổi. Axetobacter xylinum là vi khuẩn ưa
acid nhẹ, khi lên men, pH được điều chỉnh về 3.5 - 4 bằng acid axetic 40%. Trong khoảng
4 ngày đầu lên men pH tăng nhẹ, sau đó giảm dần đến ngày thứ 10 thì đạt giá trị 3.
Các q trình đồng hóa, dị hóa trong vi khuẩn sẽ sinh ra một số sản phẩm trung
gian là các acid hữu cơ như acid dicacbixylic không bay hơi, các ketoacid và carboxylic
bay hơi; đơi khi có cả acid fomic.

(7) Cắt nhỏ
Sau khi đã lên men miếng thạch thơ sẽ tiếp tục được chuyển sang phịng vơ trùng
để tiếp tục cắt nhỏ miếng thạch hơn, miếng thạch có kích thước 1*1.5*2.5 cm.
(8) Ngâm Na2CO3 3.5 %, 15 phút
Sau khi lên men vẫn cò dư acid axetic khi điều chỉnh pH gây mùi vị khơng ngon,
vì vậy cần ngâm Na2CO3 3.5 %, 15 phút trong các khay đựng thạch dừa thơ. Sau đó đem
thạch ra rửa với nước lạnh.
Phản ứng trung hòa acid axetic:
CH3COOH + Na2CO3 => CH3COONa + CO2 + H2O
(9) Qúa trình xả nước lạnh
Xả nước lạnh nhằm loại bỏ hết những hóa chất cịn sót lại dính trên thạch dừa thơ.
Thạch dừa thơ có thể được đưa lên băng chuyền và xả nước thông qua hệ thống ống phun
liên tục.
(10) Qúa trình đun sơi
18


Sau khi xả nước lạnh, thạch dừa thô sẽ được đun nóng trong các nồi gia nhiệt để
miếng thạch trong hơn, miếng thạch lúc này khơng có hương vị.
Trong giai đoạn này người ta thường bổ sung một số chất tạo dai như CMC để cấu
trúc miếng thạch chắc hơn do chúng liên kết các bó sợi cellulose vào nhau.
(11) Qúa trình ngâm đường
Thạch dừa thơ trong, khơng mùi, tuy nhiên không vị nên cần ngâm đường 70 80% trong bồn ngâm có gia nhiệt 60 - 70℃, pH < 5 và có thể để đường khuyếch tán, ngấm vào sâu trong
miếng thạch làm tăng vị sản phẩm.
(12) Bổ sung hương vị
Thạch sau khi ngâm đường sẽ bổ sung một số hương vị để hồn thiện sản phẩm.
(13) Đóng gói
Thạch dừa có thể được đóng gói trong túi nhựa hoặc hộp nhựa trong.
(14) Thanh trùng
Sau khi đóng gói sẽ tiến hành thanh trùng trong hệ thống thanh trùng tunnel ở

nhiệt độ 60 - 70℃, pH < 5 và có thể trong 20 - 30 phút nhằm tiêu diệt các vi sinh vật bất lợi, sau đó chúng
được làm nguội trong hệ thống.
(15) Dán nhãn sản phẩm
Sau khi đã hoàn tất quá trình sản xuất, thạch dừa sẽ được dán nhãn để hoàn thiện
sản phẩm trước khi đưa ra thị trường.
3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Ảnh hưởng của (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4
Tỷ lệ dinh dưỡng trong môi trường ni cấy có ý nghĩa quyết định đến sinh trưởng
của của vi sinh vật. (NH 4)2SO4, (NH4)2HPO4 được bổ sung vào môi trường lên men thạch
dừa nhằm cung cấp nito, photpho cho vi khuẩn Acetorbacter xilynum. Nitơ, photpho
tham gia cấu trúc acid nucleic, photpholipid, ATP, ADP, NADP, một số vitamin…và
tham gia cấu trúc hemicellulose. Nếu bổ sung (NH 4)2HSO4 không cân đối sẽ ảnh hưởng
đến kết quả tạo thành hemicellulose của vi khuẩn Acetorbacter xilynum.

19


Bảng 3.1: Ảnh hưởng của (NH4)2HSO4 đến sự hình thành thạch dừa [5]
Nồng độ (NH4)2HSO4 (%)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1

Khối lượng thạch dừa thô trung bình từ 400ml mơi
trường sau 15 ngày (g)
111
128.7
135.5
148.65
1168.2
210.35
178.9
174.85
170.45
163.9
150.4

Ảnh hưởng của các loại đường
Trạng thái của thạch dừa chịu ảnh hưởng nhiều của đường. Acetobacter có thể sử
dụng các loại đường glucose, sucrose, lactose, maltose, galactose. Việc sử dụng các loại
đường khác nhau làm nguyên liệu sản xuất sẽ cho ra thạch dừa có các trạng thái khác
nhau. Việc sử sử nguyên liệu đường là glucose sẽ cho khối lượng thạch dừa cao nhất,
trạng thái thạch dừa thu được cũng rất tốt. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất người ta sử
dụng sacrose do giá thành rẻ, năng suất khá cao.
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của đường đến sự hình thành thạch dừa ở pH=5 [5]
Đường

Độ dày-Trạng thái

Glucose
Saccharose
Lactose

Maltose
Dextrin
Galactose
Không bổ sung đường

Dày,chắc
Dày, chắc
Màng mỏng, mềm
Màng mỏng, mềm
Màng mỏng, mềm
Màng mỏng, mềm
Màng mỏng, mềm

Khối lượng thạch dừa sau
15 ngày lên men (g)
198.5
193.79
84.5
86.35
81.2
50.45
50

Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH:
Nhiệt độ tối ưu thích hợp cho lên men thạch dừa 28 - 32 ℃, pH < 5 và có thể nếu nhiệt độ trên 35
℃, pH < 5 và có thể hoặc dưới 15℃, pH < 5 và có thể thì khơng có khả năng tạo thạch dừa. pH ảnh hưởng đến năng suất

20