Nhóm 3 lớp ST2 tiết 3 4 tận DỤNG và xử lý PHẾ LIỆU TRONG CNSX nước CAM và táo ép

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

ĐỂ TÀI TIỂU LUẬN

TẬN DỤNG VÀ XỬ LÝ PHẾ LIỆU
TRONG CNSX NƯỚC CAM VÀ TÁO ÉP
GVHD: Lê Hương Thủy
SVTH:

TP. Hồ Chí Minh, tháng 03, năm 2017

MỤC LỤC


1. TỔNG QUAN VỀ PHẾ PHỤ LIỆU
1.1. Khối lượng phế phụ liệu
Bảng thống kê về khối lượng phế phụ liệu hàng năm từ quá trình sản xuất của các loại
trái cây khác nhau [1,tr 3]

Nhìn vào bảng thống kê trên , ta thấy khối lượng phế phụ liệu trong quá trình sản xuất
nước ép cam chiếm ½ so với tổng khối lượng cam đưa vào nhà máy chế biến 15,6
triệu tấn/31,2 triệu tấn. Bên cạnh đó, đối với táo thì khối lượng phụ liệu thu được
chiếm 1/3 so với tổng khối lượng táo ban đầu (3-4,2 triệu tấn/12 triệu tấn). Những loại
quả khác thì khối lượng phụ liệu chiếm tỉ lệ ít hơn.
Như vậy, khối lượng phế phụ liệu hàng năm thu được trong ngành công nghiệp sản
xuất nước ép cam và táo chiếm một tỉ lệ khá lớn và yêu cầu về việc tái chế các loại
phế phụ liệu này là một điều vô cùng cần thiết vì bản chất trong các loại phụ liệu này
có những hợp chất rất quý và có giá trị về mặt dinh dưỡng, sinh học rất cao. Nếu
chúng ta thải bỏ chúng một cách lãng phí thì ta đã đánh mất đi một nguồn lợi về kinh

tế trước mắt, đánh mất đi sự cân bằng sinh học. [1]
1.2.

Hiện trạng xử lý và xu hướng tận dụng phế phụ liệu

2


Bảng thống kê khối lượng sản phẩm, phế phụ phẩm được tái sử dụng từ nhóm quả
citrus [2, trang 2]

Theo thống kê của FAO, so sánh giữa tổng khối lượng sản phẩm từ cam với tổng khối
lượng phế phẩm từ cam được tái sử dụng ở mỗi quốc gia trên thế giới đều có sự khác
biệt.
Thống kê trên toàn thế giới (sản phẩm từ cam/ phế phẩm từ cam): 59041,4 nghìn
tấn/21815,9 nghìn tấn; khối lượng phế phẩm chiếm gần ½ so với sản phẩm chính. Qua
đó, ta thấy xu hướng thế giới tận dụng phế phụ phẩm đang ngày càng gia tăng, chủ
3


yếu ở các nước phát triển như Hoa Kì, Tây Ban Nha,…Có những quốc gia có lượng
phế phụ phẩm được tái sử dụng rấp thấp so với sản phẩm chính có thể do việc tiếp cận
công nghệ còn thấp nên hiệu suất việc tái sử dụng chưa cao. [2]
2. PHẾ PHỤ LIỆU TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC CAM ÉP
2.1. Cấu tạo sinh học của cam
Cam được bao phủ bằng một lớp vỏ mỏng hoặc dày,để bảo vệ phần thịt mềm, hoặc
phần có thể ăn được của chúng. Vỏ được tạo thành bởi một lớp biểu bì nằm bên ngoài,
bao phủ bởi một lớp biểu bì (flavedo) có chứa nhiều túi dầu, hoặc tuyến dầu, chứa đầy
tinh dầu thơm có giá trị sinh học và yếu tố thương mại rất cao.[3, trang 6]

a: lớp biểu bì và hạt tinh dầu của lớp biểu bì (flavedo and oil sacs of flavedo)
b: hạt (seed)
c: thịt quả (juice sacs)
d: phần lõi (center core)
e: cùi (albedo)
f: segment (múi cam)
g: màng segment (màng phân cách các múi)
Ngoài những túi dầu, flavedo chứa nhiều sắc tố không được phân bố đều khắp nhưng
tập trung ở các cơ quan gọi là tế bào sắc tố, màu xanh lá cây trong trái non và dần dần
chuyển sang màu vàng hoặc cam trong trái cây chín. Một phần xốp trắng của các tế
bào nhu mô, được gọi là albedo, nằm trực tiếp bên dưới flavedo. Các tế bào của lớp
xốp này được sắp xếp lỏng lẻo với không gian bào lớn với hình dạng bất quy tắc. Phần
thịt của quả bao gồm các múi, cách nhau bằng một màng tế bào của mô biểu bì mỏng
4


và chứa nhiều túi nước (trái cây) hình trục và các hạt. Các túi nước trong từng múi
được gắn trên bề mặt của múi và tiếp xúc với vỏ bằng các sợi xơ với các chiều dài
khác nhau. Trục trung tâm của quả (center core) bao gồm một mô xốp màu trắng
tương tự như được tìm thấy trong albedo.[3]
2.2.

Phế phụ phẩm từ quá trình sản xuất nước ép cam

Nhìn vào tổng quan quy trình chế biến nước ép cam thì công đoạn thu được nhiều phế
phẩm nhất chính là công đoạn grading (phân loại, phân hạng), công đoạn ép nước cam
(extracting) và công đoạn lọc nước cam sau ép. Những phế phẩm ở các công đoạn này
phần lớn là vỏ cam, hạt, bã cam, những quả cam bị thối, mốc.
 Phần vỏ: vỏ màu vàng, cam và màu trắng bên trong. Phần vỏ màu trắng bên
trong giàu pectin, toàn bộ kết hợp với bã hoặc mật đường (molasse) có thể trở

thành thức ăn cho động vật. Nó cũng có thể sử dụng để sản xuất các loại thực
phẩm cho con người. [2]
 Pulp (chủ yếu phần ăn được, endocarp) được sử dụng chủ yếu để sản xuất nước
5


trái cây dinh dưỡng của con người. Hỗn hợp sau khi tách lấy dịch quả còn được
gọi là bã được sử dụng làm thức ăn cho động vật.[2]
 Phần che chắn lõi, lõi, segment wall or membranes, múi quả và hạt. Bã được
thải đi từ quá trình ép lấy dịch quả thường được kết hợp với vỏ để sản xuất các
sản phẩm thức ăn chăn nuôi. Bã và vỏ quả được xử lý với vôi để sản xuất các
sản phẩm như press liquor, mật rỉ, bã tươi,meal, fine, thức ăn cho nấm men. Nó
cũng được sử dụng để sản xuất các loại thực phẩm của con người và thực phẩm
bổ sung
 Hạt được tách ra để thu nhận tinh dầu và bánh hạt ép khô.
 Nước thải có tiềm năng sử dụng để sản xuất các sản phẩm như bùn hoạt tính và
2.3.

môi trường nuôi cấy nấm men. [2]
Đặc điểm, tính chất của phế phụ liệu

Trong vỏ cam chứa giàu các hợp chất vô cùng quý giá như các hợp chất thuộc nhóm
flavonoid ( quý giá nhất là Hesperidin)
Hesperidin là một hợp chất bioflavanoid tự nhiên, một loại hoạt chất quý, được sử
dụng rộng dãi trong bào chế nhiều loại thuốc, biệt dược và thực phẩm chức năng.
Hesperidin có tác dụng kháng viêm, chống ôxy hóa, chống dị ứng, chống ung thư,
kháng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, vi rút..), giảm đau, hạ sốt, chống độc, chống loãng
xương và đặc biệt khi dùng phối hợp với vitamin C có tác dụng cộng hưởng và hỗ trợ
hấp thụ vitamin C rất tốt.

6


Hợp chất Limonin đặc trưng có trong tinh dầu vỏ cam quýt (có mùi thơm dễ chịu) [1]

7


Ngoài ra, trong vỏ cam còn có các hợp chất khác như pectin, cellulose, đường,….Các
hợp chất này có rất nhiều ứng dụng trong ngành công nghệ thực phẩm; thí dụ như
pectin được dùng làm chất tạo keo đông, chất làm dày. Cellulose sử dụng để tăng giá
trị dinh dưỡng cho sản phẩm (hỗ trợ tiêu hóa), chất làm dày,…Đường trong vỏ cam
ứng dụng để sản xuất citrus molasse (mật citrus)….Vỏ cam còn có thể sử dụng trực
tiếp để làm môi trường cho vi sinh vật phát triển để sản xuất các loại enzyme được sử
dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Trong hạt cam có chứa một lượng tinh dầu nhất định, hạt cam cũng được sử dụng
nhằm chiết tách tinh dầu

8


3. SẢN PHẨM SẢN XUẤT TỪ PHẾ PHỤ LIỆU TRONG CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT NƯỚC CAM ÉP
3.1. Flavonoid (herperidin) [3, tr 64,65]
Việc sản xuất thương mại flavonoids từ chất thải của quá trình ép nước cam được
bắt đầu từ đầu năm 1936 theo bảng mô tả chi tiết về hoạt động của vitamin P trong
dịch chiết từ vỏ quả chanh đã cho thấy rằng các hợp chất flavonoid có hoạt tính sinh
lý, tính chất dược lý rất quan trọng. Vì vậy họ đã bắt đầu sản xuất với quy mô nhỏ
những sản phẩm có chứa các hợp chất flavonoid. Flavonoid cùng nhiều dẫn xuất của
chúng được xem là chất chống oxy hóa (antioxidants) và còn được xem như chất

nhuộm. Flavoniod có tác đụng đối với các tổn thương bức xạ.
Herperidin là loại flavonoid thương mại bán sẵn lâu đời nhất, được sản xuất từ các
loại trái cây thuộc nhóm citrus trong đó có cam.Ở pH = 11, herperidin hòa tan trong
nước. Chất vôi làm đông tụ pectin trong vỏ, và chiết xuất chất có chứa herperidin
chalcone bằng cách ép từ phần vỏ thừa (trong quá trình sản xuất nước ép) bàng các
máy ép mạnh. Dịch chiết được lọc, bơm vào một tank glass-lined, và đưa đến pH = 6
bằng cách dùng HCl. Dịch được acid hóa này được làm nóng và ủ qua đêm, trong thời
9


gian đó, chalcone được chuyển đổi tạo thành hesperidin và kết tinh trong vòng một vài
giờ ở nhiệt độ phòng. Dung dịch đầu được tách ra khỏi hesperidin trong các bộ lọc
khung đĩa và loại bỏ đi và thu được herperidin thành phẩm. Sau đó, hesperidin được
ép thành bánh và sấy khô trong một máy sấy khay.
3.2.

Chiết tách tinh dầu (Essential oil extraction) [3, tr 66,67]

Phương pháp hiện tại được sử dụng tại Mỹ để sản xuất dầu citrus ép lạnh có thể
chia thành các loại như sau:
(1) tinh dầu được thu hồi từ vỏ sau giai đoạn ép lấy nước.
(2) tách chiết đồng thời nước và dầu (hệ nhũ tương) từ quả cam chưa qua xử lý.
(3) loại bỏ các lớp mỏng bên ngoài chứa dầu (flavedo) từ cả quả bằng cách mài mòn.
Hầu hết các loại dầu cam quýt được sản xuất bằng phương pháp đầu tiên, và ít nhất
ba loại thiết bị được sử dụng. Vỏ còn lại sau khi ép nước được chuyển tải đến máy ép
trục vít, trong đó có các ốc xoay trong hệ thống hình nón với có lỗ có kích thước 1/4
inch. Khi vỏ được đưa vào máy, các trục vít xoay nhấn nó chặt trên bề mặt của lỗ.
Điều này làm vỏ bị cắt và xoắn, và dẫn đến dầu sẽ được chiết ra từ vỏ. Dầu lẫn nước
từ quả được thu nhận bằng vòi phun nước giúp cuốn tinh dầu từ vỏ và các cặn bã
khác. Vỏ sau khi được rửa sạch sẽ được ngâm để tiếp tục công đoạn sản xuất pectin.

Tiếp theo, dung dịch sau khi thu nhận được đưa qua thiết bị lọc nhằm để loại bỏ
các phần tử có kích thước lớn và đi qua thiết bị ly tâm đĩa áp lực cao loại bỏ nhiều hạt
có kích thước lớn và phần lớn nước. Hàm lượng dầu thu được chiếm từ 15- 30%. Sau
đó, dung dịch nhũ tương thu được sau khi ly tâm tiếp tục chuyển qua thiết bị ly tâm
lắng, thu nhận được 99% dầu. Sau đó dung dịch thu được tiếp tục đưa qua máy ly tâm
đĩa 3 pha liên tục, loại hầu hết phần nước còn lại cho ra dầu với độ tinh khiết lớn hơn
99,9%. Dầu sau khi thu nhận được chuyển qua thùng trống được lót thiếc hoặc thép
không gỉ và được giữ lạnh để kết tủa sterol và sáp và được tách bằng cách gạn. Dầu
chiết cuối cùng được làm sạch bằng cách ly tâm một lần nữa, sau đó nó được đóng
thùng và lưu trữ. [3]

10


Thiết bị ly tâm hệ nhũ tương dầu và nước —Centrifuges used to refine citrus-oil
emulsion. (Courtesy of Sunkist Growers, Inc., Los Angeles, Calif.)
Lượng dầu được tạo ra trong điều kiện sản xuất công nghiệp phụ thuộc vào một số các
yếu tố như: quả có vỏ dày tạo ra ít dầu hơn so với quả có vỏ mỏng, bởi vì xu hướng
phần albedo có độ bông xốp hơn và dày hơn thì hấp thu nhiều dầu hơn. Trái cây đã dự
trữ trong một thời gian dài thì vỏ trở nên mềm, do đó cho ra ít dầu hơn cùng một loại
trái cây nhưng vỏ cứng chắc hơn. Sản lượng thực tế của dầu trên mỗi tấn trái cây khác
nhau là 2-7 pound đối với dầu chanh vàng, 1-8 pound dầu cam, 1-2 pound dầu bưởi,
0.1-0.3 pound dầu chanh xanh và 1-2 pound dầu quýt . Những sản lượng vừa nêu so
với số lượng dầu thực tế có trong vỏ của các loại trái cây tương ứng là rất ít.[3]

11


Những thành phần khác nhau có trong các loại tinh dầu (tinh dầu cam, chanh, nho,
quýt) (+: có, ------: không)

Dầu ép lạnh có thể được cô đặc bằng cách chưng cất chân không để giảm thành phần
limonene của chúng từ khoảng 50-90%. Những loại dầu này, được gọi là ''fold oil'',
được sử dụng chủ yếu trong các loại đồ uống vì có khả năng lưu trữ ổn định.[3]
3.3.

Mứt vỏ cam (Candied orange peel)

Nguyên liệu thô sử dụng để làm mứt từ vỏ của các loại quả citrus nói chung và quả
cam nói riêng thường được làm từ vỏ còn tươi hoặc đã được chượp với muối. Tuy
nhiên, loại ngâm muối phải được khử mặn bằng cách nhúng rửa vỏ trong nước lạnh
hoặc nước nóng. Vỏ để làm mứt không được hư hỏng và phải có độ dày thích hợp. Bề
mặt chứa tinh dầu (flavedo) phải được cọ rửa bằng bàn chà sắt hoặc mặt nhám nhằm
để loại bỏ đi một phần tinh dầu của vỏ. Vỏ bình thường có vị đắng nên cần phải được
nấu trong nước nhiều lần để làm giảm vị đắng đến mức chấp nhận được. Tuy nhiên,
tất cả các vị đắng nên loại bỏ đi để tạo hương vị dễ chịu. Mứt vỏ không đắng có lẽ
được sản xuất từ vỏ cam hoặc chanh (vàng). Sau khi nấu chín, nó cần được loại nước
12


và ép càng khô càng tốt. Mặc dù vỏ có thể được cắt thành những miếng nhỏ trước khi
nấu điều này sẽ giúp dễ dàng và nhanh chóng hơn trong việc đảo trộn.[3, tr 72]
Đối với loại quả citrus có vỏ mềm thì đường dễ bị bão hòa nên loại vỏ mềm cần được
nấu sôi chậm trong trong khoảng 1 giờ trong dịch đường chứa tỉ lệ nước : đường là
1:1 và 0.05% acid citric. Vỏ được ngâm trong dịch đường qua đêm. Sau đó nó được
đun lại cho đến khi nhiệt độ đạt 1030C thì vắt nước trong lúc vẫn còn nóng. Không
nên nấu quá chín để tránh sản phẩm cuối bị cứng. Để chống dính, vỏ còn nóng sẽ
được nhúng vào nước sôi, vắt ráo và làm khô trên khay ở điều kiện không khí ấm. Phủ
lên bề mặt một lớp đường mịn trước khi mứt khô hoàn toàn cũng giúp cho các miếng
mứt khô ráo, không dính vào nhau. Loại mứt vỏ này nên được bao quản trong bao bì
chống ẩm.[3, tr 72]

3.4.

Thức ăn chăn nuôi

Chất thải từ loại quả citrus nói chung và quả cam nói riêng được xếp lên một máy xúc
kéo dây để nghiền và vôi hóa.

13


Quy trình chế biến sản xuất thức ăn chăn nuôi và mật đường từ phế phẩm quả citrus
Vỏ, phần thải ra và hạt được làm nhỏ trong máy nghiền búa, sau đó 0,3-0,6% vôi được
thêm vào ở dạng khô hoặc dạng lỏng. Đôi khi, vôi được thêm vào trước hoặc trong
quá trình nghiền. Một số quy trình thêm vôi với một lượng không đổi, trong khi những
thành phần khác thì lượng được thêm vào phụ thuộc theo sự thay đổi màu sắc hoặc độ
pH của hỗn hợp.
Máy trộn (pug mill) được thiết kế có dạng trục vít hoặc dạng cánh nhằm thúc đẩy việc
trộn. Thiết bị khuấy trộn liên tục với bã và dịch vôi (hoặc nước) để tạo ra sự kết dính
giữa các thành phần với nhau và giúp các phản ứng hóa học diễn ra thuận lợi hơn.
Việc khuấy trộn cần thiết là 1/2 giờ. [3, tr 77,78,79]

14


Máy trộn dạng cánh (bên trái) và dạng trục vít (bên phải)
Tiếp theo là quá trình ép nhằm loại bỏ chất thải từ quá trình xử lý. Quá trình ép sẽ
thuận lợi hơn nếu các nguyên liệu được làm nóng. Máy ép liên tục được sử dụng
nhằm để giảm độ ẩm từ 81-83% xuống còn khoảng từ 70-75%, lượng chất thải được
loại bỏ thông qua dạng dịch được ép ra chứa khoảng từ 10-15% chất rắn không hòa
tan. Lượng dịch ép ra khỏi máy được tiếp tục tái sử dụng trong công đoạn sản xuất

citrus molasse.
Công đoạn tiếp theo là sấy khô. Một lò quay đốt trực tiếp bằng lửa, hình thức đơn giản
nhất của dạng máy làm khô. Hỗn hợp bánh ép (pressed cake) đã qua xử lý được đưa
một luồng khí nóng , dòng khí nóng cung cấp bởi các cánh quạt xen kẽ gắn bên trong
lò xoay.

15


Lò quay
Nguyên liệu sẽ khô và nhẹ hơn sau khi sấy, nên sẽ dễ dàng được làm nguội được tạo
ra bởi quạt hút, các nguyên liệu nhỏ được làm khô đầu tiên sẽ được hút ra và thu hồi
lại bởi các cyclone. Nguyên liệu này được gọi là “fines”,sẽ được bán như một loại
phân bón. Phần nguyên liệu dạng nhão “pulp” sẽ mang ra khỏi lò sau khí sấy ở nhiệt
độ trên 93°C, và được làm nguội bằng cách đưa vào dòng không khí trong thiết bị làm
nguội sau đó đưa qua quá trình sàng nhằm để sàng lọc các mảnh pulp nhỏ hơn. Loại
nguyên liệu này được gọi là “meal” sẽ được đóng gói để trộn vào thức ăn gia súc,
hoặc dùng để nén viên thức ăn. Fines và meal chiếm một lượng ít hơn 10% sản phẩm
thức ăn chăn nuôi.[3, tr 77,78,79]
3.5.

Mật rỉ (Citrus Molasse)

16


Để có thể thu nhận được citrus mollasse thì dịch (press liquor) sau khi được máy ép
với áp lực cao ép ra sẽ được đưa qua thiết bị sàng chấn động (vibrating screens). Loại
sàng này dao động với tốc độ cao bằng phương pháp cơ giới hoặc điện. Biên độ dao
động của sàng chấn động nhỏ hơn sàng lắc nhưng tần số dao động thì cao hơn. Mục

đích của việc sàng nhằm loại bỏ một phần lớn các cấu tử lơ lửng không tan (hệ huyền
phù) sau đó được đốt nóng nhằm làm giảm đáng kể các kết tủa (subsequent scaling)
trong quá trình xử lý sau, cụ thể là thiết bị cô đặc (evaporator) nhằm cô đặc dung dịch
lên 720Brix. Kết tủa có thể giảm thiểu bằng việc sử dụng chất kiềm từ quá trình tẩy
rửa thiết bị cô đặc.
Tiếp theo là công đoạn tinh sạch dịch. Phương pháp tinh sạch điển hình là dịch sẽ
được bơm vào những tank lớn để chứa sau khi được đun nóng nhằm để ổn định và
lắng kết tủa, tạp chất. Sau đó dịch sẽ được rút và bơm vào thiết bị cô đặc. Lưu ý, chỉ
hút phần dịch bên dưới bề mặt dịch và bên trên phần cặn, chất kết tủa. Phần bùn
(sludge) được thải ra bên ngoài bao gồm những chất rắn nổi và kết tủa lắng, có thể
loại bỏ chúng và phân hủy chúng bằng cách trải đều trên đất cát (sandy soil). Việc đun
nóng dịch cho thấy một lợi ích rõ ràng là những cấu tử trong dịch sẽ dễ dàng bị
chuyển đổi vì vậy phần kết tủa hay cặn được hình thành trong thiết bị cô đặc sẽ được
giảm thiểu đến mức thấp nhất. Việc tinh sạch được thực hiện trước khi cô đặc thì dịch
molasse sẽ đạt chất lượng cao hơn, độ nhớt thấp hơn và độ bền cao hơn đồng thời hàm
lượng đường sẽ cao hơn rất nhiều trong khi hàm lượng tro giảm đến mức thấp nhất so
với dịch molasse được sản xuất từ dịch ép không qua quá trình tinh sạch.[3, tr
80,81,82]
Citrus molasse là một dung dịch có độ nhớt rất cao, có màu nâu đen hoặc đen và nó
thường có một vị rất đắng. Trong quá trình lưu trữ, molasse có xu hướng giảm nhẹ về
pH, hàm lượng đường tổng và tăng một ít về hàm lượng đường nghịch đảo và độ nhớt
cũng tăng lên.Một chế phẩm citrus molasse ở Florida có độ Brix là 72, pH là 5, độ
nhớt 2000 cp/250C. Chế phẩm được thường được bổ sung thêm Niacin 35ppm,
Riboflavin 11ppm, acid pantothenic 10ppm nhằm làm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản
phẩm.
17


Những thành phần cơ bản của Citrus Molasse ở Florida
Citrus molasse rất giống với cane molasse (molasse từ mía) và nó thường được sử

dụng làm nguồn thức ăn cho các loại gia súc. Với vị đắng của nó thì molasse không
phù hợp để làm thức ăn cho con người nhưng vị đắng lại không ảnh hưởng đến khả
năng sử dụng của nó trong thức ăn gia súc. Citrus molasse thương phẩm có thê được
trộn lẫn (admix) với bã (pulp) hay amoni, urea đê tăng giá trị dinh dưỡng.[3, tr
80,81,82]
3.6.

Pectin

Trong công nghiệp, pectin được sản xuất từ vỏ cam tươi hoặc sấy khô (20-30%
pectin). Vỏ cam khi để lâu ở dạng tươi rất dễ hỏng (May, 1990). Phần lớn nguyên liệu
được sấy khô để vận chuyển hoặc lưu kho. Vỏ cam cần rửa trong nước trước khi sấy
nhằm giảm thiểu hiện tượng caramel hóa (Rolin et al., 1998).
Vỏ cam sử dụng cho sản xuất pectin phải loại bỏ phần tinh dầu trên lớp vỏ. V ỏ được
nghiền hoặc băm nhỏ để tạo điều kiện cho công đoạn rửa và sơ chế. Nếu vỏ không
được sử dụng ngay lập tức thì cần được sấy hoặc chần ở nhiệt độ 40°-42°C, khoảng 10
18


phút để làm bất hoạt các enzym pectic và sấy khô để bảo quản.Vỏ được lưu trữ khi sử
dụng sẽ được rửa sạch với nước.
Chiết xuất pectin được thực hiện bằng cách đun sôi trong nước có bổ sung acid
hydrochloric hoặc sulfuric được pha loãng trước để điều chỉnh độ pH xuống khoảng
2,0. Sau đó, vỏ được đun trong dung dịch trên ở nhiệt độ từ 93 đến 100 oC trong 45 đến
60 phút. Trong thời gian này, protopectin được chuyển đổi bằng cách bị thủy phân để
chuyển đổi thành pectin trích ly và tan trong dung dịch. Nếu hàm lượng acid quá cao
hoặc đun vỏ trong khoảng thời gian quá dài (lớn hơn 60 phút) ở nhiệt độ trên có thể
dẫn đến hiện tượng phân giải pectin.
Tiếp theo là quá trình lọc; lọc được thực hiện qua hai giai đoạn là lọc thô và lọc
tinh.Lọc thô nhằm loại bỏ các cặn lớn, sau đó lọc tinh nhằm loại bỏ cặn nhỏ, tinh sạch

dịch lọc. Thiết bị sử dụng trong quá trình lọc là thiết bị lọc dạng tấm được lọc trong
điều kiện chân không. Do dịch lọc có chứa các chất ăn mòn như là acid nên đòi hỏi
việc sử dụng các vật liệu để làm nên thiết bị cần phải trơ với acid, chẳng hạn như thép
không gỉ.
Dịch lọc sau khi được tinh sạch tiếp theo sẽ được thực hiện tiếp quá trình kết tủa
pectin. Dung dịch sẽ được trộn vào bể chứa một trong những loại dung môi hữu cơ,
chẳng hạn như ethanol, acetone; pectin sẽ kết tủa thành một khối keo; quá trình lọc
đưa về pH= 4 cô đặc trong chân không trước khi kết tủa bằng cồn, ép và sấy khô.
Trong suốt quá trình này, nhiệt độ không quá cao để ngăn chặn pectin bị
demethylation và depolymerisation.
Dịch sau khi lọc sẽ thu được các pectin, các kết tủa sẽ được rửa nhiều lần với ethanol
như ở quy trình sản xuất pectin từ bã táo nhằm loại bỏ acid; sau đó được ép nhằm loại
bỏ một phần lớn ethanol. Sau khi ép, pectin sẽ được sấy khô trong không khí ấm làm
giảm độ ẩm còn 6-10%, sau đó nghiền tạo thành bột. Ngoài ra, một số chế phẩm
pectin ở dạng lỏng có thêm dung dịch acid citric.[3, tr 56,57]
3.7.

Ứng dụng làm cơ chất trong sản xuất enzyme

Các lĩnh vực quan trọng nhất của việc tái sử dụng vỏ cam là sản xuất các enzyme,
đặc biệt là pectin. Enzyme pectinolytic hoặc pectinase là một nhóm các enzym thủy
phân cơ chất là pectic. Pectinase được phân loại theo ba nhóm theo các tiêu chí sau:
19


pectinesterases, depolymerising enzyme (enzyme thủy phân liên kết glycoside hoặc
cắt liên kết một-1,4-glycoside trans elimination) và protopectinase (Jayani et al
2005)..
Enzyme pectinolitic có tầm quan trọng trong lĩnh vực công nghệ sinh học với
tất cả các ứng dụng trong việc phân giải pectin tăng hiệu thu dịch ép trái cây, xử lý

nước thải, khai thác dầu thực vật, lên men trà và cà phê, tẩy trắng giấy, phụ gia trong
thức ăn chăn nuôi và các loại đồ uống có cồn và các ngành công nghiệp thực phẩm
(Kashyap et al 2001;. Hoondall et al 2002;. Jayani et al 2005.)
Do các thành phần hóa học của vỏ cam quýt có những enzyme khác nhau có thể được
sản xuất ra chế phẩm bao gồm một hệ enzyme (multienzyme complex) . Cellulase và
hemicellulases là một trong những enzymes này (Bảng 4). Cellulase là một hệ thống
phức hợp các enzyme bao gồm endo-1,4-þ-D-glucanase, exo-1,4-glucanase và þ-Dglucosidase (Hilden và Johansson 2004). Các enzym này được sử dụng trong các
ngành thức ăn chăn nuôi, nhiên liệu và hóa chất (Pandey et al 1999;. Cherry và
Findantsef 2003). Hemicellulolytic thực hiện các quá trình thủy phân xylan thường
được gồm các enzym thủy phân: þ-1,4-endoxylanase, þ-xylosidase,

a-L-

arabinofuranosidase, một α-glucuronidase, acetyl xylan esterase, và acid phenolic
(ferulic và p- acid coumaric) esterase.
Enzyme xylanolytic có tiềm năng của công nghệ sinh học trong quá trình thử nghiệm
kỹ nghệ khác nhau như thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, và bột giấy(Beg et al. 2001). Vi
khuẩn, nấm men và nấm theo trong cả hai điều kiện lên men nổi và lên men chìm đều
có thể sản xuất các enzyme.

20


Bảng ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất các loại pectin khác nhau

21


Ismail (1996) đã nghiên cứu sản xuất một hệ enzyme chứa pectinase, cellulase và
xylanase sử dụng sáu loại nấm mốc đã được phân lập, cụ thể là Aspergillus niger 2, A.

niger A-20, A. oryzae 1911, Memmoniella sp. 6, Penicillium chrysogenum 3486 và P.
oxalicum 7, tất cả được cấy và phát triển trên vỏ cam là nguồn carbon duy nhất trong
lên men chìm (SMF). Trong số các nấm được phân lập và thử nghiệm, A. niger-20
được chứng minh là loại nấm mốc mạnh nhất sản xuất phức hợp enzyme trên (56.0
U / ml pectinase, 4.39 U / ml cellulase, 3.33 U / ml xylanase và 0,01 U / ml amylase )
sau 5 ngày ở 30°C, hoạt động của enzym tối ưu ở 45-50°C và pH từ 4-5. [2, tr 3,4,5]
Sản xuất pectinase bởi Tubercularia vulgaris sử dụng bã từ quá trình ép cam hoặc
pectin sản xuất từ vỏ cam là nguồn carbon đã được nghiên cứu bởi Fonseca và Said
(1994).Hàm lượng cao nhất của endo-polygalacturonase được sản xuất bởi
Aureobasidiurn pullulans trên môi trường là vỏ cam (Federici và Petruccioli 1985).
Chế phẩm Polygalacturonase và sản xuất lyase từ P. viridicatum chủng Rfc3 được lên
men trên môi trường rắn sử dụng bã mía, cam, vỏ ngô, cám lúa mì, xoài và vỏ chuối
như nguồn carbon. Giá trị hoạt động tối đa của polygalacturonaza 30 U / g khi sử
dụng cám lúa mì là nguồn carbon trong khi giá trị hoạt động tối đa của lyase là 2000
U / g trong môi trường có sử dụng thêm một lượng ít bã cam. Hỗn hợp của bã cam và
cám lúa mì (50%) làm thúc đẩy việc tổng hợp polygalacturonaza và lyase từ 55 U / g
và 3540 U / g (Silva et al. 2002).
Larios et al. (1989) đã nghiên cứu sản xuất endo-polygalacturonaza bởi Aspergillus
sp. CH-Y-1043 sử dụng vỏ chanh không qua xử lý và pectin sản xuất từ vỏ citrus là
nguồn carbon. Vỏ chanh được chứng minh là một cơ chất rất tốt, Aspergillus sp. CHY-1043 tổng hợp nhiều endo-polygalacturonaza ở 37°C hơn khi ở 29°C. Endopolygalacturonase rất nhạy cảm với sự thay đổi pH. Tối ưu hóa của môi trường nuôi
cấy như nguồn nitơ, hàm lượng photphat và pH nuôi cấy ban đầu thì hoạt động của
enzyme tối đa lên đến 65.2 U / ml endo- polygalactorunase.
Endo-polygalacturonase do nấm A. niger MTCC 281 sử dụng bột vỏ cam làm môi
trường đã được nghiên cứu bởi Dhillon et al. (2004), hoạt động của enzyme tối đa
(0,940 µM / ml / phút) được ủ ở 30°C trong 120 h.
22


Mahmood ở al. (1998) phát hiện ra rằng vi khuẩn Bacillus sp. 11.089 là có khả năng
tăng trưởng trong nuôi cấy liên tục trên môi trường là bã cam như là nguồn carbon,

một ít muối khoáng. Sau quá trình ủ, vi khuẩn tổng hợp được enzyme α-amylase (19,0
U / ml), protease trung tính (20 U / ml) và kiềm (7,5 U / ml), và
polygalacturonatelyase (2,0 đơn vị / ml). [2, tr 3,4,5]
4. PHẾ PHỤ LIỆU TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TÁO ÉP
4.1. Cấu tạo sinh học của táo và phế phụ liệu công nghệ sản xuất nước táo ép

Cấu trúc của một quả táo bao gồm phần vỏ ngoài (epicarpi). Đây là lớp vỏ có chứa
nhiều các hợp chất chống oxi hóa thuộc nhóm anthocyanin. Phần mescarpi là phần
ruột quả. Đây là phần ăn được, táo khi được ép sẽ thu được nước táo và phần phụ
phẩm là bã táo. Phần hạt hay còn gọi Llavor, đây cũng là phụ phẩm trong quá trình
chế biến, phần hạt táo có thể sử dụng bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. Ngoài việc trích
ly các hợp chất quý giá từ bã táo thì bã tão còn có thể được sấy khô thành bột để bổ
sung vào trong các sản bánh nướng, mì sợi,…
4.2.

Đặc điểm, tính chất của bã táo
23


Bã táo là một nguồn rất giàu các hợp chất polyphenol, khoáng chất và chất xơ. Mặc dù
bã táo thường được sử dụng dùng làm thức ăn chăn nuôi nhưng nó cũng là một nguồn
pectin dồi dào. Hàm lượng pectin trong bã táo chiếm 10-15% so với khối lượng ướt.
Pectin được chiết xuất từ bã táo có khả năng tạo gel tốt hơn rất nhiều lần so với pectin
được chiết xuất từ vỏ cam. Bã táo cũng có chứa rất nhiều hợp chất polyphenol mà
chiếm chủ yếu là trong phần vỏ bên ngoài. Những hợp chất bao gồm catechin,
hydroxycinamates, phloretin glycoside, quercetin glycoside và procyanidin. [1, tr 4]

5. SẢN PHẨM SẢN XUẤT TỪ PHẾ PHỤ LIỆU TRONG CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT NƯỚC TÁO ÉP
5.1. Pectin từ bã táo (apple pomace)

24


Nguyên liệu hiện nay được sử dụng trong công nghiệp sản xuất pectin ngoài vỏ cam
thì còn sử dụng bã táo (apple pomace, 10-15% lượng pectin). Bã táo cũng giống như
vỏ cam, nếu muốn để lâu thì cần phải sấy nhằm giảm ẩm, tránh ảnh hưởng bởi vi sinh
vật. Pectin sản xuất từ bã táo có khả năng tạo gel tốt hơn so với pectin được chiết xuất
từ vỏ cam.

Quy trình thu nhận pectin từ bã táo
Bã táo là phế phẩm thu nhận được sau khi ép nước táo, sau đó bã táo sẽ được mang đi
xử lý sơ bộ như chần ở nhiệt độ 95 0C trong 5 phút sau đó làm nguội và sấy ở nhiệt độ
50±20C sau đó sẽ thực hiện đến quá trình trích ly pectin. Bã táo sau khi sấy khô xuống
25