Đề tài Sản xuất đường nha từ khoai lang

I. NGUYEÂN LIEÄU 5 1. Sô löôïc veà khoai lang 5 2. Phaân loaïi khoai lang 5 3. Muøa vuï 6 4. Thaønh phaân hoùa hoïc vaø giaù trò dinh döôõng 6 5.Baûo quaûn 11 6. Tieâu chuaån cuûa khoai lang trong saûn xuaát ñöôøng nha 12 II. QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ III. THUYEÁT MINH QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ 13 1. Ngaâm 13 1.1. Muïc ñích coâng ngheä 13 1.2. Caùc bieán ñoåi 13 1.3. Phöông phaùp thöïc hieän 13 1.4. Thieát bò 13 2. Röûa 13 2.1. Muïc ñích coâng ngheä 13 2.2. Caùc bieán ñoåi 13 2.3. Thieát bò 14 3. Nghieàn 15 3.1. Muïc ñích coâng ngheä 15 3.2. Caùc bieán ñoåi 15 3.3. Thieát bò 15 3.4.Caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi hieäu suaát nghieàn 16 4. Phoái troän – Hoà hoùa – Dòch hoùa 17 4.1. Quy trình 1 (Dòch hoùa ôû nhieät ñoä thaáp 105 – 1080C ) 17 4.1.1. Phoái troän 17 4.1.1.1. Muïc ñích coâng ngheä 17 4.1.1.2.Caùc bieán ñoåi 17 4.1.1.3. Phöông phaùp thöïc hieän 17 4.1.1.4. Thieát bò 18 4.1.2. Hoà hoùa 18 4.1.2.1. Muïc ñích coâng ngheä 18 4.1.2.2.Caùc bieán ñoåi 18 4.1.2.3. Phöông phaùp thöïc hieän 19 4.1.3. Dòch hoùa 19 4.1.3.1. Muïc ñích coâng ngheä 19 4.1.3.2.Caùc bieán ñoåi 19 4.1.3.3. Phöông phaùp thöïc hieän 20 4.1.3.4. Thieát bò 20 4.2. Quy trình 2 (Dòch hoùa ôû nhieät ñoä thaáp 150 – 1600C ) 20 4.2.1. Phoái troän 21 4.2.1.1. Muïc ñích coâng ngheä 22 4.2.1.2.Caùc bieán ñoåi 22 4.2.1.3. Phöông phaùp thöïc hieän 22 4.2.1.4. Thieát bò 22 4.2.2. Hoà hoùa 22 4.2.2.1. Muïc ñích coâng ngheä 22 4.2.2.2.Caùc bieán ñoåi 22 4.2.2.3. Phöông phaùp thöïc hieän 22 4.2.3. Dòch hoùa 23 4.2.3.1. Muïc ñích coâng ngheä 23 4.2.3.2.Caùc bieán ñoåi 23 4.2.3.3. Phöông phaùp thöïc hieän 24 4.2.3.4. Thieát bò 24 5. Laøm nguoäi 26 5.1. Muïc ñích coâng ngheä 26 5.2. Caùc bieán ñoåi 26 5.3. Phöông phaùp thöïc hieän 26 5.4. Thieát bò 26 6. Ñöôøng hoùa 27 6.1. Muïc ñích coâng ngheä 27 6.2. Caùc bieán ñoåi 27 6.3. Phöông phaùp thöïc hieän 28 6.4. Thieát bò 28 7. Taåy maøu 28 7.1. Muïc ñích coâng ngheä 28 7.2. Caùc bieán ñoåi 28 7.3. Phöông phaùp thöïc hieän 29 7.4. Thieát bò 29 8. Loïc 29 8.1. Muïc ñích coâng ngheä 29 8.2. Caùc bieán ñoåi 29 8.3. Phöông phaùp thöïc hieän 30 8.4. Thieát bò 30 9. Trao ñoåi ion 30 9.1. Muïc ñích coâng ngheä 30 9.2. Caùc bieán ñoåi 30 9.3. Phöông phaùp thöïc hieän 31 9.4. Thieát bò 31 10. Loïc an toaøn 32 10.1. Muïc ñích coâng ngheä 32 10.2. Caùc bieán ñoåi 32 10.3. Phöông phaùp thöïc hieän vaø thieát bò 32 11. Chænh pH 32 11.1. Muïc ñích coâng ngheä 32 11.2. Caùc bieán ñoåi 32 11.3. Phöông phaùp thöïc hieän 32 12.Coâ ñaëc chaân khoâng 32 12.1. Muïc ñích coâng ngheä 32 12.2. Caùc bieán ñoåi 33 12.3. Phöông phaùp thöïc hieän 33 12.4. Nguyeân taéc hoaït ñoäng 34 12.Roùt saûn phaåm 34 12.1. Muïc ñích coâng ngheä 34 12.2. Caùc bieán ñoåi 34 12.3. Phöông phaùp thöïc hieän 34 IV. SO SAÙNH HAI QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ 35 V. SAÛN PHAÅM 36 VI. THAØNH TÖÏU COÂNG NGHEÄ & HÖÔÙNG NGIEÂN CÖÙU HIEÄN NAY 39 Saûn xuaát maltodextrin vaø glucose syrup töø tinh boät chuoái treân qui moâ phoøng thí nghieäm 39 1. Giôùi thieäu 39 2. Nguyeân lieäu vaø phöông phaùp 40 2.1. Trích ly tinh boät 40 2.2. Chuaån bò maltodextrin 40 2.3. Chuaån bò glucose syrup töø tinh boät chuoái 41 2.4. Phöông phaùp phaân tích 41 2.4.1. Maltodextrin 41 2.4.2. Glucose syrup 42 3. Keát luaän 43 Saûn xuaát glucose syrup baèng caùch söû duïng malt thoùc vaø enzym amyloglucosidase trong thuûy phaân tinh boät saén 44 1. Giôùi thieäu 44 2. Nguyeân lieäu vaø phöông phaùp 45 2.1. Chuaån bò dòch chieát malt 45 2.2. Xaùc ñònh naêng löïc cuûa enzym trong malt thoùc 45 2.2.1. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä RME ñeán quaù trình dòch hoùa 45 2.2.2. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä AMG ñeán quaù trình ñöôøng hoùa 46 2.2.3. Caùc boá trí thí nghieäm vaø phaân tích thoáng keâ 46 3. Keát quaû vaø baøn luaän 46 3.1. AÛn höôûng cuûa noàng ñoä enzym leân toác ñoä phaûn öùng 48 3.2. AÛnh höôûng cuûa söï keát hôïp vaø noàng ñoä enzym leân haøm löôïng ñöôøng 50 3.3 Duøng HPLC cho phaân tích dòch thuûy phaân tinh boät 52 C. Kyõ thuaät phaân taùch saéc kyù trong qui trình saûn xuaát glucose syrup 52 1. Giôùi thieäu 52 2. Nhöïa laøm coät truï phaân taùch 52 2.1. Daïng ion laøm nhöïa 53 2.2. Ñaëc tính chính cuûa nhöïa aûnh höôûng ñeán chaát loûng phaân taùch 54 3. Heä thoáng phaân taùch saéc kyù lieân tuïc 55 Nhöõng ñoøi hoûi cô baûn cuûa quaù trình phaân taùch saéc kyù coù qui moâ coâng nghieäp söû duïng nhöïa nhö laø chaát trung gian phaân taùch 57 Moâ taû caùc heä thoáng FAST khaùc nhau: SMB, SMB nheàu giai ñoaïn, SSMB, daõy lieân tuïc môùi 57 3.1. SMB 57 3.2. Qui trình SMB nhieàu giai ñoaïn 58 3.3. SSMB 58 3.4. New sequential multiprofile process 58 c) Hieäu quaû phaân taùch tieâu bieåu 59 3.5. Phaân xöôûng coâng nghieäp 59 3.5.1. Ñoøi hoûi veà chaát löôïng cuûa nguyeân lieäu vaø nöôùc röûa 60 3.5.2. ÖÙng duïng kyõ thuaät coät 60 4. Maïng löôùi phaân boá vaø thu nhaän 61 PHUÏ LUÏC 64 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 70 I. NGUYEÂN LIEÄU 1. Sô löôïc veà khoai lang Khoai lang coù teân khoa hoïc laø Ipomoea batatas, thuoäc hoï Convolvulaceae, laø loaøi caây thaân thaûo daïng daây leo soáng laâu naêm, coù caùc laù moïc so le hình tim hay xeû thuøy chaân vòt, caùc hoa coù traøng hôïp vaø kích thöôùc trung bình. Reã cuû aên ñöôïc coù hình daùng thuoân daøi vaø thon, lôùp voû nhaün nhuïi coù maøu ñoû, tím, naâu hay traéng. Lôùp cuøi thòt coù maøu traéng, vaøng, cam hay tím. Khoai lang coù nguoàn goác töø khu vöïc nhieät ñôùi Chaâu Myõ, ñöôïc con ngöôøi troàâng caùch ñaây treân 5000 naêm. Ngaøy nay khoai lang ñöôïc troàng roäng khaép trong caùc khu vöïc nhieät ñôùi vaø oân ñôùi aám . Khoai lang ñöôïc ñöa vaøo nöôùc ta töø ñaûo Luzon cuûa Philippin vaøo cuoái ñôøi nhaø Minh ñoâ hoä nöôùc ta. Nhö vaäy caây khoai lang laø caây nhaäp noäi vaøo Vieät Nam ñeán nay khoaûng 445 naêm vaøo ñöôïc troàng ñaàu tieân ôû Thanh Hoùa- moät tænh luoân coù dieän tích troàng khoai lang lôùn nhaát nöôùc ta töø tröôùc tôùi nay. Khoai lang ñöôïc söû duïng moät caùch roäng raõi do: -Khoai lang laø caây deã troàng, coù tính thích öùng vaø ñeà khaùng raát maïnh .Ñieàu kieän khí haäu, thôøi tieát, ñaát ñai ôû Vieät Nam cho pheùp troàng ñöôïc nhieàu vuï khoai lang moät naêm maø vaãn cho naêng suaát thu hoaïch khaù cao. -Noâng daân Vieät Nam coù nhöõng kinh nghieäm laâu ñôøi vaø quí baùu trong ngheà troàng khoai lang. -Khoai lang coù thôøi vuï sinh tröôûng töông ñoái ngaén, coù tieàm löïc naêng suaát lôùn, hôn nöõa gioáng khoai lang ôû nöôùc ta raát phong phuù. -Veà maët dinh döôõng, khoai lang chöùa nhieàu chaát dinh döôõng, deã tieâu hoùa, nhieàu naêng löôïng, nhieàu vitamin (nhaát laø vitamin A). 2. Phaân loaïi khoai lang: Khoai lang coù nhieàu loaïi: † Loaïi to, voû traéng, ruoät traéng hoaëc vaøng saãm, nhieàu boät. † Khoai lang bí : cuû daøi, voû ñoû, ruoät vaøng töôi. † Khoai lang cuû daøi, voû ñoû, ruoät vaøng. † Khoai lang ngoïc nöõ : voû tím, ruoät tím. Hình 1: Moät soá loaïi khoai lang 3. Muøa vuï : Trong 8 vuøng traûi daøi cuûa ñaát nöôùc ta, xeùt caû 3 maët : dieän tích, naêng suaát vaø saûn löôïng caây khoai lang, ta coù 3 vuøng chuû löïc laø: ñoàng baèng soâng Hoàng, Ñoâng Baéc vaø Baéc Trung Boä. Trong ñoù vuøng Baéc Trung Boä coù dieän tích vaø saûn löôïng khoai lang cao nhaát. Vuøng ñoàng baèng soâng Hoàng chieám öu theá veà naêng suaát. Cuï theå muøa vuï ñöôïc troàng nhö sau: †Khoai lang vụ đông xuân : trồng tháng 11-12, thu họach tháng 4-5 Diện tích khoai lang vụ đông xuân chiếm tương đối lớn so với diện tích trồng khoai cả nước. Nói chung vụ đông xuân có thể trồng ở tất cả các vùng, năng suất vụ này cao. †Khoai lang vụ đông : trồng tháng 9-10, thu họach tháng 1-2 Trồng chủ yếu trên diện tích tăng vụ. Trồng ở đồng bằng và trung du Bắc Bộ. †Khoai lang vụ xuân: trồng tháng 2-3, thu họach tháng 6-7. Chủ yếu trồng ở đồng bằng và trung du Bắc Bộ. Hình 2 : Thu hoaïch khoai lang †Khoai lang vụ hè thu : trồng tháng 6-7, thu họach tháng 10-11. được trồng ở các tỉnh miền núi phía Bắc, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ, năng suất khá cao. 4. Thaønh phaàn hoùa hoïc vaø giaù trò dinh döôõng: Củ khoai lang là sản phaåm thu họach chính, cho lượng calo là 113 calo/100 gam. Thành phần dinh dưỡng của nó là đường, tinh bột, ngoài ra còn có các thành phần khác như protein và các vitamin (vitamin C, caroten, B1, B2...), các chất khoaùng (P, Fe,...) góp phần quan trọng trong dinh dưỡng của con người, nhất là các nước đang phát t Bảng 1:Thành phần hoá học của khoai lang Thành phần Hàm lượng(%) Nước 68.0 Protein 0.8 Lipid 0.2 Glucid 28.5 Cellulose 1.3 Tro 1.2 4.1.Chất khô: Củ khoai lang cũng như các lọai rễ củ thân củ khác, thông thường có hàm lượng nước cao, do vậy hàm lượng chất khô thấp, trung bình khoaûng 30 % nhưng có biến động phụ thuộc vào các yếu tố như giống, khí hậu, độ dài ngày, lọai đất, tỉ lệ sâu bệnh, kỹ thuật trồng trọt. Khoai lang ôû Vieät Nam coù haøm löôïng chaát khoâ bieán ñoäng töø 19,2-33,6 % 4.2.Glucid Glucid là thành phần chủ yếu của chất khô (chiếm 80-90% hàm lượng chất khô) và chiếm 24-27% trọng lượng tươi. Thành phần của glucid chủ yếu là đường và tinh bột, ngoaøi ra còn có các chất khác như pectin, cellulose, hemicellulose, chiếm số lượng ít. Thành phần tương ứng của glucid không những phụ thuộc vào giống và độ chín của củ mà coøn phụ thuộc vào thời gian bảo quản, nấu nướng, chế biến và có ảnh hưởng đáng kể đến các yếu tố chất lượng như độ cứng, độ khô, cảm giác ngon miệng,… èTinh bột: Trung bình chiếm khoảng 60-70% chất khô, tỉ lệ của tinh bột so với các hợp chất glucid khác biến động lớn. Lượng tinh bột phụ thuộc vào giống, thời vụ, đất troàng, thời vụ, khoảng cách gieo trồng... èĐường: Sự biến động về hàm lượng đường toång từ 5-10 % trọng lượng khoai lang. Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hàm lượng đường trong củ khoai lang là giống, ngoài ra còn có các yếu tố khác như thời gian thu hoạch, bảo quản… Thành phần của đường gồm saccharose, glucose, fructose, vaø một ít maltose. Bảng 2: Thành phần của đường trong củ khoai lang Thành phần Hàm lượng(%) Saccharosse 5,16 ÷ 10,95% Glucose 2,11 ÷ 4,61% Maltose 1,59 ÷ 6,85% Fructose 1,16 ÷ 3,56% è Chất xơ Xơ đóng vai trò quan trọng trong việc phòng chống một số bệnh như ung thư, đái đường, tim mạch... Xơ ăn được bao gồm các hợp chất pectin, cellulose và hemicellulose. Hàm lượng chất xơ ăn được trong các giống khoai lang của đảo Tonga là 4%, của Mỹ là 3,6%. Ngoài ra còn chứa 0,4% lignin. Sporamin (chiếm 80% protein hòa tan) và có thể phân thành 2 loại là sporamin A và B 4.3. Protein: Hàm lượng protein trong các giống khoai lang là không cao, trung bình khoảng 5% chất khô. Hàm lượng protein thô không cao nhưng do khoai lang có năng suất củ cao, neân protein thu được trên một đơn vị trồng trọt là đáng keå, không thua kém các loaïi ngũ cốc. Ngoài ra thành phần các acid amin trong protein của khoai lang khá cân đối, nhất là các acid amin không thay thế. Bảng 3: Thành phần acid amin không thay thế của củ khoai lang (tính theo % trọng lượng khô của protein thô) Acid amin Hàm lượng(%) Arginin 2.9 Histidine 1.4 Lysine 4.3 Tryptophane 1.8 Phenylalanine 4.3 Methionine 1.7 Threonine 3.8 Leucine 4.8 Isoleucine 3.6 Valine 5.6 4.4. Vitamin Khoai lang có chứa nhiều loại vitamin như C, A, B1, B2, PP, acid pentotenic. Nhiều loại khoai lang hàm lượng vitamin có thể lên đến 50 mg%. Khoai lang nghệ còn chứa nhiều caroten đến 44,6 mg%, trong khi đó giống khoai lang trắng chỉ chứa 0,5mg% caroten. Bảng 4: Thành phần vitamin của khoai lang Thành phần Hàm lượng (mg%) Vitamin A 7,4 Vitamin B1 0,88 Vitamin B2 10,88 Vitamin PP 13,4 Acid pentotenic 11,1 Các vitamin tập trung nhiều ở vòng ngoài của ruột củ. Vỏ và phần trung tâm củ chứa ít vitamin hơn. 4.5.Khoáng: Thành phần khoáng trong khoai lang biến động tương đối lớn tuỳ thuộc vào loại đất trồng và phân bón sử dụng. Bảng 5 : Thành phần khoáng chủ yếu trong khoai lang (% so với trọng lượng tro) Thành phần Hàm lượng(%) Cl 2.5 K2O 58.1 Na2O 8.1 CaO 5.6 MgO 4.1 Fe2O3 0.54 Mn2O3 Vết P2O5 16.1 SO3 2.9 4.6.Enzym: Khoai lang có hệ enzym phức tạp. Sau khi thu hoạch các enzym đều hoạt động mạnh nhưng mạnh hơn cả là amylase. Do amylase thuỷ phân tinh bột thành đường nên sau khi thu hoạch lượng tinh bột trong củ giảm, độ ngọt của khoai tăng. Khoai lang có nhiều mủ, trong mủ khoai có chứa sắc tố, tanin, enzym, là những chất sinh màu trong quá trình chế biến. Chúng ta thường gặp hiện tượng biến màu từ nâu sang nâu sẫm rồi đen. Đó là hiện tượng oxy hoá của một số chất hữu cơ trong củ với sự tham gia của các enzym. Enzym trong khoai lang tích tụ nhiều ở mầm củ. 5. Baûo quaûn: Khoai lang tươi rất khó bảo quản do: Lượng nước trong củ khoai lang lớn do đó hoạt động sinh lý của củ khoai lang khá mạnh làm cho khối lượng chất dinh dưỡng trong củ hao hụt nhanh (40÷50% sau vài tháng bảo quản). Củ khoai có hàm lượng đường cao, có nhiều enzym hoạt động, rất dễ bị thối, hư hỏng. Các yếu tố bên ngoài cũng ảnh hưởng rõ rệt đến việc bảo quản khoai lang như thời tiết, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,… Thời gian thu hoạch vụ khoai chính là mùa mưa nên ruộng khoai thường bị ngập nước, khoai thường dễ bị thối hỏng. Vỏ củ khoai mỏng, thân củ dễ bị gãy, dập nát nên khi đào vận chuyển thường không còn nguyên vẹn, bị giảm khả năng chống đỡ với các ảnh hưởng của ngoại cảnh. Khoai không ưa nóng và cũng không ưa lạnh. Ở nhiệt độ cao hơn 250C khoai sẽ hô hấp mạnh, độ hoạt động của các enzym tăng, sâu hà phát triển mạnh làm khoai chóng bị hư hỏng. Bảo quản ở dưới 100C thì khoai bị cóng và nhanh chóng bị thối nhũn. Nhiệt độ và độ ẩm thích hợp để bảo quản khoai lang là khoảng 12 ÷ 150C và 58 ÷95%. Khoai lang không ưa môi trường yếm khí, nếu nơi bảo quản ít thoáng, khoai dần dần chuyển sang hô hấp yếm khí, sinh ra rượu làm khoai chóng thối. Muốn bảo quản khoai được lâu, củ không bị thối thường phải đào hầm. Có hai loại hầm thông thường, hầm sâu và hầm cạn. Hầm cạn dùng rơm rạ hoặc thân cây khô để giữ ẩm. Hầm vần đặt sâu dưới đất để lợi dụng nhiệt độ thấp. Hầm phải được đào nơi khô ráo có nắp đậy, ống thông hơi, có đặt nhiệt kế và ẩm kế để theo dõi nhiệt độ và độ ẩm trong hầm. Khoai được xếp từng lớp và thành từng đống cao trong hầm. Khi bảo quản hoàn toàn kín trong hầm, phải điều chỉnh nhiệt độ trong phạm vi 9÷150C, còn độ ẩm không vượt quá 75% mới đảm bảo chất lượng trong thời gian bảo quản. 6. Tieâu chuaån cuûa khoai lang trong saûn xuaát ñöôøng nha: Bảng 6 : Haøm löôïng caùc chaát trong khoai lang: Nöôùc 68.1 Glucid 27.1 Cellulose 0.9 Protein 1.6 Chaát beùo 0.5 Tro 1 Löôïng tinh boät trong khoai lang thöôøng dao ñoäng töø 15-31%, kích thöôùc haït tinh boät töø 15-80 mm, löôïng ñöôøng töø 5-10%. Cuû khoai chaéc, khoâng bò heùo, hö haïi hay coân truøng caén phaù Choïn loaïi cuû ruoät traéng hoaëc ruoät vaøng. III. THUYEÁT MINH QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ 1. Ngaâm 1.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò : Laøm cho cuû meàm ra, giaûm nheï quaù trình maøi hoaëc nghieàn. Hoaøn thieän: Laøm bôû vaø loaïi boû moät phaàn taïp chaát baùm vaøo nguyeân lieäu. 1.2. Caùc bieán ñoåi Hoøa tan sô boä caùc saéc toá, hoøa tan vaø ngaên caùch khoâng cho caùc chaát tannin taùc duïng vôùi oxy laøm giaûm maøu saéc töï nhieân cuûa saûn phaåm. 1.3. Phöông phaùp thöïc hieän Thoâng soá kyõ thuaät: Thôøi gian : 4-8h tuøy theo loaïi nguyeân lieäu vaø möùc ñoä nhieãm baån töø cuû. Hoùa chaát söû duïng : CaO (1,5 kg/m3 nöôùc ngaâm) 1.4. Thieát bò Beå ngaâm ñöôïc xaây baèng gaïch hoaëc beâtoâng. Ñaùy beå hôi doác ñeå deã daøng thaùo kieät nöôùc vaø laøm veä sinh. ÔÛ goùc beå saùt ñaùy coù cöûa thaùo nöôùc vaø voøi caáp nöôùc treân mieäng beå. 2. Röûa 2.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò : Röûa saïch ñaát caùt, ñaù, taïp chaát…chuaån bò cho quaù trình nghieàn tieáp theo. Traùnh laøm moøn raêng maùy nghieàn vaø laøm giaûm hieäu suaát nghieàn. Hoaøn thieän : Haïn cheá hieän töôïng taïp chaát laãn vaøo tinh boät laøm taêng ñoä tro, ñoä maøu thaønh phaåm. 2.2. Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù : Sau khi röûa seõ taùch ñöôïc 94-97% toång taïp chaát (caùt saïn, ñaát ñaù,...) ra khoûi cuû, khoái löôïng cuû giaûm coøn 93-94,5%. Bieán ñoåi hoùa lyù : Coù söï taùch moät soá chaát hoaø tan trong nguyeân lieäu nhö saéc toá, tannin… vaøo trong nöôùc röûa. Bieán ñoåi hoùa sinh : Söï hoaït ñoäng cuûa caùc enzyme oxi hoùa laøm ñen saûn phaåm. 2.3. Thieát bò Thieát bò röûa cuû thöôøng duøng laø thuøng hình truï coù ñuïc loã, ñeå ngaäp moät phaàn trong nöôùc. Hình 3 : Thieát bò röûa cuû Nguyeân taéc hoaït ñoäng: Cuû ñöôïc röûa saïch döôùi aùp löïc cuûa nöôùc vaø ma saùt giöõa caùc cuû cuõng nhö ma saùt giöõa cuû vôùi thaønh thieát bò vaø vôùi caùnh quay. Cuû ñöôïc ñaûo troän maïnh vaø ñaåy veà phía tröôùc nhôø baøn chaûi truïc vít. Moät doøng nöôùc chaûy qua beå ngöôïc chieàu vôùi cuû. Moät bôm ly taâm ñöôïc laép ôû moät ñaàu cuûa thuøng vaø ñöôïc noái vôùi moät loaït caùc ñaàu phun, nöôùc vôùi aùp suaát cao ñöôïc xòt töø caùc ñaàu phun ngöôïc vôùi höôùng chuyeån ñoäng cuûa cuû, ñaûm baûo cho cuû ñöôïc röûa saïch. Hoaït ñoäng keát hôïp cuûa caùc doøng nöôùc coù aùp suaát cao, söï coï xaùt cuûa cuû vaøo thaønh thieát bò vaø vaøo nhau giuùp loaïi bôùt haàu heát lôùp ñaát ñaù. Thoâng soá kyõ thuaät : Chieàu daøi thieát bò : 8m Chieàu daøi phaàn thanh troän ngaäp nöôùc : 3,4 m Khoaûng caùch giöõa 2 caùnh keá tieáp : 40 – 80 mm Naêng suaát theo nguyeân lieäu : 175 taán/ ngaøy Ñöôøng kính (chieàu roäng) thieát bò : 0,8 – 1,2 m Tuøy thuoäc möùc ñoä vaø ñaëc tính taïp chaát cuûa nguyeân lieäu maø thôøi gian röûa coù theå töø 8-15 phuùt, chi phí nöôùc röûa töø 2-4 taán / 1 taán nguyeân lieäu. 3. Nghieàn 3.1. Muïc ñích coâng ngheä Khai thaùc : Quaù trình nghieàn nhaèm muïc ñích phaù vôõ maøng teá baøo khoai lang ñeå giaûi phoùng tinh boät khoûi teá baøo. Ñaây laø khaâu quan troïng nhaát trong vieäc quyeát ñònh hieäu suaát thu hoài tinh boät. Söï phaù vôõ maøng teá baøo caøng trieät ñeå thì hieäu suaát taùch tinh boät caøng cao. 3.2. Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lí : Coù söï thay ñoåi kích thöôùc cuûa nguyeân lieäu. Teá baøo tinh boät bò phaù vôõ giaûi phoùng tinh boät döôùi daïng nhöõng haït coù kích thöôùc nhoû. Nguyeân lieäu baây giôø laø khoái boät nhaõo mòn coù ñoä aåm khoaûng 80% (ñoä mòn khaùc nhau tuyø theo coâng ngheä vaø thieát bò söû duïng). Bieán ñoåi hoaù sinh : Khi xeù naùt voû teá baøo, caùc enzyme trong teá baøo cuõng ñöôïc giaûi phoùng vaø coù ñieàu kieän hoaït ñoäng, nhaát laø caùc enzyme thuyû phaân tinh boät , enzyme oxi hoaù khöû nhö polyphenol oxidase seõ laøm saãm maøu saûn phaåm. Bieán ñoåi sinh hoïc : Vì cuû röûa saïch tröôùc khi nghieàn vaø thôøi gian khoâng quaù laâu neân söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät laø khoâng ñaùng keå. 3.3. Thieát bò Ta söû duïng maùy nghieàn Jahn coù roto laøm baèng theùp vôùi ñöôøng kính töø 40-50 cm, ñoä daøi töø 30-50 cm. Caùc löôõi dao raêng cöa ñöôïc boá trí doïc theo caùc raõnh ñöôïc khaéc xung quanh chu vi cuûa troáng. Löôõi dao coù 8-10 raêng cöa/cm, ñaët caùch xa nhau 6-10 mm, cao hôn beà maët khoaûng 1mm. Toác ñoä quay toái öu cuûa roto :1000 voøng/phuùt. Hieäu suaát naïo sau laàn naïo ñaàu tieân : 85%. Hieäu suaát naïo toång theå sau laàn naïo thöù caáp : 90%. Hình 4 : Caáu taïo thieát bò nghieàn Nguyeân taéc hoaït ñoäng : Nhôø söï coï xaùt lieân tuïc giöõa caùc löôõi dao maø caùc teá baøo khoai lang bò phaù vôõ, trong ñoù moät löôïng lôùn haït tinh boät ñöôïc giaûi phoùng. Thoâng soá kyõ thuaät : Toác ñoä quay : 1000 – 2000 voøng/phuùt Toác ñoä tang quay : 50m/s Ñöôøng kính tang quay : 0,4 – 0,7m Soá löôïng buùa nghieàn Kích thöôùc loã löôùi Löôõi cöa thöôøng ñöôïc cheá taïo baèng theùp deûo, cöùng, daøy 0,8mm, chieàu cao raêng 2mm, treân 1cm coù 8 raêng. Naêng suaát khoaûng 10 taán cuû khoai lang töôi moãi ngaøy. 3.4. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu suaát nghieàn. Soá voøng quay: soá voøng quay caøng lôùn thì hieäu suaát nghieàn caøng cao. Loã löôùi nhoû thì hieäu suaát nghieàn lôùn nhöng naêng suaát giaûm vaø chi phí naêng löôïng taêng cao. Chaát löôïng buùa nghieàn. 4. Phoái troän – hoà hoùa – dòch hoùa 4.1.Quy trình 1 (dòch hoùa ôû nhieät ñoä thaáp 105÷1080C) 4.1.1. Phoái troän 4.1.1.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: Nhaèm taêng ñoä phaân taùn cuûa dòch huyeàn phuø, chuaån bò cho quaù trình hoà hoùa tieáp theo. 4.1.1.2. Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù: Heä soá daãn nhieät taêng. Söï phaân taùn cuûa caùc haït tinh boät taêng. Bieán ñoåi hoùa lyù: Haït tinh boät haáp thu moät löôïng nhoû nöôùc (25-50% nöôùc) nhöng chöa tröông nôû. Traïng thaùi cuûa nguyeân lieäu sau khuaáy troän ôû daïng huyeàn phuø. Taêng khaû naêng tieáp xuùc giöõa haït tinh boät vaø nöôùc. Bieán ñoåi caûm quan: söï thay ñoåi traïng thaùi cuûa dòch boät. Caùc bieán ñoåi coøn laïi khoâng ñaùng keå. 4.1.1.3. Phöông phaùp thöïc hieän Phoái troän nguyeân lieäu vôùi nöôùc theo tæ leä 1:3(m/m). Chænh pH cuûa hoãn hôïp veà 5,8 – 6,2 laø pH toái thích cuûa a- amylase söû duïng trong qui trình. Boå xung CaCl2 / Ca(OH)2 ñeå noàng ñoä Ca2+ ñaït 100ppm ñeå duy trì hoaït tính cuûa a- amylase trong quaù trình thuûy phaân. Boå xung cheá phaåm a- amylase töø Bacillus licheniformis vaø Bacillus stearothermophilus. Chuùng xuùc taùc thuûy phaân tinh boät ôû nhieät ñoä raát cao: 95÷1000C. Coøn ôû nhieät ñoä 105÷1080C, hoaït tính cuûa nhoùm enzyme naøy giaûm nhöng khoâng bò voâ hoaït hoaøn toaøn. Quaù trình ñöôïc thöïc hieän trong thuøng khuaáy coù caùnh troän vôùi toác ñoä quay 20 v/ph. Thoâng soá kyõ thuaät: Baûng 7 Noàng ñoä chaát khoâ 22¸25oBx pH 5,8¸6,2 Thôøi gian 30¸40 phuùt Löôïng enzym 0.5¸0.6kg/taán nguyeân lieäu (1500Ukg-1 haøm löôïng chaát khoâ) Löôïng ion Ca2+ 100ppm 4.1.1.4. Thieát bò Thieát bò hình truï coù trang bò caùnh khuaáy. 4.1.2. Hoà hoùa 4.1.2.1.Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: hoøa tan nhöõng haït tinh boät coù kích thöôùc nhoû thaønh dung dòch nhôùt seàn seät, caùc haït huùt nöôùc vaø tröông nôû toái ña taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình dòch hoùa. 4.1.2.2.Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù : Ñoä nhôùt taêng cöïc ñaïi. Haït tinh boät tröông nôû toái ña. Nhieät ñoä cuûa dung dòch taêng. Noàng ñoä chaát khoâ taêng. Bieán ñoåi hoùa hoïc : xaûy ra söï hydrate hoùa caùc nhoùm hydroxyl töï do vaø taïo thaønh lieân keát hydro vôùi nöôùc. H H R O O O R H H Bieán ñoåi hoùa ly ù: Haït tinh boät tieáp tuïc haáp thu nöôùc, khi nhieät ñoä caøng taêng thì khaû naêng huùt nöôùc caøng taêng, leân ñeán 2500% nöôùc. Heä chuyeån töø daïng huyeàn phuø sang dung dòch nhôùt ñoàng nhaát. Taêng khaû naêng hoøa tan. Bieán ñoåi caûm quan : maøu saéc töø ñuïc chuyeån sang trong hôn. Bieán ñoåi sinh hoïc : khoâng ñaùng keå. 4.1.2.3.Phöông phaùp thöïc hieän Quaù trình hoà hoùa ñöôïc thöïc hieän trong thieát bò jet-cooker baèng caùch phun hôi nöôùc tröïc tieáp vaøo tinh boät. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø quaù trình hoà hoùa xaûy ra nhanh hôn, ñoàng ñeàu vaø nhieät ñoä khoâng bò taêng cuïc boä. Thoâng soá kyõ thuaät Baûng 8 Nhieät ñoä 52-64oC Thôøi gian Töùc thôøi 4.1.3. Dòch hoùa 4.1.3.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: Phaù bung haït tinh boät, thuûy phaân moät phaàn tinh boät taïo nhöõng maïch dextrin coù chieàu daøi maïch ngaén hôn Giaûm ñoä nhôùt cuûa dòch hoà hoùa taïo ñieàu kieän cho ß- amylase phaân caét toát hôn trong giai ñoaïn ñöôøng hoùa tieáp theo. 4.1.3.2.Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù: Ñoä nhôùt giaûm. Khaû naêng truyeàn nhieät taêng (do kích thöôùc phaân töû nhoû hôn). Noàng ñoä chaát khoâ taêng. Bieán ñoåi hoùa hoïc: Haït tinh boät bò phaù bung, phaù vôõ caùc lieân keát hydro giöõa nöôùc vaø caùc sôïi tinh boät. Phaûn öùng Maillard giöõa ñöôøng vaø acid amin taïo ra saûn phaåm coù maøu. Bieán ñoåi hoùa lyù: Söï boác hôi nöôùc. Khaû naêng hoøa tan cuûa tinh boät taêng. Bieán ñoåi hoùa sinh: a- amylase hoaït ñoäng caét caùc maïch amylose vaø amylopectin thaønh caùc dextrin maïch ngaén coù khaû naêng hoøa tan. Saûn phaåm thuûy phaân trong giai ñoaïn naøy chuû yeáu laø dextrin. Bieán ñoåi sinh hoïc: vi sinh vaät bò öùc cheá hoaëc tieâu dieät. 4.1.3.3.Phöông phaùp thöïc hieän Quaù trình naøy baét ñaàu töø thieát bò jet-cooker, hoãn hôïp seõ ñöôïc gia nhieät leân 105÷108oC, sau ñoù hoãn hôïp ñöôïc chuyeån sang caùc coät löu cao aùp coù baûo oân nhieät trong thôøi gian 5÷10 phuùt. Chæ soá DE cuûa hoãn hôïp sau giai ñoaïn xöû lyù nhieät khaù thaáp ( DE = 1÷2 ). Tieáp theo, hoãn hôïp ñöôïc ñöa qua thieát bò daïng oáng loàng oáng ñeå laøm nguoäi veà 95÷100oC roài ñi vaøo thieát bò dòch hoùa .Thôøi gian löu hoùa cuûa khoái hoà tinh boät trong thieät bò dòch hoùa laø töø 1÷2 giôø..Phaàn hoaït tính coøn laïi cuûa cheá phaåm a- amylase chòu nhieät seõ tieáp tuïc xuùc taùc thuûy phaân tinh boät ñeå laøm giaûm ñoä nhôùt, ñoàng thôøi giuùp phaù vôõ hoan( toaøn caáu truùc haït tinh boät, chuyeån cô chaát sang daïng hoøa tan ñeå chuaån bò cho quaù trình ñöôøng hoùa tieáp theo. Thoâng soá kyõ thuaät : Baûng 9 Nhieät ñoä trong coät löu 105oC Nhieät ñoä trong thieát bò thuûy phaân 95oC pH 5,8¸6,2 Thôøâi gian trong coät löu 5 ÷10phuùt Thôøi gian trong thieát bò dòch hoùa 1÷2 giôø 4.1.3.4Thieát bò a. Thieát bò hoà hoùa vaø dòch hoùa jet-cooker  Caáùu taïo: thieát bò goàm moät oáng huyeàn phuø tinh boät vaø moät oáng hôi giao nhau qua moät khe hình coân, hôi ñöôïc phun tröïc tieáp vaøo huyeàn phuø tinh boät, löôïng hôi vaøo ñöôïc ñieàu chænh bôûi van qua heä thoáng khí neùn. Hình 5 : Caáu taïo thieát bò jet-cooker Nguyeân taéc hoaït ñoäng: huyeàøn phuø tinh boät ñöôïc bôm cöôõng böùc vaøo thieát bò vaø tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi hôi, hôi nöôùc khi tieáp xuùc vôùi tinh boät coù nhieät ñoä thaáp hôn seõ ngöng tuï moät phaàn nhöng haàu heát hôi nöôùc vaãn coøn ôû aùp suaát cao neân vaãn cung caáp löôïng nhieät ñeå naâng nhieät ñoä leân nhaèm hoà hoùa dung dòch. Thôøi gian löu trong thieát bò jet-cooker raát ngaén. Löôïng tinh boät ñöôïc hoà hoùa moät phaàn seõ baêng qua moät daõy caùc coät löu cao aùp ñeå duy trì nhieät ñoä ôû 105 – 1080C vaø ñöôïc giöõ trong 5÷10phuùt Chuù yù: thieát bò jet-cooker vaø caùc coät löu thöïc hieän hai nhieäm vuï: hoà hoùa hoaøn toaøn vaø phaù bung toaøn boä haït tinh boät baét ñaàu giai ñoaïn dòch hoùa. Thieát bò dòch hoùa Caáu taïo: thieát bò laø moät thuøng kín, voû ngoaøi coù aùo caùch nhieät, trong thuøng ñöôïc chia laøm nhieàu ngaên, moãi ngaên coù caùnh khuaáy noái chung vôùi moät truïc ñöôïc daãn bôûi ñoäng cô. Nguyeân taéc hoaït ñoäng: ñaây laø thieát bò hoaït ñoäng lieân tuïc, dòch ñöôïc bôm töø coät löu vaøo thuøng dòch hoùa, thuøng dòch hoùa khi ñaày dung dòch seõ ñöôïc bôm töø töø sang thuøng ñöôøng hoùa, khi ñoù dung dòch seõ ñi töø treân xuoáng qua moãi ngaên theo oáng trung taâm. Do vaäy dung dòch seõ ñöôïc löu moät thôøi gian coá ñònh trong thuøng, aùo caùch nhieät phía ngoaøi nhaèm giöõ nhieät ñoä dòch hoùa ñaûm baûo 95oC vaø dòch luoân ñöôïc ñaûo troän lieân tuïc bôûi caùnh khuaáy. Hình 6: Caáu taïo vaø nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa thieát bò dòch hoùa 4.2Quy trình 2 (dòch hoùa ôû nhieät ñoä cao 150÷1600C) 4.2.1. Phoái troän 4.2.1.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: Nhaèm taêng ñoä phaân taùn cuûa dòch huyeàn phuø, chuaån bò cho quaù trình hoà hoùa tieáp theo. 4.2.1.2. Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù: Heä soá daãn nhieät taêng. Söï khueách taùn cuûa caùc haït tinh boät taêng. Bieán ñoåi hoùa lyù: Haït tinh boät haáp thu moät löôïng nhoû nöôùc moät caùch thuaän nghòch (25-50% nöôùc) nhöng chöa tröông nôû. Traïng thaùi cuûa nguyeân lieäu sau khuaáy troän ôû daïng huyeàn phuø. Taêng khaû naêng tieáp xuùc giöõa haït tinh boät vaø nöôùc. Bieán ñoåi caûm quan: söï thay ñoåi traïng thaùi cuûa dòch boät. Caùc bieán ñoåi coøn laïi khoâng ñaùng keå. 4.2.1.3. Phöông phaùp thöïc hieän Phoái troän nguyeân lieäu vôùi nöôùc theo tæ leä 1:3(m/m). Quaù trình ñöôïc thöïc hieän trong thuøng khuaáy coù caùnh troän vôùi toác ñoä quay 20 v/ph. 4.2.1.4. Thieát bò Thieát bò hình truï coù trang bò caùnh khuaáy. 4.2.2. Hoà hoùa 4.2.2.1.Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: hoøa tan nhöõng haït tinh boät coù kích thöôùc nhoû thaønh dung dòch nhôùt seàn seät, caùc haït huùt nöôùc vaø tröông nôû toái ña taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình dòch hoùa. 4.2.2.2.Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù : Ñoä nhôùt taêng cöïc ñaïi. Haït tinh boät tröông nôû toái ña. Nhieät ñoä cuûa dung dòch taêng. Noàng ñoä chaát khoâ taêng. Bieán ñoåi hoùa hoïc : xaûy ra söï hydrate hoùa caùc nhoùm hydroxyl töï do vaø taïo thaønh lieân keát hydro vôùi nöôùc. H H R O O O R H H Bieán ñoåi hoùa ly ù: Haït tinh boät tieáp tuïc haáp thu nöôùc, khi nhieät ñoä caøng taêng thì khaû naêng huùt nöôùc caøng taêng, leân ñeán 2500% nöôùc. Heä chuyeån töø daïng huyeàn phuø sang dung dòch nhôùt ñoàng nhaát. Taêng khaû naêng hoøa tan. Bieán ñoåi caûm quan : maøu saéc töø ñuïc chuyeån sang trong hôn. Bieán ñoåi sinh hoïc : khoâng ñaùng keå. 4.2.2.3Phöông phaùp thöïc hieän Quaù trình hoà hoùa ñöôïc thöïc hieän trong thieát bò jet-cooker baèng caùch phun hôi nöôùc tröïc tieáp vaøo tinh boät. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø quaù trình hoà hoùa xaûy ra nhanh hôn, ñoàng ñeàu vaø nhieät ñoä khoâng bò taêng cuïc boä. Thoâng soá kyõ thuaät Baûng 10 Nhieät ñoä 52-64oC Thôøi gian Töùc thôøi 4.2.3. Dòch hoùa 4.2.3.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: Phaù bung haït tinh boät, thuûy phaân moät phaàn tinh boät taïo nhöõng maïch dextrin coù chieàu daøi maïch ngaén hôn Giaûm ñoä nhôùt cuûa dòch hoà hoùa taïo ñieàu kieän cho ß- amylase phaân caét toát hôn trong giai ñoaïn ñöôøng hoùa tieáp theo. 4.2.3.2.Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù: Ñoä nhôùt giaûm. Khaû naêng truyeàn nhieät taêng (do kích thöôùc phaân töû nhoû hôn). Noàng ñoä chaát khoâ taêng. Bieán ñoåi hoùa hoïc: Haït tinh boät bò phaù bung hoaøn toaøn, phaù vôõ caùc lieân keát hydro giöõa nöôùc vaø caùc sôïi tinh boät. Phaûn öùng Maillard giöõa ñöôøng vaø acid amin taïo ra saûn phaåm coù maøu. Bieán ñoåi hoùa lyù: Söï boác hôi nöôùc. Khaû naêng hoøa tan cuûa tinh boät taêng. Bieán ñoåi hoùa sinh: a- amylase hoaït ñoäng caét caùc maïch amylose vaø amylopectin thaønh caùc dextrin maïch ngaén coù khaû naêng hoøa tan. Saûn phaåm thuûy phaân trong giai ñoaïn naøy chuû yeáu laø dextrin. Bieán ñoåi sinh hoïc: vi sinh vaät bò öùc cheá hoaëc tieâu dieät. 4.2.3.3.Phöông phaùp thöïc hieän Quaù trình naøy baét ñaàu töø thieát bò jet-cooker, hoãn hôïp seõ ñöôïc gia nhieät tröïc tieáp baèng caùch suïc hôi ñeå hoãn hôïp ñaït 150÷1600C. Ñöa hoãn hôïp qua heä thoáng coät löu cao aùp coù baûo oân nhieät, thôøi gian löu trong heä thoáng naøy laø 4÷8 phuùt. Ñaây laø thôøi gian dòch hoùa tinh boät, söû duïng nhieät ñoä vaø aùp suaát cao coù taùc duïng phaù vôõ toaøn boä caáu truùc haït tinh boät cuõng nhö nhöõng lieân keát giöõa caùc phaân töû amylose vaø amylopectin vôùi nhöõng taïp chaát khaùc coù trong haït. Sau ñoù tieán haønh laøm nguoäi hoãn hôïp veà 95÷1000C roài ñöa hoãn hôïp vaøo thieát bò thuûy phaân. Chænh pH hoãn hôïp veà 5,8÷6,2 , boå sung Ca2+ noàng ñoä 100ppm vaø cheá phaåm a- amylase chòu nhieät( nhö quy trình 1 ). Quaù trình thuûy phaân seõ keùo daøi töø 30÷60 phuùt. Thoâng soá kyõ thuaät Baûng 11 Nhieät ñoä trong coät löu 150÷1600C Nhieät ñoä trong thieát bò thuûy phaân 95÷1000C pH 5,8¸6,2 Thôøâi gian trong coät löu 4÷8 phuùt Thôøi gian trong thieát bò thuûy phaân 30÷60 phuùt 4.2.3.4Thieát bò a. Thieát bò hoà hoùa vaø dòch hoùa jet-cooker  Caáùu taïo: thieát bò goàm moät oáng huyeàn phuø tinh boät vaø moät oáng hôi giao nhau qua moät khe hình coân, hôi ñöôïc phun tröïc tieáp vaøo huyeàn phuø tinh boät, löôïng hôi vaøo ñöôïc ñieàu chænh bôûi van qua heä thoáng khí neùn. Nguyeân taéc hoaït ñoäng: huyeàøn phuø tinh boät ñöôïc bôm cöôõng böùc vaøo thieát bò vaø tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi hôi, hôi nöôùc khi tieáp xuùc vôùi tinh boät coù nhieät ñoä thaáp hôn seõ ngöng tuï moät phaàn nhöng haàu heát hôi nöôùc vaãn coøn ôû aùp suaát cao neân vaãn cung caáp löôïng nhieät ñeå naâng nhieät ñoä leân nhaèm hoà hoùa dung dòch. Thôøi gian löu trong thieát bò jet-cooker raát ngaén. Löôïng tinh boät ñöôïc hoà hoùa moät phaàn seõ baêng qua moät daõy caùc coät löu cao aùp ñeå duy trì nhieät ñoä ôû 150 – 1600C vaø ñöôïc giöõ trong thôøi gian 4÷8 phuùt. Thieát bò thuûy phaân Caáu taïo: thieát bò laø moät thuøng kín, voû ngoaøi coù aùo caùch nhieät, trong thuøng ñöôïc chia laøm nhieàu ngaên, moãi ngaên coù caùnh khuaáy noái chung vôùi moät truïc ñöôïc daãn bôûi ñoäng cô. Nguyeân taéc hoaït ñoäng: ñaây laø thieát bò hoaït ñoäng lieân tuïc, dòch ñöôïc bôm töø coät löu vaøo thuøng dòch hoùa, thuøng dòch hoùa khi ñaày dung dòch seõ ñöôïc bôm töø töø sang thuøng ñöôøng hoùa, khi ñoù dung dòch seõ ñi töø treân xuoáng qua moãi ngaên theo oáng trung taâm. Do vaäy dung dòch seõ ñöôïc löu moät thôøi gian coá ñònh trong thuøng, aùo caùch nhieät phía ngoaøi nhaèm giöõ nhieät ñoä dòch hoùa ñaûm baûo 95÷1000C vaø dòch luoân ñöôïc ñaûo troän lieân tuïc bôûi caùnh khuaáy. Hình 7: Caáu taïo vaø nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa thieát bò thuûy phaân 5. Laøm nguoäi 5.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: taïo ñieàu kieän toái thích cho quaù trình ñöôøng hoùa tieáp theo. 5.2. Caùc bieán ñoåi Nhieät ñoä cuûa dung dòch giaûm, enzym vaãn tieáp tuïc hoaït ñoäng. Do nhieät ñoä thay ñoåi khoâng lôùn neân caùc bieán ñoåi khaùc khoâng ñaùng keå. 5.3. Phöông phaùp thöïc hieän Truyeàøn nhieät giaùn tieáp baèng thieát bò truyeàn nhieät daïng baûn, taùc nhaân trao ñoåi nhieät laø nöôùc laïnh. Thoâng soá kyõ thuaät: Baûng 12 Nhieät ñoä dòch ñöôøng tröôùc thieát bò 95oC Nhieät ñoä cuûa taùc nhaân laïnh (nöôùc) 30oC (nhieät ñoä moâi tröôøng) Nhieät ñoä cuûa dòch ñöôøng sau khi laøm nguoäi 50¸60oC 5.4. Thieát bò Ñaây laø loaïi thieát bò truyeàn nhieät kieåu coù beà maët truyeàn nhieät phaúng, goàm nhöõng taám baûn gheùp thaønh hoäp roãng nhieàu ngaên. Chuùng coù nhöõng loã noái nhau töông öùng ñeå taïo thaønh loái chuyeån ñoäng rieâng cho töøng löu chaát. Dòch ñöôøng vaø nöôùc laïnh seõ ñi trong nhöõng khoang xen keõ nhau. Giöõa caùc taám baûn coù duøng caùc taám ñeäm kín ñeå ñaûm baûo ngaên caùch hai löu chaát. Beân ngoaøi coù heä thoáng caùc thanh giaèng coù caùc van ñeå gheùp chaët caùc taám baûn. Öu ñieåm: dieän tích beà maët raát lôùn so vôùi thieát bò truyeàn nhieät daïng oáng hay daïng voû aùo, nhôø ñoù maø quaù trình laøm nguoäi dieãn ra nhanh choùng, kích thöôùc thieát bò nhoû goïn. Coù theå thay ñoåi khaû naêng truyeàn nhieät moät caùch deã daøng baèng caùch thay ñoåi soá baûn truyeàn nhieät trong khung. Nhöôïc ñieåm: khoâng theå baûo ñaûm ñoä kín tuyeät ñoái giöõa caùc khoang nhôø vaøo caùc taám ñeäm. Do ñoù noù chæ thích hôïp ñoái vôùi nhöõng doøng löu chaát coù toác ñoä töông ñoái nhoû vaø aùp suaát töông ñoái thaáp. 6. Ñöôøng hoùa 6.1. Muïc ñích coâng ngheä Cheá bieán: taïo thaønh syrup coù thaønh phaàn chuû yeáu laø maltose, caùc ñöôøng ñôn giaûn vaø caùc dextrin maïch ngaén. 6.2. Caùc bieán ñoåi Vaät lyù: Giaûm ñoä nhôùt. Taêng khaû naêng truyeàn nhieät. Taêng haøm löôïng chaát khoâ. Hoùa lyù: Taêng khaû naêng hoøa tan. Hoùa hoïc: Phaûn öùng thuyû phaân caét dextrin maïch daøi (saûn phaåm sau quaù trình dòch hoùa) thaønh maltose vaø caùc ñöôøng ñôn giaûn, dextrin maïch ngaén, … Phaûn öùng Maillard laø phaûn öùng ngöng tuï giöõa ñöôøng khöû vaø amino axit taïo thaønh caùc chaát maøu laøm saãm maøu dòch thuyû phaân. Hoùa sinh: coù töông taùc ñoàng thôøi cuûa a- amylase vaø b -amylase (söû duïng cheá phaåm Fungamyl ) leân caùc maïch polysaccharide vaø oligosaccharide, taïo hoãn hôïp saûn phaåm goàm maltose, glucose, triose vaø caùc oligosaccharide khaùc. Trong ñoù: Fungamyl hoaït ñoäng vôùi ñieàu kieän toái thích: Nhieät ñoä : 50¸60oC. pH : 5.0¸5.5 a- amylase vaãn hoaït ñoäng nhöng hoaït tính yeáu hôn 6.3. Phöông phaùp thöïc hieän Dung dòch ñöôøng sau khi laøm nguoäi seõ ñöôïc ñöa vaøo thieát bò ñöôøng hoùa. Luùc naøy caàn ñieàu chænh pH ñeå taïo moâi tröôøng hoaït ñoäng toái öu cho Fungamyl. Sau ñoù boå sung löôïng Fungamyl caàn thieát. Dung dòch ñöôïc löu laïi trong thieát bò trong khoaûng thôøi gian cần thiết để đường hóa đến DE thích hợp. Trong quaù trình ñöôøng hoùa, caàn phaûi ñaûo troän dung dòch lieân tuïc. Noùi chung, thôøi gian, nhieät ñoä, pH vaø löôïng enzym caàn cho quaù trình ñöôøng hoùa phuï thuoäc vaøo nguoàn goác enzym, hoaït ñoä cuûa chuùng vaø yeâu caàu ñoä tinh khieát cuûa dòch ñöôøng hoùa. Thoâng soá kyõ thuaät: Baûng 13 Nhieät ñoä 50¸60oC pH 5.0¸5.5 Löôïng enzym 2000Ukg-1 haøm löôïng chaát khoâ Löôïng Ca2+ 50ppm (khoâng caàn boå sung theâm) Thôøi gian 48h 6.4. Thieát bò Thieát bò ñöôøng hoùa coù caáu taïo töông töï thieát bò dòch hoùa. 7. Taåy maøu 7.1. Muïc ñích coâng ngheä Hoaøn thieän caùc giaù trò caûm quan: laøm taêng ñoä trong cuûa saûn phaåm, ñöa saûn phaåm veà maøu tieâu chuaån laø maøu vaøng nhaït ñeán khoâng maøu . 7.2. Caùc bieán ñoåi Vaät lyù: khoái löôïng dung dòch taêng do boå sung than hoaït tính. Hoùa lyù: Söï phaân taùn caùc haït than hoaït tính trong dung dòch taêng khaû naêng tieáp xuùc cuûa noù vôùi dung dòch. Söï haáp phuï caùc chaát maøu leân treân beà maët cuûa than hoaït tính. Hoùa sinh: hai enyzym vaãn coøn hoaït ñoäng. Caûm quan: dòch ñöôøng trôû thaønh daïng huyeàn phuø do coù chöùa caùc buïi than hoaït tính. Sinh hoïc vaø hoùa hoïc: khoâng ñaùng keå.syrup 7.3. Phöông phaùp thöïc hieän Quaù trình taåy maøu ñöôïc thöïc hieän ngay trong thieát bò ñöôøng hoùa. Sau khi ñöôøng hoùa, syrup ñöôïc gia nhieät ñeán nhieät ñoä thích hôïp. Sau ñoù, boå sung löôïng than hoaït tính caàn thieát ñeå haáp phuï moät phaàn caùc chaát mang maøu. Khi duøng than hoaït tính ñeå taåy maøu caàn phaûi coù quaù trình loïc tieán haønh ngay sau ñoù. Loaïi than hoaït tính thöôøng söû duïng coù theå ôû daïng boät hoaëc daïng haït ñöôïc saûn xuaát töø goã, than ñaù, than coác daàu moû, lignite, voû döøa…. Löôïng than phuï thuoäc vaøo chaát löôïng tinh boät, yeâu caàu laøm saïch vaø hoaït ñoä cuûa than. Thoâng số kỹ thuật Baûng 14 Nhieät ñoä 70oC Thôøi gian taåy maøu 1h Löôïng than söû duïng 1¸1.3% (so vôùi haøm löôïng chaát khoâ) 7.4. Thieát bò Quaù trình taåy maøu ñöôïc thöïc hieän ngay trong thieát bò ñöôøng hoùa. 8. Loïc 8.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: Loïc phaàn tinh boät chöa thuûy phaân, cellulose, protein, lipid, caùc taïp chaát thoâ vaø phaàn baõ sau thuûy phaân (bao goàm caùc chaát maøu,than hoaït tính) giuùp loaïi boû nhöõng taïp chaát coù kích thöôùc lôùn maø coù theå caûn trôû cho quaù trình trao ñoåi ion tieáp theo. 8.2. Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù: Giaûm khoái löôïng dòch ñöôøng do loaïi boû phaàn baõ. Tæ troïng giaûm. Heä soá truyeàn nhieät taêng. Bieán ñoåi hoùa lyù: thay ñoåi soáù pha, taùch rieâng pha raén vaø pha loûng. Bieán ñoåi caûm quan: saûn phaåm thu ñöôïc trong hôn tröôùc khi loïc. Bieán ñoåi hoùa hoïc, hoùa sinh vaø sinh hoïc: khoâng ñaùng keå. 8.3. Phöông phaùp thöïc hieän Ta thöïc hieän loïc dòch ñöôøng baèng phöông phaùp loïc eùp, loïc döôùi taùc duïng cuûa aùp suaát. 8.4. Thieát bò Söû duïng thieát bò loïc aùp löïc goàm nhieàu taám löôùi ñaët song song, nhöõng taám löôùi naøy ñeàu ñöôïc boïc vaûi beân ngoaøi. Nguyeân taéc hoaït ñoäng Tröôùc khi thöïc hieän quaù trình loïc, caàn coù quaù trình laøm aùo cho baøn loïc, töùc laø taïo moät lôùp boät trôï loïc treân vaûi loïc, boät trôï loïc giuùp taïo thaønh nhöõng khoaûng troáng theo ñöôøng zíc zaéc taïo trôû löïc ngaên caûn baõ maø khoâng laøm taêng aùp löïc, giuùp quaù trình loïc khoâng bò ngheõn. Hình 10: Thieát bò loïc eùp Dòch ñöôøng ñöôïc bôm vaøo buoàng loïc, döôùi aùp löïc cuûa bôm dòch ñöôøng seõ baêng qua vaûi loïc thoâng qua lôùp boät trôï loïc ñi vaøo khoang loïc. Caùc khoang loïc ñöôïc noái chung vôùi nhau qua moät ñöôøng oáng beân döôùi ñeå daãn dòch ñöôøng saïch ra ngoaøi. Sau khi loïc xong, caàn tieán haønh veä sinh vaûi loïc vaø buoàng loïc. 9. Trao ñoåi ion 9.1. Muïc ñích coâng ngheä Hoaøn thieän saûn phaåm: dòch ñöôøng qua caùc coät trao ñoåi ion ñeå taùch bôùt moät soá cation (Ca2+, Na+, Mg2+…), anion (Cl-, SO42-...) vaø moät soá chaát höõu cô. 9.2. Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi hoùa hoïc vaø hoùa lyù: Caùc phản öùng trao ñoåi ion xaûy ra taïi caùc coät: Coät 1: laø cationit loaïi acid maïnh coù nhoùm chöùc laø -SO3H, coù taùc duïng trao ñoåi cation, chuyeån caùc muoái thaønh caùc acid töông öùng: RSO3H + NaCl = RSO3Na + HCl 2RSO3H + CaSO4 = (RSO3)2Ca + H2SO4 Coät 2: laø anionit loaïi bazô yeáu coù nhoùm chöùc laø –NR3, coù taùc duïng trao ñoåi anion, hấp thụ các acid mạnh đồng thời hấp thụ các chất hữu cơ, chất màu: NR3 + HCl NR3HCl NR3 + H2SO4 (NR3)2H2SO4 Coät 3 (hoãn hôïp): goàm cationit loaïi acid maïnh coù nhoùm chöùc laø –SO3H vaø anionit loaïi bazô maïnh coù nhoùm chöùc laø –OH ñeå loaïi boû nhöõng ion ñaõ bò roø ræ qua hai coät ñaàu đồng thời hấp thụ cả những acid yếu mà không được hấp thụ bởi hai cột trên. Trao ñổi anion: ROH + NaCl = RCl + NaOH 2ROH + CaSO4 = R2SO4 + Ca(OH)2 Trao ñoåi cation: ROH + HCl = RCl + H2O 2ROH + H2SO4 = R2SO4 + 2H2O Phaûn öùng ôû ñaây khoâng phaûi laø thuaän nghòch. Trao ñoåi cation: RSO3H + NaCl = RSO3Na + HCl 2RSO3H + CaSO4 = (RSO3)2Ca + H2SO4 9.3. Phöông phaùp thöïc hieän Loaïi boû nhöõng ion trong dòch ñöôøng döïa treân cô sôû trao ñoåi ion giöõa caùc coät nhöïa trao ñoåi ion vôùi caùc ion trong dung dòch. 9.4. Thieát bò Caáu taïo: Goàm 3 coät hình truï, trong moãi coät coù chöùa nhöïa trao ñoåi: Coät 1 goàm 1200 lít cationit loaïi acid maïnh, coù nhoùm chöùc là -SO3H. Coät 2 goàm 1400 lít nhöïa anionit loại kieàm yeáu, coù chöùc naêng laø moät anion NR3 ñeå haáp thuï caùc acid maïnh ra khoûi coät. Cột 3 gồm 800 lít nhựa anion loại kiềm maïnh có nhóm chức -OH vaø 400 lít nhöïa cation loaïi acid maïnh coù nhoùm chöùc laø -SO3H. Nguyeân taéc hoạt ñoäng: Syrup ñöôïc bôm vaøo coät 1 ñeå loại cation sau ñoù qua coät 2 ñeå loại anion vaø cuoái cuøng laø qua coät 3 để loại bỏ những ion còn sót lại và điều chỉnh pH cho dung dịch. ÔÛ moãi coät quy trình thöïc hieän theo chieàu töø treân xuoáng. Khi lôùp nhöïa naøy heát taùc duïng seõ ñöôïc taùi sinh trôû laïi. 10. Loïc an toaøn 10.1. Muïc ñích coâng ngheä Hoaøn thieän saûn phaåm: loaïi boû trieät ñeå caùc chaát raén khoâng tan trong dung dòch coøn soùt laïi (chuû yeáu laø nhöõng maûnh vuïn nhöïa bò beå ra töø coät trao ñoåi ion). 10.2. Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi hoùa lyù: taùch pha caùc chaát raén coøn soùt laïi ra khoûi pha loûng. Caùc bieán ñoåi coøn laïi khoâng ñaùng keå. 10.3. Phöông phaùp thöïc hieän Ta duøng thieát bò loïc söù. Caáu taïo: laø thieát bò hình truï beân trong coù caùc coät söù thaúng ñöùng. Nguyeân taéc hoaït ñoäng: Lôùp dòch ñöôøng ñi vaøo thieát bò loïc theo chieàu vaøo phía treân, ñi qua moät lôùp söù. Lôùp söù naøy seõ giöõ laïi nhöõng taïp chaát raén, chæ cho dung dòch ñi qua. 11. Chænh pH 11.1. Muïc ñích coâng ngheä Hoaøn thieän saûn phaåm: taïo pH phuø hôïp cho saûn phaåm, taïo vò thích hôïp cho saûn phaåm. Baûo quaûn: pH thaáp cuõng coù taùc duïng choáng vi sinh vaät. 11.2. Caùc bieán ñoåi Khoâng ñaùng keå. 11.3. Phöông phaùp thöïc hieän veà thieát bò Söû duïng NaHCO3 hoaëc acid citric ñeå chænh pH cho saûn phaåm, quaù trình chænh pH ñöôïc thöïc hieän trong thieát bò chöùa tröôùc khi ñöa vaøo thieát bò coâ ñaëc. Thoâng soá kyõ thuaät pH = 4.5 – 6.0 12. Coâ ñaëc chaân khoâng 12.1. Muïc ñích coâng ngheä Hoaøn thieän saûn phaåm: quaù trình coâ ñaëc nhaèm taêng noàng ñoä chaát khoâ, taïo ñieàu kieän cho quaù trình vaän chuyeån vaø phaân phoái saûn phaåm. Baûo quaûn: do noàng ñoä ñöôøng cao neân khaû naêng öùc cheá vi sinh vaät cao. 12.2. Bieán ñoåi Vaät lyù: Đoä nhôùt taêng. Noàng ñoä taêng . Khoái löôïng giaûm (do maát ñi moät löôïng nöôùc). Theå tích giaûm. Nhieät ñoä taêng. Hoùa lyù: Boác hôi nöôùc. Coù theå bay hôi chaát muøi. Caùc bieán ñoåi coøn laïi khoâng ñaùng keå. 12.3. Phöông phaùp thöïc hieän Quaù trình coâ ñaëc ñöôïc thöïc hieän baèng thieát bò coâ ñaëc chaân khoâng vôùi buoàng ñoát coù oáng tuaàn hoaøn ngoaøi vaø coù keøm theo thieát bò ngöng tuï Baromet. Ñaây laø thieát bò coâ ñaëc buoàng ñoát ngoaøi döïng ñöùng neân coù caùc öu ñieåm: Giaûm bôùt ñöôïc khoaûng caùch theo chieàu cao giöõa buoàng ñoát vaø khoâng gian boác hôi, coù theå ñieàu chænh ñöôïc söï tuaàn hoaøn. Hoaøn toaøn taùch heát boït, vì buoàng ñoát caùch xa khoâng gian hôi. Coù khaû naêng söû duïng khoâng gian hôi nhö laø moät boä phaän phaân ly loaïi ly taâm. Do sử dụng hệ cô đặc chân không nên ít gây ra biến đổi cho sản phẩm. Tuy nhieân heä thoáng cuõng coù moät soá khuyeát ñieåm sau: Do heä thoáng hoaït ñoäng lieân tuïc neân dung dòch nhaäp lieäu phaûi ôû traïng thaùi soâi, daãn ñeán tieâu hao chi phí cho thieát bò gia nhieät ñeå gia nhieät dung dòch nhaäp lieäu tröôùc khi vaøo noài. Thoâng soá kyõ thuaät Baûng 15 PCK 720mmHg Phôi £ 2kg/cm2 Thôøi gian 2¸3h (khi ñaït Bx yeâu caàu) Nhieät ñoä 60¸65° 12.4. Nguyeân taéc hoaït ñoäng Dung dòch ñi vaøo buoàng ñoát ñöôïc ñun soâi ñeå taïo thaønh hoãn hôïp hôi loûng ñi vaøo buoàng boác, ôû ñaây hôi thöù ñöôïc taùch ra vaø ñi leân phía treân. Dung dòch quay veà buoàng ñoát theo oáng tuaàn hoaøn ngoaøi. Thieát bò hoaït ñoäng theo nguyeân taéc ñoái löu töï nhieân do söï cheânh leäch khoái löôïng rieâng ôû nhöõng vuøng syrup coù nhieät ñoä khaùc nhau. ÔÛ buoàng boác, syrup boác hôi laøm taêng ñoä Bx, daãn ñeán laøm taêng khoái löôïng rieâng, ôû buoàng ñoát syrup ñöôïc gia nhieät neân khoái löôïng rieâng nheï hôn. Do vaäy maø syrup seõ tuaàn hoaøn töø buoàng boác sang buoàng ñoát vaø ñaåy syrup töø buoàng ñoát sang buoàng boác. Khi noàng ñoä chaát khoâ ñaït yeâu caàu, dung dòch seõ ñöôïc xaû xuoáng theo töøng meû. Hình 11: Thieát bò coâ ñaëc Hoãn hôïp loûng – hôi trong buoàng boác ñöôïc phaân ly nhôø hai yeáu toá: chieàu cao buoàng boác vaø söï thay ñoåi quaùn tính cuûa hoãn hôïp khi vaøo boä phaän taùch boït. Hôi thöù ñi vaøo thieát bò Baromet vaø ñöôïc laøm nguoäi taïi ñaây. 13. Roùt saûn phaåm 13.1. Muïc ñích coââng ngheä Hoaøn thieän saûn phaåm: taïo cho saûn phaåm coù hình daùng ñeïp Baûo quaûn: ngaên söï tieáp xuùc cuûa moâi tröôøng vôùi saûn phaåm gaây caùc bieán ñoåi hö haïi. 13.2. Caùc bieán ñoåi Khoâng coù bieán ñoåi ñaùng keå 13.3. Phöông phaùp thöïc hieän Glucose syrup ñöôïc ñoùng goùi trong caùc thuøng HMHDPE, thuøng MS coù bao boïc bôûi caàu oxy hoaëc thuøng MS baèng phaúng theo yeâu caàu cuûa khaùch haøng. IV. SO SAÙNH HAI QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ Vấn đề Quy trình 2 Quy trình 1 Quy trình saûn xuaát Cần kiểm soát nghiêm ngặt hơn vể thông số công nghệ nhăm đáp ứng các hàm đa mục tiêu ( thiết bị, năng lượng, kinh tế,...) Quá trình kiểm soát ít nghiêm ngặt hơn Chi phí năng lượng Cao hơn do thiết bị làm việc ở nhiệt độ và áp suất cao hơn Thấp hơn Đầu tư thiết bị Cao hơn do chi phí nhiều cho thiết bị chịu áp cao hơn Thấp hơn Thời gian thủy phân Nhanh do thủy phân ở nhiệt độ cao hơn Dài hơn do thủy phân ở nhiệt độ thấp Hiệu suất thu hồi sản phẩm Thấp hơn do tổn thất nhiều trong quá trình thủy phân ( phản ứng caramel, Maillard,..) Cao hơn Chất lượng sản phẩm Tốt hơn do thủy phân triệt để hơn Kém hơn Ô nhiễm môi trường Có thể nhiều hơn do làm việc ở nhiêt độ và áp suất cao thì các hóa chất dộc hại bay hơi cũng như khuếch tán nhanh hơn vào môi trường xung quanh. Ít hơn An toàn lao động Kém hơn do làm việc thiết bị chịu nhiệt và chịu áp cao hơn. SAÛN PHAÅM Chỉ tiêu cảm quan: Nhớt, đồng nhất, trong suốt, không có tạp chất Không màu đến vàng nhạt Mùi thơm đặc trưng Vị ngọt thanh Chỉ tiêu hóa lý và vật lý: Hàm lượng chất khô : ≥ 80% Maltose : ≥ 40% Tro : ≤ 0.04% Pb : ≤ 0.05mg/kg As : ≤ 0.05mg/kg pH : 4,6÷ 6,0 DE : ≥ 42 Nhiệt độ nóng chảy : ≥ 1550C Chỉ tiêu vi sinh: Coli forms : ≤ 30tb/100g Tổng số vi khuẩn : ≤ 3000tb/g Salmonella : không có Baûng 16: Ñaëc tính kyõ thuaät saûn phaåm MANIOC GLUCOSE SYRUP-MANICANDY 4084 Min Max Baurneù Coml 44.45 44.95 Haøm löôïng chaát khoâ (%) 84.0 85.0 DE (%) 37.0 40.0 pH 4.5 5.5 SO2 (ppm) - 200.0 Ñoä nhôùt 25oC 2x106 cps 35oC 5x106 cps Baûng 17: Haøm löôïng ñöôøng (% theo chaát khoâ) Dextrose 16.90 Maltose 13.20 Trisaccharide 11.20 Polysaccharide 24.70 Superior Sugars 34.0 Baûng 18: Ñaëc tính kyõ thuaät cuûa GLUCOSE SYRUP trong coâng ngheä baùnh keïo[9] STT Thoâng soá Ñônvò Loaïi SDC 401 Loaïi SDC 403 Loaïi SDP 411 Loaïi SDP 412 1 Hình daïng Chaát loûng seät, ngoït, trong saïch 2 Maøu saéc Khoâng maøu ñeán maøu vaøng nhaït 3 Ñoä trong Trong suoát 4 DS % 85.5 83 – 84 85 82 5 DE % 38 - 42 38 – 42 38 -45 38 - 45 6 pH 4.7 – 5.7 4.8 – 5.5 4.8 – 5.5 4.8 – 5.5 7 Haøm löôïng tro % 0.3 max 8 SO2 ppm 400 (max) 400 (max) 50 (max) 50 (max) 9 Giôùi haïn vi sinh vaät Khoâng coù Salmonella, E.coli; toång löôïng vi sinh vaät 10,000 CFU/g SDC = STANDARD CONFECTIONERY GRADE (tieâu chuaån cuûa caùc loaïi keïo) SDP = STANDARD PHARM GRADE Chuù yù: nhöõng thoâng soá nhö haøm löôïng aåm, DS, DE coù theå thöïc hieän cho phuø hôïp nhöõng ñoøi hoûi khaùc nhau. Hình 10: Các chai glucose syrup Hình 11: Glucose syrup được đóng gói trong thùng phuy lớn khối lượng 1 tấn VI. THAØNH TÖÏU COÂNG NGHEÄ & HÖÔÙNG NGHIEÂN CÖÙU HIEÄN NAY A. Saûn xuaát maltodextrin vaø glucose syrup töø tinh boät chuoái treân qui moâ phoøng thí nghieäm Toùm taét noäi dung Maltodextrin saûn xuaát töø tinh boät chuoái goàm caùc böôùc: hoà hoùa dòch boät (noàng ñoä 20%w/w) trong nöôùc soâi trong 10 phuùt vôùi pH = 6.5, sau ñoù laøm nguoäi ñeán 75oC roài boå sung a-amylase (töø Bacillus vôùi noàng ñoä 0.01%w/v) ñeå dòch hoùa trong 15 phuùt, cuoái cuøng laøm nguoäi vaø ly taâm. Maltodextrin töø tinh boät chuoái coù DE khoaûng 7-11, coù nhöõng ñaëc tính hoùa hoïc thích hôïp cho öùng duïng trong thöïc phaåm, vaø coù maøu traéng saùng hôn so vôùi saûn phaåm maltodextrin thöông maïi. Glucose syrup töø tinh boät chuoái coù theå thu ñöôïc baèng caùch ñöôøng hoùa tieáp tuïc maltodextrin vôùi amyloglucosidase (0.05%w/w) vaø pullulanase (0.03%w/w) ôû 60oC trong 24h. Ñaëc tính hoùa hoïc cuûa glucose syrup chuoái töông töï nhö caùc saûn phaåm glucose syrup thöông maïi. Tuy nhieân, maøu saéc cuûa glucose syrup chuoái saùng hôn; nhöng ñoä beàn maøu saéc cuûa noù keùm hôn vaø coù theå bò thay ñoåi trong quaù trình taøng tröõ. Maltodextrin vaø glucose syrup töø tinh boät chuoái coù chaát löôïng töông ñöông vôùi saûn phaåm töø tinh boät baép. Ñaëc bieät maøu saéc cuûa maltodextrin chuoái raát thích hôïp cho caùc saûn phaåm thöïc phaåm. 1. Giôùi thieäu Tinh boät laø polysaccharide döï tröõ trong caây xanh baäc cao, laø nhöõng haït boät trong luïc laïp cuûa laù xanh vaø trong nhöõng cô quan döï tröõ nhö laø haït, ñaäu vaø cuû. Tinh boät raát deã trích ly baèng phöông phaùp vaät lyù. Nhöõng tinh boät daãn xuaát ñoùng vai troø kinh teá quan troïng. Chaúng haïn nhöõng saûn phaåm töø tinh boät ñöôïc söû duïng laøm nguoàn chaát taïo ngoït. Nhöõng öùng duïng gaàn ñaây cuûa tinh boät trong thöïc phaåm laø laøm chaát thay theá cho chaát beùo trong saûn xuaát thöïc phaåm calorie coù haøm löôïng chaát beùo thaáp. Tinh boät coù theå ñöôïc thuûy phaân ñeå thu nhaän glucose syrup hoaëc maltodextrin laøm chaát taïo ngoït hoaëc thöïc phaåm chöùc naêng. Tinh boät ñöôïc thuûy phaân theo phöông phaùp truyeàn thoáng baèng acid, nhöng nhöõng coâng ngheä môùi ñeàu söû duïng enzym. Coù 5 nhoùm enzym duøng trong thuûy phaân tinh boät. Endo- vaø exoamylase cô baûn hoaït ñoäng treân lieân keát 1- 4 , traùi laïi enzym caét maïch nhaùnh thì hoaït ñoäng treân lieân keát 1- 6. Nhoùm thöù tö laø isomerase, hoaït ñoäng chuyeån glucose thaønh fructose. Cuoái cuøng laø nhoùm cyclodextrin glycosyltranferase phaân caét tinh boät baèng phaûn öùng khoâng thuaän nghòch. Saûn xuaát dextrose töø tinh boät goàm caùc böôùc thuûy phaân baèng enzym lieân tieáp, ñaàu tieân söû duïng enzym chòu nhieäu a-amylase ñeå dòch hoùa tinh boät sau ñoù theâm enzym amyloglucosidase ñeå ñöôøng hoùa tinh boät. Böôùc cuoái cuøng laø thuûy phaân nhöõng oligosaccharide hoaëc dextrin ñeå taïo nhöõng ñöôøng coù phaân töû löôïng thaáp hôn nhö glucose, maltose, hoaëc hoãn hôïp. Traùi laïi, saûn xuaát maltodextrin laø thu nhaän saûn phaåm bao goàm caùc goác D-glucose cô baûn laø lieân keát 1,4 coù DE thaáp hôn 20. Maltodextrin thöông maïi ôû daïng boät traéng hoaëc dung dòch ñaäm ñaëc. Maëc duø theo truyeàn thoáng thì baép vaãn ñöôïc söû duïng ñeå saûn xuaát glucose syrup vaø maltodextrin, nhöng vaãn coù theå söû duïng caùc nguoàn tinh boät khaùc nhö laø saén, khoai taây hoaëc keâ. Trong phaàn trình baøy naøy söû duïng tinh boät chuoái ñeå saûn xuaát glucose syrup vaø maltodextrin. 2. Nguyeân lieäu vaø phöông phaùp 2.1. Trích ly tinh boät Tinh boät chuoái ñöôïc trích ly töø chuoái chöa chín (Musa paradisiaca). Quaû ñöôïc goït voû vaø caét khoanh töø 5-6cm (toång khoái löôïng laø 500g), sau ñoù ñöôïc röûa sô trong dung dòch Natri sulfate (1.22g/l) vaø ngaâm trong dung dòch sulfite (tæ leä 1:1) trong 2 phuùt ôû vaän toác chaäm trong thieát bò khuaáy troän Waring. Dung dòch ñoàng nhaát ñöôïc saøng lieân tieáp qua saøng 50 vaø saøng 100 US mesh cho tôùi khi nöôùc röûa trong suoát. Dòch ñöôïc ly taâm ôû 10800xg trong 30 phuùt vaø caën ñöôïc laøm khoâ trong loø saáy ñoái löu ôû 40oC trong 48h, vaø cuoái cuøng ñöôïc nghieàn cho tôùi khi loït qua saøng 100 US. Tinh boät chuoái ñöôïc taøng tröõ ôû nhieät ñoä thöôøng trong thieát bò chöùa kín. 2.2. Chuaån bò maltodextrin Huyeàn phuø tinh boät ñöôïc hoøa trong nöôùc caát (20%w/v) ñöôïc ñieàu chænh ñeán pH = 6.5 vaø sau ñoù hoà hoùa trong nöôùc soâi trong 10 phuùt. Sau khi laøm nguoäi ñeán 72oC, boå sung enzym a-amylase töø Bacillus vôùi noàng ñoä 0.01%w/w. Hoaït tính cuûa enzym a-amylase laø 8500 ñôn vò BAU/g (BAU = hoaït ñoä cuûa enzym maø giaûi phoùng 1.0mg ñöôøng khöû sau 3 phuùt ôû 20oC). Hoãn hôïp ñöôïc ñaäy kín vaø phaûn öùng thuûy phaân ñöôïc thöïc hieän ôû 72oC trong 15 phuùt vôùi cheá ñoä khuaáy troän nheï. Sau ñoù saûn phaåm ñöôïc laøm laïnh ñeán 4oC trong beå nöôùc ñaù vaø sau ñoù ñöôïc ly taâm ôû 1100xg trong 30 phuùt. Nhöõng chaát noåi treân maët nöôùc ñöôïc thu hoài vaø enzym ñöôïc voâ hoaït trong nöôùc (10 phuùt), sau ñoù theâm HCl 0.1N ñeå chænh pH veà töø 3.5-4.5. Sau khi saáy thaêng hoa, DE khoaûng 12. 2.3. Chuaån bò dòch glucose syrup chuoái Thuûy phaân tinh boät ñöôïc thöïc hieän baèng caùch duøng maltodextrin chuoái ñaõ ñöôïc thu nhaän tröôùc ñoù. Boå sung amyloglucosidase (0.05%w/w) vaø pullulanase (0.03%w/w) vaøo dòch malotdextrin (0.2g/ml) trong nöôùc caát ñöôïc ñieàu chænh pH veà 4.5. Hoaït ñoä cuûa enzym amyloglucosidase laø 2500 ñôn vò/g ( moät ñôn vò laø hoaït ñoä cuûa enzym maø giaûi phoùng 1.0mg/phuùt töø tinh boät ôû 37oC). Vaø hoaït ñoä cuûa pullulanase laø 750000 ñôn vò/ml (moät ñôn vò laø hoaït tính cuûa enzym giaûi phoùng 1.0mmol/phuùt ñöôøng khöû töø pullulan ôû 25oC). Quaù trình ñöôøng hoùa ñöôïc thöïc hieän ôû 60oC trong 24h. Sau ñoù dung dòch ñöôïc laøm laïnh ñeán 4oC trong beå nöôùc ñaù vaø sau ñoù ly taâm ôû 11000xg trong 30 phuùt. Nhöõng chaát coøn noåi treân beà maët ñöôïc laøm saïch baèng caùch troän vôùi than hoaït tính (10%w/v) ôû 55oC trong 30 phuùt. Sau khi ly taâm glucose syrup ñöôïc coâ ñaëc ñeán 40% chaát khoâ trong thieát bò coâ ñaëc daïng thuøng quay. 2.4. Phöông phaùp phaân tích 2.4.1. Maltodextrin Haøm löôïng nöôùc ñöôïc xaùc ñònh baèng khoái löôïng bò maát ñi sau khi nung noùng (130oC) 4-5g saûn phaåm vaø phaàn traêm chaát khoâ toång ñöôïc xaùc ñònh ngöôïc laïi. Noàng ñoä protein (Nx5.85) ñöôïc xaùc ñònh theo phöông phaùp AACC 46-131. DE ñöôïc xaùc ñònh quyeát ñònh haøm löôïng ñöôøng khöû (reducing sugar RS) duøng dung dòch Fehling. Coâng thöùc: RS = (haøm löôïng ñöôøng khöû)* 100/ (ml chuaån ñoä) DE = (RS)*100/ (% toång haøm löôïng chaát khoâ) pH ñöôïc xaùc ñònh ôû nhieät ñoä phoøng trong dung dòch maltodextrin sau khi hoøa tan hoaøn toaøn 50g maãu trong 50ml nöôùc caát ôû 50oC. Maøu ñöôïc ño löôøng vôùi thieát bò Hunter-Lab. L (ñoä saùng), a (ñoä keát tuûa maøu ñoû/xanh laù caây), vaø b (ñoä keát tuûa maøu vaøng/xanh da trôøi), giaù trò naøy ñöôïc ghi laïi, duøng tieâu chuaån ñaõ ñöôïc thieát laäp giaù trò L, a, b (L 91.2, a –1.0, b –1.7) nhö laø chaát chuaån. Ñoä khaùc bieät maøu toång (DE) ñöôïc tính toaùn töø thoâng soá Hunter. Tro sulfate ñöôïc xaùc ñònh sau khi nung thaønh tro 5g maãu ôû 550oC trong 3h, laøm nguoäi ñeán nhieät ñoä phoøng, theâm 3-5 gioït acid sulphuric sau ñoù nung noùng ôû 800oC trong 2h. Sau ñoù phaàn coøn laïi ñem ñi caân vaø söï khaùc bieät veà khoái löôïng cho bieát haøm löôïng cuûa tro sulfate. 2.4.2. Glucose syrup DE vaø pH ñöôïc xaùc ñònh nhö treân. Haøm löôïng tro cuõng ñöôïc ño löôøng nhö trong maltodextrin, nhöng trong tröôøng hôïp naøy 15g maãu ñöôïc söû duïng. Maøu ñöôïc ño baèng phöông phaùp phoå quang, xaùc ñònh phaàn traêm aùng saùng truyeàn qua (%T) duøng nöôùc vaø kali dicromat laøm chaát chuaån. Keát quaû ñöôïc ghi döôùi daïng ñôn vò maät ñoä quang (optical density unit ODU) theo coâng thöùc: ODU = (logT600nm – logT450nm)/beà daøy truyeàn qua Ñaùnh giaù ñoä beàn maøu Thoâng soá naøy laø ñoä gia taêng maøu trong dòch glucose syrup do quaù trình ñun noùng trong beå nöôùc soâi trong 1h, duøng coâng thöùc: DDO = Dof – Doo DDO: ñoä gia taêng veà maøu saéc Dof: maät ñoä quang cuoái cuøng Doo: maät ñoä quang ban ñaàu 3. Keát quaû vaø baøn luaän Saûn löôïng tinh boät töø chuoái laø 43.8%. Keát quaû cho thaáy haøm löôïng protein trong caû hai maltodextrin thöông maïi vaø maltodextrin chuoái ñeàu thaáp. Möùc ñoä protein trong maltodextrin phaûi thaáp hôn 1% ñeå ngaên caûn quaù trình saûn sinh caùc phöùc chaát maøu trong phaûn öùng Maillard. Tro sulfate trong caû hai tröôøng hôïp laø khoâng khaùc nhau, nhöng hoaït ñoä nöôùc trong maltodextrin thöông maïi thì cao hôn. Maëc duø haøm löôïng nöôùc trong maltodextrin chuoái cao hôn, nhöng do maïch glucose daøi hôn (DE thaáp hôn) neân haøm löôïng nöôùc lieân keát cao hôn, keát quaû laø aw thaáp. Maltodextrin chuoái coù hình daïng haït khoâng ñeàu, coù nhöõng goùc nhoïn vaø beà maët thoâ raùm, coøn maltodextrin thöông maïi coù daïng hình caàu, coù goùc troøn vaø beà maët phaúng. Nhöõng tinh boät khaùc nhau ñöôïc thuûy phaân khaùc nhau cho cuøng moät enzym. Treân thöïc teá, ñaây laø lyù do maø nhöõng tinh boät khaùc nhau ñöôïc con ngöôøi tieâu hoùa ôû caùc möùc ñoä khaùc nhau. Maët khaùc, qui trình vaø ñieàu kieän saûn xuaát maltodextrin seõ quyeát ñònh hình daïng vaø caáu truùc haït. pH trong hai tröôøng hôïp laø hoaøn toaøn gioáng nhau. Maët khaùc, qui trình vaø ñieàu kieän saûn xuaát maltodextrin cuõng quyeát ñònh ñeán söï khaùc bieät nhoû naøy. Tuy nhieân khoâng coù thoâng tin veà ñieàu kieän saûn xuaát maltodextrin thöông maïi. Maltodextrin thöông maïi coù giaù trò L, a, b thaáp hôn maltodextrin chuoái. DE cuûa maltodextrin chuoái thì cao hôn so vôùi maltodextrin thöông maïi. Do ñoù maltodextrin chuoái coù maøu traéng ñuïc hôn so vôùi maltodextrin thöông maïi. Maltodextrin töø tinh boät amaranth coù giaù trò L gioáng vôùi maltodextrin chuoái nhöng coù a cao hôn vaø b thaáp hôn (DE töø amaranth thaáp hôn). Maøu saéc laø thoâng soá quan troïng ñeå ñaùnh giaù khaû naêng öùng duïng cuûa maltodextrin trong thöïc phaåm. Haøm löôïng chaát khoâ trong glucose syrup thì gioáng vaø vöôït quaù giaù trò ñöôïc giôùi thieäu cho saûn phaåm. Haøm löôïng tro sulfate trong glucose syrup chuoái thì hôi cao hôn so vôùi glucose syrup thöông maïi, söï khaùc bieät naøy chuû yeáu do haøm löôïng kali trong chuoái cao. DE cuûa glucose syrup chuoái vaø thöông maïi gioáng nhau vaø ñeàu cao hôn möùc ñoä toái thieåu cho tieâu chuaån cuûa glucose syrup (>20). DE coù giaù trò töø 50-70 trong dòch ñöôøng thuûy phaân töø tinh boät baép, vôùi noàng ñoä maltose cao vaø giaûm haøm löôïng ñöôøng cao phaân töû. Giaù trò DE cao khi thuûy phaân tinh boät luùa mì thaønh glucose. Giaù trò pH trong hai saûn phaåm laø gioáng nhau. Maøu saéc cuûa glucose syrup chuoái saùng hôn syrup thöông maïi. Sau ñoù quaù trình laøm trong vôùi than hoaït tính seõ thu ñöôïc glucose syrup coù ñaëc tính maøu saéc phuø hôïp vôùi coâng ngheä thöïc phaåm. Tuy nhieân glucose syrup chuoái coù ñoä beàn maøu thaáp hôn vaø maøu saéc thay ñoåi theo thôøi gian baûo quaûn. Ñoä beàn maøu laø thoâng soá quan troïng ñeå ñaùnh giaù khaû naêng öùng duïng cuûa glucose syrup. Chuoái chöa chín coù theå duøng ñeå trích ly tinh boät ñeå saûn xuaát maltodextrin vaø glucose syrup nhö laø moät choïn löïa ñoät phaù veà coâng ngheä bôûi vì moãi naêm ôû caùc nöôùc latinh moät soá löôïng lôùn chuoái bò maát ñi do quaù trình xöû lyù sau thu hoaïch khoâng ñaày ñuû. Keát luaän Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa maltodextrin vaø glucose syrup töø chuoái thì phuø hôïp vôùi tieâu chuaån ñoái vôùi saûn phaåm vaø hoaøn toaøn gioáng vôùi saûn phaåm thöông maïi. Ñaëc bieät, maøu saéc cuûa maltodextrin chuoái thì raát thích hôïp söû duïng trong thöïc phaåm. B. Keát hôïp malt thoùc vaø enzym amyloglucosidase ñeå saûn xuaát syrup ñöôøng töø tinh boät saén Toùm taét noäi dung Baøi naøy nghieân cöùu thuyû phaân tinh boät saén baèng söï keát hôïp dòch chieát malt thoùc (RME) vaø amyloglucosidase (AMG). RME ñöôïc chuaån bò baèng caùch taïo malt thoùc trong 10 ngaøy ôû 28oC. Aûnh höôûng cuûa noàng ñoä RME ñeán toác ñoä dòch hoùa vaø noàng ñoä cuûa AMG leân toác ñoä ñöôøng hoùa ñöôïc nghieân cöùu. Söï caân nhaéc veà nhieät ñoä, pH vaø thôøi gian cuõng ñöôïc nghieân cöùu. Caùc loaïi ñöôøng coù trong syrup ñöôïc ñònh tính vaø ñònh löôïng baèng phöông phaùp HPLC. Noàng ñoä RME cao nhaát coù theå dòch hoùa 10%w/v tinh boät saén laø 8%w/v trong moät giôø. Söû duïng keát hôïp 8%w/v hoaëc 10%w/v dòch chieát malt thoùc (RME) vôùi 300 ñôn vò/ml AMG hoaëc 200 ñôn vò/ml AMG ñeå dòch hoùa vaø ñöôøng hoùa tinh boät seõ thu ñöôïc saûn löôïng ñöôøng nhieàu nhaát. Coù theå thu ñöôïc dòch ñöôøng coù DE ñaït 80 neáu keát hôïp moät soá ñieàu kieän moâi tröôøng thích hôïp ñoàng thôøi, cuï theå laø ñieàu chænh nhieät ñoä ôû 60oC, pH = 4.5 trong thôøi gian 4.5h (bao goàm caû thôøi gian dòch hoùa vaø ñöôøng hoùa). Phaân tích HPLC cho thaáy khi chæ söû duïng dòch chieát malt thoùc thì dòch ñöôøng thu ñöôïc chöùa glucose, maltose vaø caùc loaïi ñöôøng khaùc. Coøn neáu keát hôïp RME vaø AMG thì saûn phaåm thu ñöôïc chæ chöùa glucose vaø maltose. Chuù yù: ñoái vôùi AMG thì ñôn vò/ml coù nghóa laø löôïng enzym caàm söû duïng ñeå giaûi phoùng 1mg glucose trong 3 phuùt ôû pH = 4.5 nhieät ñoä 55oC 1. Giôùi thieäu Thuûy phaân tinh boät coâng nghieäp taïo glucose syrup coù theå thöïc hieän theo qui trình hoaøn toaøn söû duïng enzym. Quaù trình phaân caét ñöôïc thöïc hieän qua hai böôùc (dòch hoùa vaø ñöôøng hoùa). Coù nhieàu enzym coù theå thuûy phaân tinh boät vaø tính chaát cuûa chuùng khaùc nhau ñaùng keå. Trong saûn xuaát coâng nghieäp cuûa syrup giaøu maltose vôùi heä enzym exomaltogenic, enzym caét maïch nhaùnh luoân ñöôïc söû duïng, caû hai ñeàu nhaèm taêng haøm löôïng maltose vaø ruùt ngaén thôøi gian phaûn öùng. Martensson (1974) ñaõ kieåm tra taùc ñoäng cuûa noàng ñoä pullulanase leân thôøi gian taïo maltose trong quaù trình thuûy phaân 1% tinh boät taïi moät noàng ñoä a-amlylase coá ñònh. Houng ñaõ phaùt trieån moät moâ hình ñoäng hoïc cho quaù trình thuûy phaân tinh boät baèng enzym baèng caùch söû duïng ñoàng thôøi hai enzym a-amylase vaø isoamylase trong moät heä thoáng loø phaûn öùng loïc qua thieát bò sieâu loïc. Fujii (1988) ñaõ neâu leân taùc ñoäng hoã trôï cuûa a-amylase vaø glucoamylase leân quaù trình thuûy phaân tinh boät. Tinh boät saén coù nhieàu öu ñieåm cho quaù trình thuûy phaân xaûy ra hoaøn toaøn vaø deã daøng. Lages vaø Tannenbaum (1978) ñaõ nghieân cöùu quaù trình ñöôøng hoùa caû tinh boät saén vaø boät saén xay thoâ duøng heä enzym keùp. Chuùng chuyeån hoùa gaàn 100%. Zanin vaø De Moraes (1996) ñaõ thuyeát minh moät moâ hình thuûy phaân tinh boät saén. Theo truyeàn thoáng thì ñöôøng nha chæ chöùa khoaûng 30-40% maltose vaø moät löôïng lôùn ñöôøng coøn laïi laø dextrin. Moät nghieân cöùu ñöôïc höôùng daãn quaù trình kieåm tra söï thuûy phaân tinh boät saén baèng caùch duøng keát hôïp malt thoùc vaø amylogluosidase trong saûn xuaát caùc loaïi ñöôøng syrup. 2. Nguyeân lieäu vaø phöông phaùp Loaïi gaïo deûo Rio Grande ñöôïc mua töø Irrigation Development Authority (IDA). Cuû saén töôi ñöôïc mua töø noâng tröôøng Council for Scientific and Industrial Research (CSIR). Amyloglucosidase (AMG) töø Aspergillus niger vôùi hoaït ñoä 6000 ñôn vò/ml dung dòch glucose chöùa 0.5% Natri benzoate nhö laø chaát baûo quaûn. 2.1. Chuaån bò dòch chieát malt thoùc Malt töôi ñöôïc caân vaøo 100ml dung dòch ñeäm acid citic-Natri phosphate (pH ñöôïc ñieàu chænh baèng HCl 0.1M hoaëc NaOH 0.1M) vaø ñöôïc khuaáy troän khoâng lieân tuïc trong 1h, sau ñoù hoãn hôïp ñöôïc ly taâm trong 15phuùt ôû toác ñoä 3000rpm. Nhöõng chaát noåi treân maët seõ ñöôïc duøng nhö laø dòch chieát malt thoùc (RME) duøng cho quaù trình thuûy phaân tinh boät saén trong ñieàu kieän thí nghieäm 2.2. Xaùc ñònh naêng löïc enzym trong malt thoùc Ñöôïc thöïc hieän theo phöông phaùp AOAC (Association of Official Analytical Chemist) 2.2.1. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä RME leân tæ leä dòch hoùa 10% tinh boät saén ñöôïc hoà hoùa vaø 100 phaàn naøy ñöôïc thuûy phaân duøng caùc noàng ñoä cuûa RME khaùc nhau (2, 4, 6, 8, vaø 10%w/v). 10 phaàn noàng ñoä enzym ñöôïc duøng ñeå thuûy phaân tinh boät. Quaù trình thuûy phaân ñöôïc thöïc hieän trong beå nöôùc ñieàu nhieät coù khuaáy troän ôû pH 5.5, nhieät ñoä 55oC. Quaù trình thuûy phaân ñöôïc thöïc hieän trong 2h ba laàn. Haøm löôïng ñöôøng ñöôïc xaùc ñònh thoâng qua haøm löôïng ñöôøng khöû vaø chæ soá DE. 2.2.2. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä AMG leân tæ leä ñöôøng hoùa Ñöôïc thöïc hieän baèng caùch theâm 200, 300, 400, 500, vaø 600 ñôn vò AMG/ml vaø dòch thuûy phaân tinh boät (DE 37) töø tinh boät saén ñaõ thuûy phaân baèng RME. Hoãn hôïp ñöôïc ñöôøng hoùa ôû 55oC vaø pH 4.5 trong 2h vaø döøng laïi baèng caùch taêng nhieät ñoä leân nhieät ñoä soâi trong 10 phuùt. Toång haøm löôïng ñöôøng khöû ñöôïc xaùc ñònh nhö treân. Hieäu quaû cuûa söï keát hôïp enzym vaø noàng ñoä leân haøm löôïng ñöôøng Nghieân cöùu vieäc chæ söû duïng RME vaø vieäc söû dung keát hôïp RME vaø AMG ñeå thuûy phaân tinh boät saén ñaõ hoà hoùa. 10 phaàn noàng ñoä enzym (2, 4, 6, 8, vaø 10%w/v) cuûa RME moãi phaàn ñöôïc duøng ñeå thuûy phaân 100 phaàn tinh boät 10% trong dung dòch ñeäm acid citric-Natri phosphate trong ba laàn ôû pH 5.5, nhieät ñoä 55oC trong beå ñieàu nhieät trong 2h. Meû thöù hai ñöôïc thuûy phaân nhö treân trong 1h vaø pH cuûa dòch thuûy phaân sau ñoù ñöôïc chænh veà pH 4.5 vaø nhieät ñoä taêng leân 60oC ñeå tieáp tuïc thuûy phaân trong 1h nöõa coù vôùi söï boå sung theâm 20 phaàn AMG (200-600ñôn vò/ml). 2.2.3. Caùch saép xeáp thí nghieäm vaø phaân tích thoáng keâ Baûng 19: Toùm taét caùc bieán cuûa qui trình Keát hôïp 20 bieán trong quaù trình tieán haønh thí nghieäm. AÛnh höôûng cuûa caùc bieán ñoäc laäp leân haøm löôïng ñöôøng. Phaân tích ngöôïc daïng baäc thang vaø phaân tích ñoä dao ñoäng (ANOVA) ñöôïc söû duïng ñeå xöû lyù döõ lieäu duøng phaàn meàm maùy tính Statgraphics (thoáng keâ ñoà hoïa). Xaùc ñònh thoâng soá haøm löôïng ñöôøng trong dòch thuûy phaân tinh boät saén baèng phöông phaùp HPLC. Maãu (dòch thuûy phaân tinh boät saén) ñöôïc pha loaõng vôùi nöôùc caát ñeán tæ leä pha loaõng laø 6.25 vaø ñöôïc bôm töï ñoäng vaøo HPLC. Thôøi gian xuaát hieän peak, chieàu cao peak, vaø beà roäng peak cuûa töøng ñöôøng rieâng leõ ñöôïc so saùnh vôùi glucose vaø maltose chuaån. Pha ñoäng laø acetonnitrile vaø nöôùc (70:30) ôû toác ñoä chaûy laø 1ml/phuùt vaø nhieät ñoä coät laø 40oC. 3. Keát quaû vaø baøn luaän 3.1. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä enzym leân toác ñoä phaûn öùng Hình 1 (Fig.1) cho thaáy aûnh höôûng cuûa noàng ñoä RME leân toác ñoä phaûn öùng cuûa quaù trình dòch hoùa tinh boät. ÔÛ noàng ñoä tinh boät saén khoâng ñoåi (10%w/v), noàng ñoä RME ñöôïc taêng töø 2%w/v tôùi 10%w/v ñeå thuûy phaân tinh boät ñaõ hoà hoùa. Toác ñoä dòch hoùa taêng khi taêng noàng ñoä cuûa RME töø 2%w/v cho ñeán 8%w/v vaø baét ñaàu giaûm töø 8%w/v ñeán 10%w/v. Trong haàu heát caùc phaûn öùng thuûy phaân baèng enzym, toác ñoä phaûn öùng taêng tæ leä vôùi noàng ñoä cuûa enzym. Ít nhaát laø trong suoát giai ñoaïn ñaàu cuûa phaûn öùng. Söï giaûm hoaït tính roõ raøng laø do söï caïn kieät cô chaát. Moät lyù do khaùc laø do söï giôùi haïn cuûa hoãn hôïp phaûn öùng, noù trôû neân baõo hoøa ôû noàng ñoä cao hay söï caûn trôû cuûa saûn phaåm (khi noàng ñoä saûn phaåm ñuû lôùn). Hình 2 (Fig.2) cho thaáy toác ñoä cuûa quaù trình ñöôøng hoùa bôûi enzym AMG leân dòch thuûy phaân tinh boät saén DE 37 bôûi RME. Toác ñoä ñöôøng hoùa taêng khi taêng noàng ñoä cuûa enzym AMG. 3.2. AÛnh höôûng cuûa söï keát hôïp vaø noàng ñoä enzym leân haøm löôïng ñöôøng Haøm löôïng ñöôøng cao nhaát 31.88 vaø 32.35DE xaûy ra ôû noàng ñoä enzym 8% vaø 10%w/v khi duøng RME dòch hoùa trong 2h. Nebesyn (1990)cho bieát DE 36.6 sau khi thuûy phaân 4h duøng 8mg/ml maltogenase. Khi RME duøng keát hôïp vôùI AMG ôû caùc noàng ñoä 2% + 600 ñôn vò AMG/ml, 2% + 600 ñôn vò AMG/ml, 4% + 500 ñôn vò AMG/ml, 6% + 400 ñôn vò AMG/ml, 8% + 300 ñôn vò AMG/ml, vaø 10% + 200 ñôn vò AMG/ml, haøm löôïng ñöôøng thu ñöôïc cao hôn khi chæ söû duïng RME. Söï keát hôïp RME vaø AMG ôû noàng ñoä 8% + 300 ñôn vò AMG/ml, 10% + 200 ñôn vò AMG/ml cho haøm löôïng ñöôøng cao nhaát 53.81 vaø 54.08DE sau 2h thuûy phaân. Söï keát hôïp 2% + 600 ñôn vò AMG/ml coù haøm löôïng thaáp hôn. Nebesyn (1989) cho bieát DE 48.4 sau 8h thuûy phaân duøng 15MANU maltogenase keát hôïp vôùi 0.4PUN pullulanase. Nebesyn (1990) cho bieát DE 22.6 sau 4h thuûy phaân vôùi 0.12FAU Fungamyl a-amylase vaø DE 33.6 sau 4h thuûy phaân duøng 0.08FAU Fungamyl a-amylase keát hôïp vôùi 0.0375AG amyloglucosidase. Coù nhieàu enzym thuûy phaân tinh boät cho haøm löôïng ñöôøng raát cao, vaø moãi enzym naøy chæ ñoùng goùp ôû moät möùc ñoä naøo ñoù ñoái vôùi haøm löôïng cuoái cuøng vaø loaïi ñöôøng ñöôïc saûn xuaát. So saùnh haøm löôïng ñöôøng khi chæ duøng RME vaø khi duøng keát hôïp vôi AMG, haøm löôïng ñöôøng thaáp hôn khi duøng RME coù leõ laø do enzym a-amylase toàn taïi trong RME chæ thuûy phaân ñöôïc lieân keát 1-4 trong amylopectin vaø caùc polysaccharide lieân quan maø khoâng thuûy phaân ñöôïc lieân keát 1-6. Saûn phaåm chuû yeáu coù theå laø oligosaccharide coù chieàu daøi maïch thay ñoåi vaø moät löôïng nhoû glucose bôûi vì a-amylase caét ngaãu nhieân moät phaân töû trong maïch tinh boät thaønh phaân töû nhoû hôn. Vieäc taêng haøm löôïng ñöôøng khi söû duïng keát hôïp vôùi AMG cho thaáy coù moät loaïi hoaït tính khaùc. AMG laø enzym hoaït ñoäng exo-, caét nhanh tinh boät töø ñaàu khoâng khöû thaønh glucose vaø taêng haøm löôïng ñöôøng. Enzym naøy cuõng thuûy phaân yeáu ñoái vôùi lieân keát a-1-6, moät nhaân toá thöông maïi quan troïng bôûi vì hoaït tính naøy cho pheùp saûn xuaát syrup giaøu glucose. Hoaït tính maïnh hôn ñoái vôùi lieân keát naøy coù theå thöïc hieän ñöôïc baèng caùch cho theâm nhieàu enzym. Tuy nhieân ñieàu naøy coù theå daãn ñeán nhöõng phaûn öùng phuï khoâng mong muoán nhö phaûn öùng glucose polyme hoùa taïo isomaltose, vaø do ñoù saûn löôïng ñöôøng seõ thaáp hôn. Choïn löïa söï keát hôïp vaø lieàu löôïng enzym laø nhaân toá quan troïng ñeå ñaït ñöôïc haøm löôïng ñöôøng mong muoán. Niagam vaø Singh (1995) cho raèng vôùi moät caân baèng an toaøn veà tæ leä cuûa AMG ñoái vôùi a-amylase coù theå thu ñöôïc syrup giaøu gluocse (30-50% glucose, 30-40% maltose), syrup giaøu maltose (30-50% maltose, 6-10% glucose). Khi RME ñöôïc duøng keát hôïp vôùi AMG, coâng thöùc tính cho saûn löôïng laø: Z=-2966.319473+58.386971X1+512.76047X2-0.50188X12-50.276762X22- 2.611668X32+1.254368X1X3-0.186614X1X2X3 (trong ñoù: X1 = nhieät ñoä, X2 = pH, X3 = thôøI gian, Z = haøm löôïng ñöôøng khöû vaø R2 =82.77%). Möùc ruûi ro laø P< 0. Coâng thöùc naøy duøng ñeå döï ñoaùn haøm löôïng ñöôøng khöû töø tinh boät saén khi duøng RME keát hôïp vôùi AMG. Coâng thöùc naøy coù theå giaûi thích 80% ñoä sai leäch trong haøm löôïng. Phöông phaùp ANOVA cho thaáy pH coù caû aûnh höôûng baäc hai vaø baäc nhaát leân saûn löôïng, nhieät ñoä vaø thôøi gian chæ aûnh höôûng baäc hai. AÛnh höôûng keát hôïp giöõa nhieät ñoä vaø thôøi gian; nhieät ñoä, pH vaø thôøi gian cuõng ñaùng keå. Hình 4 (Fig.4) cho chæ ra sô ñoà beà maët phaûn öùng cho söû aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä, pH vaø thôøi gian leân haøm löôïng ñöôøng khi keát hôïp RME vaø AMG. Hình a laø aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø pH, hình b laø aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø thôøi gian, hình c laø aûnh höôûng cuûa pH vaø thôøi gian. Trong hình a, haøm löôïng ñöôøng taêng khi nhieät ñoä vaø pH taêng. Tuy nhieân, haøm löôïng baét ñaàu giaûm khi nhieät ñoä leân ñeán 60oC vaø pH 4.5. Brumn (1998) cho bieát AMG coù khoaûng pH toái öu roäng giöõa 4.0 vaø 5.0 nhöng thöôøng thöïc hieän ôû 4.3-4.5, ñoä beàn giaûm nhanh treân 60oC. Hình b, haøm löôïng ñöôøng taêng khi nhieät ñoä vaø thôøi gian taêng. AMG raát beàn ôû ñieàu kieän toái thích (pH 4.5, 55oC), tuy nhieân ñoä beàn bò aûnh höôûng lôùn ôû 60oC vaø hôn nöõa. Trong hình c, haøm löôïng ñöôøng taêng khi pH vaø thôøi gian taêng. AÛnh höôûng cuûa pH thaáy roõ treân haøm löôïng ñöôøng trong khi haøm löôïng ñöôøng baét ñaàu giaûm sau 4.5h thuûy phaân. Haøm löôïng toái öu ôû pH 4.5-4.6 trong 3-4.5h thuûy phaân. Saûn löôïng toái öu (65-80DE) ôû nhieät ñoä 60oC, pH 4.5 trong 4.5h. 3.3. Phaân tích HPLC cho dòch thuûy phaân tinh boät Söï phaân boá ñöôøng trong moät loai syrup naøo ñoù taát nhieân phuï thuoäc vaøo phöông phaùp saûn xuaát vaø loaïi vaø soá löôïng enzym söû duïng. Ñöôøng ñöôïc saûn xuaát töø tinh boät khi chæ söû duïng RME laø do söï coù maët cuûa caùc loaïi enzym khaùc nhau coù theå coù trong malt thoùc. Malt thoùc giaøu enzym, ñaëc bieät laø a-amylase, amyloglucosidase vaø dextrinase. a-amylase vaø dextrinase duøng ñeå saûn xuaát maltose. Glucose coù theå ñöôïc saûn xuaát thoâng qua hoaït ñoäng cuûa AMG laø moät exo- enzym thuûy phaân lieân keát 1-4 vaø 1-6 töø ñaàu khoâng khöû cuûa maïch tinh boät. Baûng 20 chæ ra chaát löôïng cuûa maltose, glucose vaø caùc loaïi ñöôøng khaùc trong syrup ñöôïc saûn xuaát töø tinh boät saén baèng heä thoáng caùc enzym khaùc nhau. Baûng 20: DE vaø loaïi ñöôøng ñöôïc ñònh tính vaø ñònh löôïng baèng HPLC trong syrup ñöôïc saûn xuaát töø tinh boät saén baèng RME vaø baèng RME keát hôïp vôùi AMG Chaát löôïng cuûa glucose vaø maltose laø tuøy thuoäc vaøo loaïi enzym vaø ñieàu kieän thöïc hieän. Celi (1995) cho bieát syrup ñöôïc saûn xuaát ôû Vieät Nam chæ söû duïng malt thoùc chöùa 60% maltose, 16% glucose, vaø 24% caùc polymer cao phaân töû. Keát luaän Söï keát hôïp AMG vaø RME seõ cho haøm löôïng ñöôøng cao trong saûn xuaát syrup. Vieäc choïn löïa hôïp lyù ñoàng thôøi caùc ñieàu kieän nhieät ñoä, pH vaø thôøi gian coù theå thu ñöôïc haøm löôïng ñöôøng coù DE 60-80. C. Kyõ thuaät phaân taùch saéc kyù trong qui trình saûn xuaát glucose syrup 1. Giôùi thieäu Phaân taùch saéc kyù ñöôïc söû duïng phoå bieán trong saûn xuaát ñöôøng vaø caùc saûn phaåm töø ñöôøng. Hôn hai thaäp nieân troâi qua, coù nhieàu tieán boä ñaùng keå trong vieäc tìm hieåu hieän töôïng phaân taùch saéc kyù , môû roäng khaû naêng öùng duïng vaø taïo ra nhöõng böôùc tieán lôùn trong thieát keá coät vaø ñieàu khieån qui trình. Ñaàu tieân, baøi naøy seõ toùm taét nhöõng tieâu chuaån caàn thieát ñeå toái öu hoùa quaù trình phaân taùch baèng saéc kyù vaø sau ñoù moâ taû nhöõng caùch taân môùi nhaát trong moät heä thoáng laøm vieäc lieân tuïc ñöôïc öùng duïng trong coâng nghieäp saûn xuaát ñöôøng (polyol, glucose syrup….) Khaùi nieäm veà quaù trình phaân taùch saéc kyù coù theå thu ñöôïc deã daøng vaø chuyeån thaønh heä thoáng trao ñoåi ion lieân tuïc maø cung caáp moät lôïi ích kinh teá nhaát ñònh 2. Nhöïa laøm coät truï phaân taùch Phöông tieän phaân taùch ñieån hình duøng trong heä thoáng saéc kyù vôùi qui moâ lôùn ôû daïng loûng maø ñöôïc öùng duïng treân saccharide laø nhöïa trao ñoåi cation coù lieân keát ngang vôùi styrenic divynilbenzen ñöôïc sulfate hoùa ôû daïng muoái, nhöng cuõng coù theå laø nhöïa anion ôû daïng muoái. 2.1. Daïng ion cuûa nhöïa Theo truyeàn thoáng thì phaân taùch ñöôøng ñöôïc thöïc hieän vôùi coät nhöïa daïng Canxi, trong khi phaân taùch ñöôøng vaø saûn phaåm khoâng phaûi ñöôøng ñöôïc thöïc hieän vôùi nhöïa daïng Kali. Baûng 1( Table 1) chæ ra caùc chaát trung gian phaân taùch thöông maïi tieâu bieåu cho dung dòch ñöôøng Nhöïa daïng Canxi taïo ra ñoàng thôøi hai daïng phaân taùch: Ñaàu tieân noù hoaït ñoäng nhö moät caùi raây phaân töû: nhöõng phaân töû coù kích thöôùc lôùn khoâng vaøo ñöôïc beân trong caùc haït nhöïa seõ ñöôïc loaïi ít hay nhieàu tuøy thuoäc vaø kích thöôùc cuûa chuùng. Hoaït ñoäng thöù hai laø phaân taùch döïa vaøo söï khaùc nhau veà ñoä beàn cuûa phöùc chaát ñöôøng-Canxi: chæ coù polyol vaø moät soá ñöôøng nhaát ñònh (fructose, galactose) laø coù theå hình thaønh phöùc chaát. Nhöõng hôïp chaát khaùc (sucrose, glucose) khoâng hình thaønh phöùc chaát vôùi nhöïa, vaø do ñoù taïo ra söï phaân taùch. Nhöïa daïng Kali hoaït ñoäng theo nguyeân taéc loaïi boû ion, döïa treân hieän töôïng ñieän töø vaø nhö moät caùi raây phaân töû. 2.2. Ñaëc tính chính cuûa nhöïa aûnh höôûng ñeán chaát löôïng phaân taùch Ñaëc tính vaät lyù chính cuûa caùc chaát trung gian phaân taùch laø kích thöôùc haït, söï phaân boá kích thöôùc loã vaø khaû naêng chòu ñöïng shock aùp suaát thaåm thaáu. Thoâng thöôøng haït hình troøn vaø coù söï phaân boá kích thöôùc ñoàng ñeàu vaø nhoû hôn seõ cho hieäu suaát phaân taùch cao hôn. Kích thöôùc vaø söï phaân boá haït laø nguyeân nhaân chính cho ñoäng löïc hoïc cuûa quaù trình phaân taùch. Haït nhoài caøng nhoû, beà maët trao ñoåi treân moät ñôn vò theå tích caøng lôùn, hieäu suaát phaân taùch caøng cao. Söï phaân boá kích thöôùc vaø kích thöôùc haït nhoài quyeát ñònh söï giaûm aùp suaát thuûy löïc trong heä thoáng. Haït nhoài caøng nhoû, sự giảm aùp suaát caøng lôùn, vaø chi phí hoaït ñoäng caøng cao. Do ñoù, caàn xaùc ñònh kích thöôùc haït toái öu veà maët kinh teá trong moãi tröôøng hôïp. Haàu heát taát caû caùc öùng duïng ñeàu duøng nhöïa trao ñoåi ion vôùi ñöôøng kính haït khoaûng 0.2 ñeán 0.4mm. Nhöïa caàn phaûi chòu ñöôïc aùp löïc cô hoïc cao gaây ra bôûi söï giaûm aùp thuûy löïc lôùn vaø chu kyø co giaõn laëp laïi. Do ñoù khaû naêng chòu ñöïng shock aùp suaát thaåm thaáu phaûi cao. Tính chaát cô hoïc lieân quan ñeán lieân keát ngang, hoaëc tæ leä divynilbenzene (DBV) (tieâu bieåu laø khoaûng 4 ñeán 8%): Tæ leä DVB thaáp ngaên caûn xu höôùng co vaø giaõn lôùn hôn. Tæ leä DVB cao cung caáp tính beàn vaät lyù cao hôn, cho kích thöôùc nhoû hôn, khaû naêng trao ñoåi cao hôn vaø tæ leä haøm aåm thaáp hôn. Khaû naêng trao ñoåi caøng cao thì coù theå giöõ laïi nhöõng hôïp chaát coù theå taïo phöùc vôùi Canxi cao hôn. 3. Heä thoáng phaân taùch saéc kyù lieân tuïc a) Nhöõng ñoøi hoûi cô baûn cho quaù trình phaân taùch baèng saéc kyù coù qui moâ coâng nghieäp duøng nhöïa trao ñoåi ion nhö laø chaát trung gian phaân taùch Dung dòch ñöôøng ñöôïc naïp vaøo thieát bò vôùi löu löôïng khoâng ñoåi vaø haøm löôïng chaát khoâ cao khoaûng 50-70%DS, ôû nhieät ñoä cao khoaûng 60-80oC, vaø khoâng coù nhöõng chaát raén lô löûng. Caàn löïa choïn toát nhaát ñeå toái öu aùp suaát hoaït ñoäng cho toaøn boä heä thoáng. Trong phaân taùch ñöôøng, nguyeân lieäu caàn ñöôïc taùch khoaùng ñeå traùnh quaù trình thay theá cuûa caùc ion traùi daáu trong coät bôûi cation trong nguyeân lieäu, neáu khoâng seõ laøm giaûm hieäu suaát hoaït ñoäng. Hôn nöõa, caàn loaïi boû nhöõng hôïp chaát oxi hoùa trong nguyeân lieäu bôûi vì chuùng aûnh höôûng ñeán ñoä beàn cuûa nhöïa trao ñoåi Thöôøng thì caû hai nguyeân lieäu vaø dung moâi röûa giaûi ñeàu ñöôïc khöû khí tröôùc khi vaøo thieát bò ñeå traùnh söï oxi hoùa nhöïa (aûnh höôûng ñeán thôøi gian soáng cuûa nhöïa), vaø traùnh quaù trình taùch khí xaûy ra trong oáng nhöïa, neáu khoâng seõ taïo ra caùc keânh daãn. Loaïi vaø chaát löôïng cuûa caùc ion trong nöôùc caàn ñöôïc ñieàu khieån toát. Nhöõng ñoøi hoûi töông töï ñoái vôùi nguyeân lieäu. Thöôøng thì dung moâi röûa giaûi laø nöôùc ñaõ khöû ion hoaëc ngöng tuï, ñi töø quaù trình coâ ñaëc caùc phaàn töû ôû beân ngoaøi thieát bò. Neáu ñaùp öùng yeâu caàu veà chaát löôïng cuûa nguyeân lieäu vaø dung moâi röûa giaûi thì khoâng caàn quaù trình taùi sinh nhöïa. Tuy nhieân, ñieàu kieän hoaït ñoäng thoâng thöôøng cuûa quaù trình phaân taùch taïo ra nhöõng maûnh vuïn nhöïa coù theå aûnh höôûng ñeán söï suït aùp vaø söï phaân boá chaát loûng (taïo keânh daãn). Do ñoù caàn coù quaù trình röûa coät nhöïa ôû beân ngoaøi thieát bò ñeå loaïi boû nhöõng maûnh vuïn nhöïa. b) Moâ taû caùc heä thoáng FAST khaùc nhau: SMB, SMB nhieàu giai ñoaïn, SSMB, daõy lieân tuïc môùi Heä thoáng saéc kyù cuûa “FAST” (Finnsugar Applexion Separation Technology) ñöôïc öùng duïng trong quaù trình saûn xuaát ñöôøng vaø chaát taïo ngoït ñeå thu nhaän hai hay nhieàu saûn phaåm. Döïa vaøo “FAST”, chuùng ta phaân thaønh caùc loaïi taùch saéc kyù sau: 3.1. SMB (Simulated Moving Bed) Ñaây laø heä thoáng phaân taùch saéc kyù lieân tuïc, söï xoay vòng lieân tieáp cuûa caùc vuøng nhöïa có thể coi như bản thân hạt đang chuyển động ngược chiều với dòng tuaàn hoaøn chaát loûng. ÔÛ thaäp kỷ 80, kyõ thuaät naøy ñöôïc öùng duïng trong phaân taùch maät ró cuûa mía vaø cuû caûi ñöôøng. Haàu heát taát caû caùc nhaø saûn xuaát HFCS quen thuoäc vôùi qui trình naøy trong öùng duïng laøm giaøu caáu töû fructose, thöôøng seõ thu ñöôïc syrup chöùa 55% fructose sau khi phoái troän laïi SMB ñöôïc ñònh nghóa laø heä thoáng nhaäp lieäu lieân tuïc, cô baûn ñöôïc duøng ñeå phaân taùch löôõng phaân vaø toái thích cho dung dòch hai caáu töû. Theo thoùi quen, quaù trình phaân taùch ñöôïc ñònh nghóa nhö baûng 2( table 2). Moãi vuøng ñöôïc xaùc ñònh baèng theå tích cột nhöïa (BV: theå tích nhöïa laãn dung moâi), löu löôïng chaûy trong vuøng vaø thôøi gian laëp laïi. Theå tích cột nhöïa coù theå ñieàu chænh tuøy theo theå tích rửa giải rieâng (SEV) cuûa caùc thaønh phaàn ñöôïc phaân taùch. Nhöõng qui luaät sau seõ chi phoái thieát keá kyõ thuaät heä thoáng (Table 3) Hieäu quaû phaân taùch tuøy thuoäc vaøo theå tích cột (bed volumn) rieâng khaùc nhau giöõa caùc phaàn töû caàn phaân taùch. Söï khaùc nhau caøng lôùn, taûi troïng (khaû naêng naïp lieäu) cuûa heä thoáng caøng cao. Haøm löôïng nöôùc rửa giải taêng khi taûi troïng cuûa heä thoáng taêng. Söï khaùc nhau veà theå tích cột rieâng caøng lôùn, löôïng nöôùc ñoøi hoûi caøng nhieàu. Noàng ñoä chaát khoâ cuûa nguyeân lieäu ñieàu chænh cao nhö coù theå ñeå haïn cheá söï phaân taùn khi nhaäp maãu (chaúng haïn toái öu laø 60Brix cho phaân taùch heä glucose vaø fructose). Soá löôïng teá baøo phaân taùch aûnh höôûng ñeán hieäu quaû phaân taùch. Do ñoù caøng nhieàu oáng, ñoä tinh saïch cuûa caáu töû caøng cao. Toái öu laø töø 8-12 oáng. 3.2. Qui trình SMB nhieàu giai ñoaïn Nhöõng qui trình gaàn ñaây bao goàm 2 giai ñoaïn. Ñoù laø söï keát hôïp cuûa hai heä thoáng phaân taùch, heä thoáng naøy sau heä thoáng kia nhaèm taêng khaû naêng thu nhaän vaø tinh saïch caùc phaàn töû bò choàng chaäp leân nhau. Ñeå haïn cheá qui moâ cuûa heä thoáng thöù hai caàn coù moät thieát bò coâ ñaëc trung gian. Qui trình naøy ñöôïc aùp duïng trong coâng ngheä taùch ñöôøng töø maät ró, giöõa hai caáu töû choàng chaäp nhau laø sucrose vaø betaine. 3.3. SSMB (Sequential Simulated Moving Bed) Heä thoáng naøy phaùt trieån töø heä thoáng SMB. Coù nghóa laø veà cô baûn bao goàm caùc coâng ngheä: 8 (hoaëc hôn nöõa) caùc coät gioáng nhau. Caùc tuaàn hoaøn chaát loûng. Coù theå nhaäp maãu vaø laáy saûn phaåm taïi ñaàu vaøo vaø ñaàu ra cuûa moãi teá baøo phaân taùch. Ñieåm khaùc bieät bao goàm: Nhaäp maãu vaø laáy phaân ñoaïn giaùn ñoaïn. Chia nhoû moãi böôùc SMB thaønh 3 hoaëc 4 böôùc nhoû hôn. Do ñoù, toác ñoä doøng chaûy trong heä thoáng coù theå toái öu trong moãi vuøng, caùc phaân ñoaïn ñöôïc laáy ra trong ñieàu kieän toái öu, do ñoù coù ảnh hưởng tích cực tới sự giảm áp suaát vaø ñoä saïch cuûa phaân ñoaïn. Qui trình naøy ñoøi hoûi nhieàu söï ñieàu khieån phöùc taïp khi caàn thöïc hieän ñoä tinh saïch cuûa caáu töû cao. 3.4. New Sequential multiprofile process (kyõ thuaät nhieàu profile lieân tieáp) Heä thoáng naøy duøng ñeå phaân taùch heä nhieàu caáu töû. Heä thoáng naøy laø moät kyõ thuaät taùch röõa, khoâng lieân tuïc, quaù trình phaân taùch ñöôïc thöïc hieän treân toaøn boä chieàu daøi thieát bò. Nhaäp lieäu ôû moät ñaàu thieát bò vaø laáy saûn phaåm ôû ñaàu cuoái cuøng cuûa thieát bò. Do ñoù chieàu daøi thieát bò vaø theå tích nhaäp lieäu caàn ñieàu chænh ñeå coù söï khaùc bieät veà aùi löïc cuûa caùc caáu töû vôùi coät nhöïa. Noù ñöôïc ñònh nghóa laø qui trình “2 profile” khaùc vôùi qui trình “1 profile” trong caùc qui trình phaân taùch thoâng thöôøng (chaúng haïn qui trình SMB), noù cuõng coù theå coù nhieàu hôn hai pha ñoäng. Heä thoáng naøy coù theå öùng duïng duøng hai profile trong phaân taùch maät ró vaø nhieàu hôn hai profile trong phaân taùch loại boû ion. c) Hieäu quaû phaân taùch tieâu bieåu ÖÙng duïng coå ñieån nhaát laø phaân taùch heä glucose-fructose ñeå saûn xuaát HFCS (baûng 4), coù theå thu ñöôïc saûn phaåm chöùa haøm löôïng glucose raát cao leân ñeán 99% (baûng 5). 3.5 Phaân xöôûng coâng nghieäp Kyõ thuaät naøy ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong coâng nghieäp coâng ngheä sinh hoïc vaø döôïc phaåm, kích thöôùc phaân xöôûng khaù nhoû (x 100 lit nhöïa). Noù cuõng ñöôïc duøng trong coâng nghieäp ñöôøng ñeå phaân taùch ñöôøng hoaëc tinh saïch caùc dung dòch coù ñoä tinh khieát thaáp, ñoøi hoûi kích thöôùc nhöïa lôùn hôn (x 100m3). Khaû naêng cuûa nhaø maùy vaø hieäu quaû cuûa nhöïa quyeát ñònh ñeán toaøn boä theå tích nhöïa caàn thieát laäp. Trong nhieàu tröôøng hôïp, do söï giôùi haïn veà keát caáu maùy moùc, ñaëc bieät laø ñöôøng kính coät, caàn nhieàu hôn moät thieát bò phaân taùch. Chaúng haïn nhö trong phaân xöôûng phaân taùch ñöôøng töø maät ró caàn 100m3 nhöïa. Khi ñôn vò chöùa cao (chaúng haïn nhö trong phaân taùch ñöôøng maät ró), phaân xöôûng loaïi boû ion lieân tuïc Applexion bao goàm hai daây chuyeàn gioáng nhau. Moãi daây chuyeàn goàm coù 4 thaùp gioáng nhau (2 coät cho moãi thaùp) trong ñoù theå tích khoái nhöïa treân moät coät laø 40m3. Tuøy thuoäc vaøo töøng qui trình, thieát bò phaân taùch seõ goàm 2 ñeán 12 coät gioáng nhau. Xem xeùt veà maët baèng nhaø maùy, caùc coät vaø caùc gian ñöôïc xeáp choàng leân moãi thaùp khaùc ñeå giaûm söï ñoøi hoûi veà dieän tích maët baèng. 3.5.1. Ñoøi hoûi veà chaát löôïng cuûa nguyeân lieäu vaø dung moâi röûa giaûi Treân taát caû, saûn phaåm ñi vaøo thieát bò phaân taùch phaûi hoaøn toaøn khoâng coù baát kyø chaát raén lô löûng naøo. Neáu khoâng, nhöïa seõ hoaït ñoäng hoaøn toaøn nhö moät thieát bò loïc vaø nhöõng taïp chaát raén lô löûng seõ tích tuï ôû ñænh cuûa khoái nhöïa gaây ra söï suït aùp lôùn vaø giaûm söï phaân boá. Ñoù laø lyù do taïi sao caàn thieát laäp caùc thieát bò loïc chính, loïc an toaøn hoaëc loïc keát thuùc ñeå baûo veä toaøn boä nhaø maùy. Trong moät soá tröôøng hôïp caàn ñieàu chænh tính chaát hoùa hoïc cuûa saûn phaåm vaøo ñeå taêng hieäu quaû phaân taùch hoaëc traùnh söï keát tuûa treân coät do pH thay ñoåi khi hôïp chaát ñöôïc phaân taùch. pH caàn ñieàu chænh ñeå traùnh moät soá tröôøng hôïp thuûy phaân saûn phaåm. Treân heát, caùc chaát trung gian phaân taùch caàn phaûi giöõ ñöôïc daïng ion ban ñaàu cuûa noù vì ñaây laø daïng caàn cho hoaït ñoäng toái öu. Xeùt ñeán quaù trình loaïi boû ion, haàu heát caùc saûn phaåm thoâ ñöôïc xöû lyù ñeàu chöùa nhieàu ion nhö laø Ca2+, Mg2+, Na+, K+. Trong tröôøng hôïp naøy, caàn loaïi boû nhöõng cation hoùa trò hai tröôùc khi phaân taùch ñeå giöõ cho nhöïa caân baèng vôùi cation hoùa trò moät vaøo heä thoáng vaø nhöõng cation hoùa trò hai coøn soùt laïi. Qui trình loaïi boû Canxi coù theå laø quaù trình keát tuûa hoùa hoïc hoaëc toát hôn laø ñöôïc chuyeån hoùa toaøn boä trong qui trình phía tröôùc. Coù nhieàu öu ñieåm trong coâng nghieäp saûn xuaát ñöôøng töø cuû caûi ñöôøng maø caàn loaïi boû Ca2+ baèng nhöïa trao ñoåi ion tröôùc khi coâ ñaëc. Noù coù nhieàu lôïi nhuaän veà chi phí cho boác hôi, cuõng nhö duøng nhöïa trao ñoåi ion ñeå loaïi boû Ca2+ vaø ñieàu chænh pH trong phaûn öùng enzym. Moät thieát keá phaân xöôøng toát seõ coù khaû naêng dôøi nhöõng coät nhöïa töø oáng trao ñoåi sang thuøng chöùa beân ngoaøi baèng caùch duøng caùc bôm ñaëc bieät vaø nhöõng oáng daãn coá ñònh, trong caùc thuøng chöùa naøy nhöïa ñöôïc xöû lyù rieâng hoaëc taùch baån trong tröôøng hôïp bò nhieãm baån ngaãu nhieân. 3.5.2. ÖÙng duïng kyõ thuaät coät Thieát keá coät phaân taùch roõ raøng raát quan troïng trong moãi qui trình. Ñeäm kín coät ngaên ngöøa quaù trình troän caùc caáu töû sau phaân taùch vaø haïn cheá quaù trình pha loaõng caáu töû, cuõng nhö söï phaân boá doøng chaûy vaø thu nhaän caáu töû, coù leõ laø nhöõng thoâng soá quan troïng nhaát. Trong suoát chu kyø thoâng thöôøng, nhöïa seõ co giaõn lieân tuïc tuøy theo aùp suaát thaåm thaáu cuûa caùc pha loûng khaùc nhau. Theå tích coät nhöïa trong nöôùc thöôøng lôùn hôn vaø thaáp hôn trong phaân ñoaïn ñöôøng vaø muoái. Chuù yù raèng theå tích nhöïa cuõng phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä laøm vieäc. Vieäc laøm ñaày traøn coät seõ taïo ra söï suït aùp lôùn hoaëc aùp suaát lôùn trong heä thoáng coù theå gaây nguy hieåm cho heä thoáng. Caùc haït nhoài coù xu höôùng taïo ra söï phaân boá sao cho theå tích roãng giöõa chuùng laø nhoû nhaát. Ñoù laø lyù do taïi sao caàn ñieàu chænh theå tích coät nhöïa vaø giaûm ñeám möùc thaáp nhaát theå tích phaàn roãng treân ñænh cuûa coät nhöïa. Nhöõng thieát bò chuyeân duïng caàn söû duïng ñeå ñieàu khieån hoaït ñoäng maø khoâng coù söï nguy hieåm gaây hö hoûng naøo cho oáng. 4. Maïng löôùi phaân boå vaø thu nhaän Thieát keá vaán ñeà maïng löôùi phaân boå vaø thu nhaän cuõng raát quan troïng khi ñoøi hoûi hieäu quaû cao vaø ñoä tinh khieát cao, vaø ñaëc bieät ñaây laø tröôøng hôïp khi caàn nhöõng oáng lôùn. Maïng löôùi caàn phaûi coù söùc chòu ñöïng cô hoïc ñeå loaïi boû cho quaù trình baûo döôõng vaø veä sinh, nhöng cuõng caàn thieát keá ñeå cung caáp söï phaân boá caân xöùng cuûa chaát loûng treân caùc chaát trung gian phaân taùch ñeå traùnh söï hình thaønh keânh daãn, söï xaùo troän, söï phoái troän ngöôïc laïi vaø ñaûm baûo söï taän duïng toaøn boä coät nhöïa ñöôïc thieát laäp. Do ñoù, tuøy theo ñöôøng kính cuûa oáng maø coù khi caàn thieát phaûi phaân chia maïng löôùi thaønh nhöõng phaàn gioáng nhau, moãi phaàn seõ phaân boá treân moät vuøng beà maët töông xöùng. ÖÙng duïng cuûa khaùi nieäm qui trình trao ñoåi ion lieân tuïc Trao ñoåi ion ñöôïc öùng duïng nhieàu trong coâng nghieäp. Qui trình loaïi boû ion coù theå laø moät böôùc tinh loïc sô boä cho böôùc trao ñoåi ion tieáp theo. Qui trình cho pheùp tieát kieäm veà hoùa chaát cuõng nhö chi phí xöû lyù caùc doøng. Trao ñoåi ion coù theå thöïc hieän theo meû hoaëc lieân tuïc. Veà nguyeân taéc, trong qui trình giaùn ñoaïn, moät coät ñöôïc saûn xuaát trong khi moät coät khaùc ñang taùi sinh hoaëc ôû traïng thaùi chôø. Trong qui trình lieân tuïc, moät coät seõ saûn xuaát trong khi nhöõng coät khaùc ñang taùi sinh. Khi so saùnh vôùi qui trình giaùn ñoaïn: Taän duïng toát hôn coâng suaát cuûa coät vaø do ñoù theå tích coät thieát laäp seõ ít hôn. Taän duïng toát hôn hoùa chaát vaø nöôùc neân ít löôïng taïp chaát vaø nöôùc ñi vaøo trong saûn phaåm. Doøng chaûy lieân tuïc treân caû doøng saûn xuaát vaø taùi sinh. Tuy nhieân ñeå coù ñöôïc nhöõng lôïi ích cuûa qui trình haáp thuï vaø trao ñoåi ion caàn toái öu ñieàu kieän laøm vieäc nhö laø thôøi gian tieáp xuùc vôùi nhöïa, vaän toác doøng chaûy qua coät vaø gioït aùp suaát cuõng nhö xem xeùt thôøi gian soáng cuûa nhöïa. Soá löôïng coät hoaït ñoäng vaø taùi sinh caàn quyeát ñònh cho phuø hôïp. Applexion ñaõ cung caáp phaân xöôûng trao ñoåi ion döïa treân khaùi nieäm SMB, phaùt trieån cho quaù trình loaïi boû ion vaø phaân taùch. Trong caùc phaân xöôûng nhö vaäy, coät ôû traïng thaùi tónh vaø ñöôïc saép xeáp trong thaùp. Taát caû nhöõng trình töï trong qui trình giaùn ñoaïn ñöôïc thöïc hieän y nhö vaäy. Cuõng gioáng nhö qui trình SMB, chæ nhöõng van ñaàu vaøo vaø van ñaàu ra töông öùng vôi nhöõng doøng vaøo vaø ra caàn thieát môùi thay ñoåi töø böôùc naøy sang böôùc keá tieáp. Veà nguyeân taéc, coù theå aûnh höôûng leân caùc coät khaùc nhau trong töøng vuøng rieâng, moãi vuøng tuøy thuoäc vaøo nhöõng thoâng soá cuûa qui trình. Heä thoáng töï ñoäng cho pheùp deã ñieàu chænh soá löôïng coät ñöôïc saép xeáp song song hoaëc thaønh moät daõy ñeå caûi tieán vieäc toái öu hoùa caùc ñieàu kieän qui trình maø khoâng caàn baát cöù söï thay ñoåi maùy moùc naøo. Taát caû löu löôïng vaø thôøi gian moãi böôùc ñöôïc ñieàu chænh tuøy thuoäc vaøo möùc ñoä saûn xuaát mong muoán. Caùch saép xeáp coät coá ñònh cuõng doøng chaûy boû qua moät coät naøo ñoù ñeå baûo döôõng coät (vieäc thay theá nhöïa) hoaëc ñeå veä sinh nhöïa rieâng, baát chaáp thöù töï chuaån laëp laïi trong chu trình thoâng thöôøng maø khoâng caàn ngöng hoaït ñoäng nhaø maùy. Quaù trình taåy baån cho coät coù theå thöïc hieän ngay beân trong coät hoaëc ôû moät thuøng chöùa beân ngoaøi. Keát luaän Kyõ thuaät phaân taùch baèng saéc kyù coù theå coù nhieàu öùng duïng trong quaù trình tinh saïch ñöôøng. Coù nhieàu nhaân toá aûnh höôûng ñeán caùc thieát keá vaø hieäu quaû cuûa töøng qui trình maø caàn toái öu hoùa cho töøng qui trình rieâng. Roõ raøng laø chi phí cho hoaït ñoäng lôùn nhaát laø quaù trình coâ ñaëc caáu töû, maø thöôøng ñöôïc thöïc hieän baèng quaù trình boác hôi hoaëc keát hôïp vôùi thaåm thaáu ngöôïc. Quaù trình loaïi boû nöôùc (trong coâ ñaëc) coù aûnh höôûng lôùn ñeán söï thieát keá, ñaàu tö vaø chi phí hoaït ñoäng. Neáu coù söï eo heïp veà qui moâ saûn xuaát, caàn coù söï giaøn xeáp ñeå toái öu vaán ñeà kinh teá cuûa qui trình. Applexion cuøng nghieân cöùu vaø thí nghieäm vôùi Finnsugar cung caáp cho nhaø saûn xuaát ñöôøng nhöõng kieán thöùc chuyeân moân toát nhaát cuûa hoï. Chuùng ta ñeà xuaát nhöõng ñieàu kieän thuaän lôïi treân qui moâ nhoû cho baát kyø söï phaùt trieån vaø toái öu hoùa cho töøng tröôøng hôïp rieâng bieät baèng neàn taûng cô baûn. Thủy phân Hình 1: Qui trình hoà hoùa – dòch hoùa – ñöôøng hoùa Laøm nguoäi Taåy maøu Hình 2: Qui trình taåy maøu baèng than hoaït tính vaø loïc baèng thieát bò loïc chaân khoâng daïng thuøng quay Than hoạt tính Thieát bò loïc Hình 3: Thieát bò loïc eùp Hình 4: Thieát bò loïc eùp daïng khung baûn Hình 5: Caáu taïo cuûa thieát bò loïc eùp Loïc trao ñoåi ion Hình 6: Caáu taïo cuûa thieát bò trao ñoåi ion Loïc söù Hình 7: Thieát bò loïc söù Coâ ñaëc Hình 8: Heä thoáng coâ ñaëc  Phaïm Vaên Boân, “Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät”, NXB Ñaïi hoïc Quoác gia thaønh phoá Hoà Chí Minh, 2002. Caùc taùc giaû, “Caùc quaù trình cô baûn trong coâng ngheä thöïc phaåm”, NXB Giaùo duïc, 1996. PGS TS Lê Văn Việt Mẫn, “Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống”, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh,2006 Lê Ngọc Tú, “Hóa học thực phẩm” , NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2003 Lê Ngọc Tú, “Hóa sinh công nghiệp” , NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004 acta.ivic.ve/53-1/200132.pdf www.activated-carbon.com/3-6.html www.activated-carbon.com/solre2c.html www.ansti.org/ansti-journal/2002/Vol3No1/Ayemor.pdf bioline.utsc.utoronto.ca/archive/00001409/ej04002.pdf cassacabiz.org/postharvaest/gsyrup01.htm www.cassava.org/eng/about_us.html www.fao.org/docrep/X5032E/x5032E01.htm www.fineprint.com www.originagrostar.com/glucose.html features/BNP_Features_Item/0,3156,18095,00.html www.strach.dk/isi/starch/cassava.htm www.univ-teims.fr/Externes/AVH/AVH07Theoleyre.pdf