Tiểu luận Công nghệ lên men - Xanthan gum - Lê Văn Việt Mẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINHKHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC  Bộ môn Công nghệ thực phẩmBáo cáo tiểu luận môn học: Công nghệ lên men Đề tài: XANTHAN GUM GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn SVTH: Nguyễn Văn Đức Nguyễn Thị Ái Ngọc Vũ Thị Kim Ngân Nguyễn Thị Huỳnh Anh Phạm Tố Nga NỘI DUNG CHÍNHGIỚI THIỆU CHUNG VỀ XANTHAN GUM NGUYÊN LIỆUQUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM XANTHAN GUMTÀI LIỆU THAM KHẢOKhái niệm và cấu tạoXanthan gum là một polysaccharide. Là sản phẩm lên men bởi vi khuẩn Xanthomonas campestris.Cấu tạo: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XANTHAN GUMGIỚI THIỆU CHUNG VỀ XANTHAN GUMTính chấtTạo dung dịch có độ nhớtTính tương hợp của xanthanVới các loại enzymeVới alcoholGel thuận nghịch về nhiệt độKhả năng hydrate hóaVi khuẩn Xanthomonas campestris Ngành: ProteobacteriaBộ: Gamma Proteobacteria Họ: XanthomonadaceaeGiống: XanthomonasNGUYÊN LIỆU Đặc điểm hình thái và sinh lí:Vi khuẩn Xanthomonas campestris có dạng hình que đơn, thẳng. Rộng 0.4 – 0.7µm, dài 0.7 – 1.8 µm.Vi khuẩn Gram âm.Có khả năng di động nhờ tiên mao mọc ở cực.Là loại vi khuẩn dị dưỡng, hiếu khí bắt buộc.Không có khả năng khử nito, phản ứng catalase dương tính, oxidase âm tính.Tiêu chí chọn giống:NGUYÊN LIỆUNGUYÊN LIỆUMôi trường nhân giống quy mô phòng thí nghiệm: dịch malt trong ống thạch nghiêng chứa:10 g/l glucose.5 g/l peptone3 g/l dịch chiết nấm men.20g/l agar.Môi trường nhân giống quy mô công nghiệp: K2HPO4 : 5 g/lMgSO4.7H2O: 0,1 g/lDịch chiết nấm men: 0,5 g/lUre : 0,4 g/lGlucose: 20 g/lNGUYÊN LIỆUMôi trường lên menNguồn CarbonDùng syrup glucose làm nguồn cung cấp carbon cho vi khuẩnNguồn NitơThường được sử dụng nhất là muối amoni trong môi trường nhân giống và nitrat trong môi trường lên menNguồn khoáng và yếu tố sinh trưởngMuối công nghiệp và cồn tinh luyệnMuối và cồn là phụ liệu cần thiết cho quá trình kết tủa của xanthan. Để đảm bảo cho chất lượng của sản phẩm xanthan thì muối và cồn cần đạt những tiêu chuẩn nhất định.STTTên chỉ tiêuĐơn vị đoYêu cầu1Ethanol% v/vKhông thấp hơn 96,22Aldehyde tổngmg/lKhông vượt quá 43Rượu cao phân tửmg/lKhông vượt quá 44Estermg/lKhông vượt quá 305MethanolPP thử với fuchsin acidÂm tính6Acid hữu cơmg/lKhông vượt quá 157Fufurol Không cóBảng . Chỉ tiêu chất lượng muối và cồnNGUYÊN LIỆUTên chỉ tiêuYêu cầuMàu sắcMuối tinh chế, tinh thể màu trắng đều, sạch, không có tạp chất. Khi hòa tan trong nước phải được dung dịch trong, đồng nhấtMùiKhông có mùiDạng bên ngoàiKhô ráo, tơi đều, trắng sạchCỡ hạt1÷15 mmĐộ ẩm< 10%NghiềnĐóng góiSản phẩmBao bìHình 3.1. Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất xanthanHình: Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất xanthanQUY TRÌNH CÔNG NGHỆNhân giốngMục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men.Các biến đổi:Hóa sinh: Hóa lý: Vật lý: Sinh học:Thiết bị: Nhân giống được chia làm hai giai đoạn:Nhân giống ở phòng thí nghiệmNhân giống ở phân xưởng: Thiết bị có dạng hình trụ đứng, bên trong có cánh khuấy và bộ phân sục khí. Thông số công nghệ:Nhiệt độ: tối ưu là 28 – 300C.pH trung tính là tối ưu cho sự phát triển của X. campestris.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆChuẩn bị môi trường lên men Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình lên men. Môi trường được phối trộn theo một tỷ lệ nhất định đảm bảo nguồn dinh dưỡng cho vi khuẩn lên men. Sau khi được phối trộn, môi trường này sẽ được thanh trùng để đảm bảo cho môi trường được vô trùng. Biến đổi:Vật lý: tăng nhiệt độ của dịch.Sinh học: ức chế và tiêu diệt vi sinh vật.Hóa học: một số phản ứng hóa học dưới tác dụng của nhiệt độ có thể xảy ra như Maillard. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆChuẩn bị môi trường lên men Tỷ lệ phối trộn môi trường lên men:Glucose: 30g/l MgSO4.7H2O: 0,24g/l (NH4)2SO4: 3,33g/l H3BO3: 0,0072g/l FeCl3.6H2O: 0,0042g/l KH2PO4: 7,2g/l CaCO3: 0,029g/l Acid citric: 2g/l ZnO: 0,006g/l Dịch chiết nấm men: 0,75 g/l Peptone: 0,34 g/l Chất chống bọt: 0,06 g/l HCl: 0,16 ml/l pH ban đầu: 7,0QUY TRÌNH CÔNG NGHỆChuẩn bị môi trường lên menQUY TRÌNH CÔNG NGHỆThiết bị khuấy trộn môi trườngThiết bị thanh trùng môi trườngLên menMục đích: khai thác. Biến đổi:Sinh học:Hóa lý: Vật lý:Hóa sinh:Thiết bịThông số công nghệTốc độ sục khí: 0,2 – 2 vvm, tối ưu: 0,5 – 1 vvm Nhiệt độ lên men: 20 – 350C, tối ưu: 28– 300C Thời gian lên men: 96 h. pH: 5,5 – 8, tối ưu: 6,4 – 7,4 Oxy hòa tan: 10 – 30% Tốc độ khuấy đảo: 200 – 500 rpm.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆThanh trùngMục đích: chuẩn bịCác biến đổi: Vật lý: Sinh học:Thiết bịThông số công nghệ Nhiệt độ: 700C Thời gian: 30 phút. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆPha loãngMục đích: chuẩn bị QUY TRÌNH CÔNG NGHỆThiết bị: dạng hình trụ có cánh khuấy. Sử dụng nước nóng để pha loãng.Thông số công nghệ:Tỷ lệ pha loãng: tùy vào độ nhớt cuối cùng của canh trường lên men.Nhiệt độ nước pha loãng: 70-800CĐộ nhớt của dịch sau pha loãng: 100cPTách vi sinh vậtMục đích: chuẩn bịThiết bị: Sử dụng thiết bị ly tâm có chén xoay dạng cônThông số công nghệ:Gia tốc li tâm: 8000gNhiệt độ của dịch ban đầu: 70oCQUY TRÌNH CÔNG NGHỆKết tủaMục đích: Khai thác.Các biến đổi: Vật lý: dịch trở lên đục.Hóa lý: sự kết tủa của các phân tử xanthan nhờ sự hình thành liên kết của các cation của muối với các gốc tích điện ẩm có trong canh trườngThiết bị Quá trình kết tủa được diễn ra trong các bồn chứa có cánh khuấy. Muối và ethanol được bổ sung vào với tỷ lệ nhất định so với nồng độ xanthan và thể tích của dịch thu được sau ly tâm.Thông số công nghệ: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆTách nướcMục đích: chuẩn bị cho quá trình sấy.Biến đổi:Thiết bị: sử dụng thiết bị li tâm đĩa Thống số công nghệ:Gia tốc li tâm: Độ ẩm tủa rắn: 30 – 50%QUY TRÌNH CÔNG NGHỆSấyMục đích: khai thác, hoàn thiện và bảo quản.Biến đổi:Vật lý: nhiệt độ sẽ tăng cao trong bán thành phẩm.Hóa học: độ ẩm giảm, nhiệt độ cao có thể phân hủy mạch polymer trong cấu trúc của xanthan.Hóa lý: sự chuyển pha từ lỏng sang hơi của nước.Sinh học: các vi sinh vật còn sót lại bị ức chế hoặc tiêu diệt, hoạt độ của nước giảmQUY TRÌNH CÔNG NGHỆThiết bị: Sử dụng thiết bị sấy bức xạ hoạt động liên tục dạng đường hầm (tunnel). Thống số công nghệ:Thời gian lưu:Cường độ bức xạ.Độ ẩm cuối của sản phẩm: 8-15%SấyQUY TRÌNH CÔNG NGHỆNghiềnMục đích: hoàn thiệnThiết bị: thiết bị nghiền búaCác biến đổi: Vật lý: Hóa lý:QUY TRÌNH CÔNG NGHỆĐóng góiMục đích: bảo quản và hoàn thiện. Sản phẩm xanthan là một sản phẩm hút ẩm mạnh nên cần bao gói chúng trong các bao bì có khả năng chống hút ẩm cao.Các biến đổi: sản phẩm ít biến đổi trong quá trình này.Thiết bị: quá trình đóng gói tiến hành trên dây chuyền tự động.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆChỉ tiêu vật lýTrạng thái: dạng bột mịn, không vón cục.Màu sắc: màu kemSẢN PHẨM XANTHAN GUMChỉ tiêu vi sinhTổng số vi sinh vật: không được quá 5000 CFU/g.E.Coli: âm tính đối với mẫu thử.Salmonella: âm tính đối với mẫu thử.Nấm men và nấm mốc: không được quá 500 CFU/g. Chỉ tiêu hóa lýTheo QCVN 4 -21: 2011/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm – chất làm dày. Yêu cầu:Định tính:Độ tan: tan trong nước, không tan trong ethanol.Tạo gel: phải có phản ứng tạo gel đặc trưng.Độ tinh khiết:Giảm khối lượng khi sấy khô: không được quá 15% (nhiệt độ sấy 1050C trong 2.5 giờ).Tro toàn phần: không được quá 16% sau khi sấy.Acid pyruvic: không được nhỏ hơn 1.5%Nitrogen: không được quá 1.5%Ethanol và isopropanol: không được quá 500mg/kg, ở dạng đơn chất hoặc hợp chất.Chì: không được quá 2 mg/kg.SẢN PHẨM XANTHAN GUM4. SẢN PHẨM XANTHAN GUMMột số sản phẩm có trên thị trường5. TÀI LIỆU THAM KHẢO[1] Nout R.M.J. et al, Food Fermentation, Wagemngen aceademic publicshers, 2005 [2] Nguyễn Lân Dũng, Vi Sinh Vật Học, NXB Giáo Dục, 2003[3] V.S.Wadhai and A.N.Dixit, Production of xanthan gum by xanthomonas campestrisand comparative study of xanthomonas campestris isolates for the selection of potential xanthan producer, 2011.[4] Flores Candia J-L, Deckwer W-D. Xanthan gum. In: Flickinger MC, Drew SW, editors. Encyclopedia of bioprocess technology: fermentation, biocatalysis, and bioseparation, vol. 5. New York: Wiley, 1999. pp. 2695±711.[5] Rosalam S, England R. Review of xanthan gum production from unmodified starches by Xanthomonas campestris sp. Enzym Microbial Technol. 2006.[6] Souw P, Demain AL. Nutritional studies on xanthan production by Xanthomonas campestris NRRL-B-1459. Appl Environ Microbiol. 1979;37:1186–1192.[7] Druzian JI, Pagliarini AP. Xanthan gum production by fermentation from residue of apple juice. Ciência e Tecnologia de Alimentos. 2007.[8] Papagianni M, Psomas SK, Batsilas L, Paras SV, Kyriakidis DA, Liakopouloukyriakides M. Xanthan production by Xanthomonas campestris in batch cultures. Process Biochem. 2001.CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE