slide báo cáo QUY TRÌNH SẢN XUẤT XANTHAN GUM

GIỚI THIỆU VỀ XANTHAN GUMXanthan gum là một polysaccharide được sử dụng như là một phụ gia thực phẩm và chất điều chỉnh lưu biến.. Lịch sử ra đời của xanthan gum• Năm 1969, xanthan đã đư

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

Nội dung

Giới thiệu về xanthan gum

Quy trình sản xuất xanthan gum Ứng dụng của xanthan gum

1

2

3

GIỚI THIỆU

GIỚI THIỆU VỀ XANTHAN GUM

Xanthan gum là một polysaccharide được sử dụng như là một phụ gia thực phẩm và chất điều chỉnh lưu biến Là sản phẩm lên men của glucose và saccharose bởi vi khuẩn

Xanthomonas campestris.

KHÁI NIỆM

Lịch sử ra đời của xanthan gum

• Cách đây rất lâu, con người đã tìm hiểu

được rằng các loài Xanthomonas có thể sản xuất ra những khối sền sệt.

• Cuối năm 1950, xanthan đã được phát

minh tại Northern Reaseach Center

(NRRC), Peoria, Illinois.

Lịch sử ra đời của xanthan gum

• Năm 1969, xanthan đã được tổ chức

FDA (the American Food and Drug

Administration) cho phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm sau những nghiên

cứu và thử nghiệm trên động vật Nó

được phép sử dụng ở các nước: Hoa Kỳ, Canada, Châu Âu (1982) Số kí hiệu là

E415.

Cấu tạo

Cấu tạo

Cấu trúc 1 đơn vị

xanthan gum

Khối lượng phân tử

• Có thể từ 0.9 triệu đến 1.6 triệu Dalton,

nó phụ thuộc vào nguồn vi sinh vật và điều kiện thực hiện quá trình lên men.

• Đôi khi khối lượng phân tử xanthan

cũng có thể lên đến 13 - 50 triệu Dalton.

Cấu tạo của xanthan gum

Trạng thái phân tử

• Xanthan là phân tử sinh học xoắn đôi

nhưng không đối xứng nhau.

• Mạch nhánh và mạch thẳng xoắn chặt

với nhau tạo thành hình dạng bền chặt.

• Mạch chính được mạch bên bảo vệ nên

làm cho xanthan tương đối bền với acid, kiềm và enzyme.

Thành phần cấu tạo

Vi khuẩn 　 　 　 　 D

Glucose

-　 -　 -　 -　 D

Mannose

-　 -　 -　 -　 D

– 　 　 　 　 Glucuronic

Tính chất

Xanthan gum có độ nhớt cao khi hòa tan trong nước,

bị hidrate hóa một cách nhanh chóng, không bị đóng cục tạo dung dịch có độ nhớt cao, độ nhớt không bị ảnh hưởng khi thêm một lượng lớn muối

Tính tương hợp của xanthan

gum

Gel thuận nghịch về nhiệt độ

Khả năng hydrat hóa

Nguyên liệu sản xuất xanthan

gum

Vi sinh vật

• Giống vi sinh vật

Xanthan được sản xuất từ vi khuẩn

Xanthanmonas campestris được cô lập từ cây cải bắp, nó chính là loại vi khuẩn gây

ra bệnh nấm cho cây có màu đen

Hình 1 Vi khuẩn Xanthomonas

campestris

Hình 2 Cải bắp nhiễm vi khuẩn

Xanthomonas campestris

Đặc điểm hình thái

Có dạng hình que đơn, thẳng, rộng 0,4-0,7

µm, dài 0,7-1,8µm

►Vi khuẩn Gram âm

►Có khả năng di động nhờ có tiên mao

mọc ở cực

►Là loại vi khuẩn dị dưỡng, hiếu khí bắt buộc

Đặc điểm hình thái

►Không có khả khử nitơ, phản ứng

catalase dương tính, oxidase âm tính

►Phát triển trên môi trường dinh dưỡng agar, bị ức chế bởi 0,1%

triphenyltetrazolium chloride

Tiêu chí chọn giống

• Phải có khả năng sinh tổng hợp xanthan

mạnh, sản phẩm này có chất lượng và số lượng cao hơn hẳn các sản phẩm phụ

khác trong quá trình trao đổi chất của chúng.

• Có khả năng sử dụng các nguyên liệu rẻ

tiền, dễ kiếm.

Tiêu chí chọn giống

• Có tính thích nghi cao hơn, đặc biệt phải

thích nghi với điều kiện sản xuất công

Môi trường

• Nguồn cacbon

Glucose và saccharose là hai nguồn

carbon được sử dụng phổ biến để cung

cấp cho vi khuẩn Xanthanmonas

campestris trong quá trình lên men thu

nhận xanthan

Môi trường

• Nguồn nitơ

Vi khuẩn Xanthanmonas campestris có thể

sử dụng nguồn nitơ hữu cơ và nguồn vô

cơ Vì vậy có thể dùng nước ngâm hạt

ngũ cốc, dịch thủy phân casein, dịch

chiết nấm men, dịch chiết từ đậu

nành…

Môi trường

• Nguồn khoáng và yếu tố sinh trưởng

có các chức năng sinh lý chủ yếu là: tham gia vào thành phần của các hoạt tính ở các enzyme của vi sinh vật, duy trì tính

ổn định của kết cấu các đại phân tử và

tế bào, điều tiết và duy trì cân bằng áp suất thẩm thấu của tế bào…

QUY TRÌNH SẢN XUẤT

XANTHAN GUM

Chuẩn bị môi trường lên men

Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men

Sau khi được phối trộn, môi trường này sẽ được thanh trùng để đảm bảo cho môi trường được vô trùng.

Thanh trùng môi trường lên men

Mục đích: chuẩn bị, đảm bảo về mặt vi sinh của môi trường trước khi đem đi lên men.

Biến đổi: chủ yếu là biến đổi sinh học, ức

chế, tiêu diệt các vi sinh vật nhiễm.

Thông số công nghệ:

• Nhiệt độ thanh trùng 70 – 75 0 C.

• Thời gian: 20 phút

 Sử dụng thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng

Lên men

• Bước đầu tiên của quá trình sinh tổng hợp xanthan

gum là sự hấp thụ carbonhydrate Trong X.campestris,

chu trình Enter – Doudoroff cùng với chu trình tricarboxylic acid (chu trình TCA) là 2 cơ chế chủ yếu cho sự dị hoá đường glucose

• Tiếp theo sau đó là quá trình phosphoryl cơ chất bằng

enzyme hexokinase.

• Kế đó là sự chuyển đổi cơ chất được phosphoryl hoá

thành các loại nucleotide đường khác nhau mà đòi hỏi cần có sự tham gia của enzyme UDP – pyrophosphorylase để kéo dài chuỗi polysaccharide

Lên men

 Mục đích: khai thác

 Thông số của quá trình lên men:

• Tốc độ khuấy cho phép: 1000 – 2000 v/ph, tốc độ tối ưu:

500 – 1000 v/ph.

• Tốc độ sục khí: 0,2 – 2 vvm, tối ưu: 0,5 – 1 vvm

• Nhiệt độ lên men: 20 – 35 0 C, tối ưu: 25 – 30 0 C

• Thời gian lên men: 96h

• pH: 5,5 – 8, tối ưu: 6,4 – 7,4.

• Oxy hoà tan: bão hòa 10% - 90%, tối ưu: bão hoà 20% -

60%.

Thanh trùng

Nhằm mục đích tiêu diệt hết các tế bào vi

khuẩn Xanthanmonas chuẩn bị cho quá trình

nhằm tách vi sinh vật và kết tủa xanthan.

Thiết bị: dùng thiết bị thanh trùng hình trụ có cánh khuấy.

Thông số công nghệ:

 Nhiệt độ: 70 0 C

 Thời gian: 30 phút

Mục đích: chuẩn bị, sau khi thanh trùng canh

trường lên men phải lọc bỏ hết các tế bào vi khuẩn

Xanthanmonas, chuẩn bị cho quá trình kết tủa xanthan.

Biến đổi: dung dịch trong hơn , vì tách được một phần cặn.

Phương pháp : ly tâm, để quá trình diễn ra dễ dàng người ta tiến hành pha loãng canh trường lên men để giảm độ nhớt.

Tách vi sinh vật

Thiết bị

Nguyên tắc hoạt động: dựa vào sự chênh lệch khối lượng riêng giữa xác vi sinh vật và dịch lên men

Thông số công nghệ:

- Nhiệt độ của dịch ban đầu:

70 0 C

KẾT TỦA

• Mục đích: chuẩn bị cho quá trình tách nước

• Phương pháp: làm chậm quá trình hoà tan

và cho kết tủa bằng cách thêm vào các hợp chất hữu cơ tan trong nước , có thể là

acetone, alcohol, dioxane, tetrahydrofuran, muối hoặc acid, tùy trường hợp cụ thể.

• Thường dùng nhất là thêm ethanol hoặc

isopropanol.

THIẾT BỊ

Thông số công nghệ:

Độ ẩm của kết tủa: 80%

TÁCH NƯỚC

• Mục đích: chuẩn bị cho quá trình sấy.

• Biến đổi: huyền phù được tách làm hai pha riêng

biệt, pha rắn là rắn ướt xanthangum, pha lỏng là dịch chứa cồn,muối,…

• Thiết bị:

• Thông số công nghệ:

- Độ ẩm tủa rắn: 30 – 50%

• Mục đích: khai thác, bảo quản, hoàn thiện

• Nhiệt độ: không quá 80 0 C

• Biến đổi:

Vật lý: nhiệt độ khối xanthan gum tăng.

Hóa lý: biến đổi quan trọng nhất là sự chuyển pha từ lỏng sang hơi của nước Độ ẩm cuối cùng của sản phẩm : 8 – 15%.

Sinh học: các vi sinh Vật còn sót lại bị ức chế

hoặc tiêu diệt dưới tác dụng nhiệt của quá trình sấy, hoạt độ của nước giảm.

THIẾT BỊ

 Mục đích: hoàn thiện, nghiền đến kích thước mong muốn nhằm điều khiển được mức độ phân tán cũng như mức độ hoà tan.

THIẾT BI

ĐÓNG GÓI

• Mục 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.

• Thiết bị: quá trình đóng gói tiến hành trên dây chuyền tự động

CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA

CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA

CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA

Ứng dụng

Ứng dụng trong thực phẩm

• Xanthan gum là một loại phụ gia được sử dụng trong thực phẩm để tạo độ nhớt, độ sệt, tạo nhũ hay làm chất ổn định, làm bền hệ nhũ tương của dầu và nước, ví dụ như trong các sản phẩm kem, sữa chua, mayonnaise, salad dressing…

• Xanthan gum có thể được phối trộn và sử dụng kết hợp với các phụ gia khác như guar gum, locust bean gum để làm tăng độ dai, độ nhớt, độ bám chắc của thực phẩm so với sử dụng một loại phụ gia

Ứng dụng trong mỹ phẩm

 Xanthan được sử dụng rộng rãi trong mỹ phẩm như dầu gội đầu, cream, sản phẩm dùng cho tóc, kem đánh răng.

 Đặc biệt, xanthan có công dụng làm cho da dễ chịu và không gây tác dụng phụ khi dùng sản phẩm

Nó cũng được dùng để tạo nhũ tương dầu – nước, giúp ổn định các giọt dầu, ngăn cản tách pha Xanthan tạo được một số hiệu ứng bề mặt.

Ứng dụng trong công nghiệp dầu mỏ

• Trong lĩnh vực dầu khí, xanthan đóng vai trò to lớn trong tất cả các giai đoạn khoan dầu, vệ sinh đường ống…

• Xanthan cũng được trộn vào bê tông khi đổ dưới nước để tăng độ sệt và chống xói lỡ Ngoài ra còn

có những ứng dụng trong công nghiệp sơn phù.

Ứng dụng trong dược phẩm

• Xanthan được dùng trong thuốc có dạng huyền phù như thuốc kháng sinh, thuốc đau dạ dày… với vai trò capsule bao giữ bột thuốc và tác dụng hòa tan.