3. Quy trình sản xuất Synbiotic
3.2 Sản xuất synbiotic theo công nghệ vi bao kết hợp sấy phun
3.2.4 Mô tả quy trình và các biến đổi
Chuẩn bị dịch vi sinh vật
Nuôi cấy giống
Một phần nhỏ chủng vi khuẩn probiotic ở dạng sấy thăng hoa được cấy vào môi trường MRS và được ủ ở 37 ° C trong 24 giờ trong điều kiện hiếu khí.
Ly tâm và rửa sinh khối
Sau đó thu sinh khối bằng máy ly tâm ở 3000 vòng / phút trong 10 phút và rửa lại bằng dung dịch peptone 0,1% vô trùng. Dịch vi sinh vật thu được có nồng độ 12,2 log cfu / g.
Chuẩn bị dịch tạo màng
Phối trộn hỗn hợp gồm 2,5% w / w natri alginate và 1,5% w / w FOS để tạo dịch tạo màng.
Phối trộn
Dịch vi sinh vật này (0,005% L. casei) đã được phối trộn với dịch tạo màng đã được chuẩn bị trước đó gồm 2,5% w / w natri alginate và 1,5% w / w FOS.
Sấy phun
Sau đó đem hỗn hợp đã khuấy trộn này đi sấy phun với điều kiện của quá trình sấy phun là: nhiệt độ đầu vào 120 ° C và nhiệt độ đầu ra là 60°C, quạt hút 90% và tốc độ dòng khí thổi vào 5‒6 ml / phút.
Giới thiệu
Sấy phun là một trong những kỹ thuật đóng gói lâu đời và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm. Sự phát triển của các thiết bị và kỹ thuật sấy phun phát triển qua một thời gian vài thập kỷ, từ năm 1870 đến năm 1900. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, sấy phun là phương pháp vi bao phổ biến nhất, vì nó là được coi là có hiệu quả cao và chi phí hợp lý. Đây là một quá trình liên tục. Quá trình này có thể sản xuất các loại bột tinh khiết và tốt nhất với độ vô trùng cao (Menshutina và cộng sự, 2010). Kỹ thuật sấy phun đã được áp dụng rộng rãi trong đóng gói vi khuẩn probiotic, nơi các vi sinh vật vượt qua thành công điều kiện nhiệt độ đột ngột (Riveros và cộng sự 2009; Boza và cộng sự, 2004 - Trích dẫn bởi Duong Thi Ngoc Diep, 2013).
Định nghĩa
Sấy phun là phương pháp sấy giúp chuyển trạng thái của nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khô. Trong quá trình sấy phun, dịch nguyên liệu được
hệ thống vòi phun phân tán thành các hạt ẩm cho tiếp xúc với luồng không khí nóng trong buồng sấy với thời gian ngắn (Patel và cộng sự, 2009).
Theo Lê Văn Việt Mẫn (2011), quá trình sấy phun gồm ba giai đoạn:
- Giai đoạn 1: chuyển nguyên liệu cần sấy thành dạng sương mù (các hạt lỏng phân tán trong môi trường không khí) nhờ cơ cấu phun sương trong thiết bị sấy phun. Kích thước của các giọt lỏng sau giai đoạn phun sương dao động khoảng 10-200 μm.
- Giai đoạn 2: hòa trộn sương mù với tác nhân sấy trong buống sấy. Đây chính là giai đoạn tách ẩm ra khỏi nguyên liệu. Do nguyên liệu được phun sương nên diện tích tiếp xúc giữa bề mặt các giọt lỏng và tác nhân sấy là rất lớn. Nhờ đó, ẩm trong nguyên liệu được bay hơi nhanh chóng. Sản phẩm tạo thành ở dạng bột mịn. Thời gian tách ẩm diễn ra trong khoảng từ vài giây đến vài chục giây.
- Giai đoạn 3: tách sản phẩm ra khỏi dòng tác nhân sấy. Người ta có thể sử dụng hệ thống cyclone, túi lọc hoặc phương pháp kết tủa trong môi trường tĩnh điện, phổ biến nhất là sử dụng cyclone.
Cấu tạo của hệ thống sấy phun
Các hệ thống sấy phun hiện nay bao gồm: tác nhân sấy (không khí sấy), caloriphe để gia nhiệt cho tác nhân sấy, vòi phun, buồng sấy, hệ thống cyclon thu hồi sản phẩm, quạt hút.
Tác nhân sấy Thường sử dụng không khí nóng có nhiệt độ thay đổi tùy thuộc vào vật liệu sấy.
+Vòi phun: Theo Trần Văn Phú (2008), vòi phun vừa giúp đưa vật liệu sấy vào buồng sấy, vừa tạo sương mù. Quá trình phun sương sẽ quyết định kích thước của các hạt ẩm và sự phân bố của chúng trong buồng sấy, do vậy sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất trao đổi nhiệt và tốc độ sấy. Hiện nay có các dạng vòi phun
như vòi phun áp lực, vòi phun bằng khí động và vòi phun ly tâm (Westergaard, 2004).
+Buồng sấy: Buồng sấy là nơi vật liệu sấy (các hạt ẩm) tiếp xúc với tác nhân sấy (không khí nóng). Buồng sấy có thể có nhiều dạng khác nhau nhưng phổ biến nhất là buồng sấy hình trụ đứng, buồng sấy hình côn với góc côn (2α) 50-60o . Kích thước buồng sấy được thiết kế phụ thuộc vào kích thước và quỹ đạo chuyển động của các hạt từ cơ cấu phun sương tạo ra. (Westergaard, 2004).
+Hệ thống thu hồi sản phẩm: Các hạt bột sau khi được sấy khô trong buồng sấy sẽ bị hút theo dòng không khí đến hệ thống cyclone bởi tác dụng của quạt hút. Hệ thống cyclone được thiết kế để hướng dòng không khí di chuyển theo kiểu xoáy ly tâm. Các hạt bột va chạm với thành thiết bị sẽ rơi xuống và được thu hồi. Dòng không khí sẽ được quạt hướng dòng đến bộ phận gia nhiệt, tách ẩm và tuần hoàn lại vào buồng sấy.
+Quạt: Hệ thống sấy phun được trang bị hai quạt. Quạt chính được đặt sau hệ thống “Cyclon” thu hồi sản phẩm, có tác dụng tạo lực hút dòng không khí có chứa sản phẩm bột sấy đi qua hệ thống cyclone để phân tách khí thải và thu hồi sản phẩm. Quạt phụ đặt trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy, có tác dụng tạo lực đẩy không khí đến thiết bị gia nhiệt và vào buồng sấy.
Hình 22: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống sấy phun (Masters, 1991)
Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sấy phun - Ưu điểm
+ Thời gian sấy nhanh hơn so với các phương pháp sấy tạo sản phẩm bột khác.
+ Ẩm độ và hoạt độ nước của sản phẩm thấp, có khả năng bảo quản tốt.
+ Thời gian tiếp xúc giữa các hạt lỏng và tác nhân sấy trong thiết bị rất ngắn, làm giảm sự tác động của nhiệt đối với các thành phẩn có trong mẫu sấy.
- Nhược điểm
+ Không thể sử dụng cho mẫu nguyên liệu có độ nhớt quá cao.
+ Tính linh động trong sản xuất thấp vì mỗi thiết bị sấy phun thường được thiết kế để sản xuất một số sản phẩm với tính chất và chỉ tiêu đặc thù riêng.
Các biến đổi
- Biến đổi về vi sinh: tỷ lệ vi khuẩn sống bị giảm đi tuy nhiên nhờ sự có mặt của prebiotic, nên hỗn hợp vi sinh vật khi qua quá trình sấy phun giảm đi không đáng kể do prebiotic có vai trò là cơ chất, thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của probiotic.
- Biến đổi về vật lý: có sự thoát hơi nước trên bề mặt vi hạt do sự chênh lệch ẩm giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy.
Khuấy từ
Các vi hạt thu được được thêm từ từ vào dung dịch 0,3% w / w chitosan và 2,75% w / w canxi clorua và khuấy liên tục bằng máy khuấy từ trong 3 h.
Các biến đổi: Biến đổi hóa học
Khi cho hỗn hợp alginate, chitosan và các tế bào tiếp xúc với dung dịch hỗ trợ tạo gel là canxi clorua thì ngay lập tức phức chất giữa alginate và chitosan bao quanh tế bào và tạo thành khung ba chiều do tạo liên kết ngang với Ca 2+.
Ly tâm và lạnh đông
Sau khi phức hợp polyelectrolyte của các polyme tích điện trái dấu được tạo thành,tức là có sự tạo thành liên kết ngang giữa phức hợp alginate và chitosan với canxi clorua, các hạt được tách ra bằng cách ly tâm tại 3000 vòng / phút trong 10 phút. Các vi hạt đã rửa bằng dung môi vô trùng là peptone 0,1% sẽ được đem đi được đông lạnh ở ‒20 ° C.
Sấy thăng hoa
Sau đó các vi hạt đã lạnh đông được đưa vào thiết bị sấy thăng hoa ở nhiệt độ không đổi ‒50° C và áp suất 0,070 mbar trong 24 giờ. Các biến đổi:
- Biến đổi về vật lý: vật liệu sấy tiếp tục được tách ẩm tối đa do sự chênh lệch ẩm giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy.
- Biến đổi về vi sinh: lượng vi sinh vật sống bị giảm đi nhưng không đáng kể.
Bao gói và bảo quản
Sau khi sấy thăng hoa mẫu được lưu trữ trong môi trường muối hòa tan của LiCl hoặc MgCl2 tại độ ẩm tương đối (RH) là 11% và 33% (Castro và cộng sự, 1995.), bảo quản ở 40C và 250C.