tiểu luận phụ gia thực phẩm đề tài acid citric

LOI NOI DAU Trong thế kỷ 21 đây tiễn bộ và phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm, việc sử dụng phụ gia thực phâm đã trở thành một phần không thẻ thiếu đề cải thiện chất lượng, độ an

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC NONG LAM TP.HCM

KHOA CONG NGHE HOA HOC VA THUC PHAM

TIEU LUAN MON HOC: PHU GIA THUC PHAM

Dé tai: ACID CITRIC Giảng viên HD: Bùi Phạm Thanh Hương

Lớp: Phụ gia thực phẩm ( nhóm 02 )

Năm học: 2023 — 2024

Mai Thị Yên Nhi 22129204

Nguyễn Thị Ngọc Tham 22129259

PHAN CONG NHIEM VU

- V Quy định về việc sử dụng acid

VỊ Kêt luận

2 | 27

MUC LUC

0980965710050 6 lIC(00090:1090092100)) 61105 7

1.3 Cách tạo ra aC1dÌ CIẨTIC QC C22222 110 1n 0 kg 1101111111 1 S5, 8

IẾ B90 (ái 00) nh nưdaaiaa 8

TL TINH CHAT oo Ô 9

QL Phan Loat cccceeceececcccecccccccccccceeseecntnctscccccccvsccecnttttteceeeeccecccssvesstttteseeeccececeeeeeeueenteess 9

2.2 Tinh chat vat Ly cecceccccccccscccscsseescsscscssesvssessesessvsesseceessesecsecsesensevsvsevecsesvsevevseseeeees 10

2.3 Tính chất hóa học - 2c HH 22 HH Hư ườg 10

II QUY TRÌNH SẢN XUẤT ACID CITRIC 55c: St 2tr 11

3.1 Công nghệ sam xuat acid CHIC ceccecescesscsescescesesecsesevsecsessessesvsvssevecseseeseeeseeeees II

3 I 1 Nuôi cây nam mốc (nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nhân giống trong sản

3.1.8 Kết tỉnh và sây khô acid CitTiC - c1 SE 1112112111121 2H re 13

3.2 Sản xuất acid citric bằng nắm mốc Aspergillus nig€r cv 14

3.2.3 Thu hồi và tỉnh chế acid citriC cs:222xtt2EEtrrrtttrtrrrttrrrrrirrrrrrie 15

TV VAL TRO CUA ACID CITRIC ceeccsesessssssiesessneesssseeeessieessesessniesteneesriesssneesreess 18

ALL Ung duing ccecccceccccccccscsscsecseesessessvsvssessvssesessrsevsussseevssssecsesevsensevsvssssevecseseveveveeteceees 18 ALLL Trong thre phami c.ccccccccceccsccsccsessesscsscsessesevsssesevssesessresessesecsesevsevaeevsensececs 18

4.1.3 Trong công nghiỆp: 21222112211 221 1152115 2117111511151 11H HH kg 20 4.2 Tác động của acid citric đối với sức khỏe con người che sre 21

V QUY ĐỊNH VỀ VIỆC SỬ DỤNG ACID CITRIC TRONG THỰC PHẨM 22

4| 27

DANH SACH BANG

Bang 1: Thanh phan méi truéng str dung trong phong thi nghiém va trong san xuat acid citric bang nam moc Aspergillus niger cccccccccscsscsscescssesessssvssessesessvssesecevssnsececeevecees 14

DANH SÁCH HÌNH ÁNH

Hình 3: Công thức câu tạo của acid CHIC ee cccccccccccccscesececevevsevesevevevevesevsvesvevsvevevsveveveveves 9

Hình 7: Kẹo Ribon chanh - ceececcececeeeccccccnssceessesssccccssseeeseessseceesnssteseeseeeeees 19

Hình 9: Thuốc kháng sinh 2 s91 E121 £E2E121221E1121111 111111111 2T 1111 tra 20

5 | 27

LOI NOI DAU

Trong thế kỷ 21 đây tiễn bộ và phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm, việc sử dụng

phụ gia thực phâm đã trở thành một phần không thẻ thiếu đề cải thiện chất lượng, độ an

toàn và độ bền của sản phẩm Trong số các phụ gia này, acid citric đóng vai trò quan trọng như một chất làm chua, chất ôn định và chất chống oxy hóa trong nhiều loại thực

pham khac nhau Tuy nhién, viéc su dung acid citric cing dat ra nhiều câu hỏi và lo ngại

liên quan đến tác động của nó đối với sức khỏe cơn người và môi trường

Bài tiểu luận này nhằm mục đích khám phá chỉ tiết về acid citric trong phụ gia thực phẩm, từ nguồn gốc đến tính chất và ứng dụng phô biến Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu

về quy trình sản xuất acid citric bằng nắm méc Aspergillus niger và trích xuất từ nguồn

tự nhiên hoặc tông hợp như thế nào, và cách nó đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng hương vị, độ chua và độ pH của thực phẩm

Ngoài ra, chúng ta sẽ xem xét các ánh hưởng của acid citric đối với sức khỏe con người

và môi trường, bao gồm cả những lợi ích và rủi ro tiềm ấn Bằng cách tập trung vảo những nghiên cứu và phát hiện mới nhất, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về tác động của acid citric đối với cơ thể con người và cách sử dụng nó một cách bền vững và an toàn nhất trong ngành công nghiệp thực phẩm

I GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Khái niệm

Hoa chat Acid Citric hay phy gia E330 cé tén khoa hoc la Tricarboxylic Acid Day là một loại acid hữu cơ thuộc mức yếu với công thức hóa học là CzH;O;.H;O Hiện nay nó còn

được gọi với nhiều cái tên khác là Acid chanh

Acid citric là một acid hữu cơ thuộc loại yếu và nó thường được tìm thay trong các loại

trái cây thuộc họ cam quít Nó là chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và thường được thêm

vào thức ăn và đồ uống dé lam vị chua Ở lĩnh vực hóa sinh thì acid citric đóng một vai

trò trung gian vô cùng quan trọng trong quá trình trao đối chất xảy ra trong các vật thé sông

Ngoài ra acid citric còn đóng vai trò như là một chất tây rửa, an toàn đối với môi trường

và đồng thời là tác nhân chông oxi hóa Acid citric có mặt trong nhiều loại trái cây và rau quả nhưng trong trái chanh thì hàm lượng của nó được tìm thấy nhiều nhất, theo ước tính acid citric chiém khoảng 8% khối lượng khô của trái chanh

3 fe ö

7 | 27

Cách đơn giản nhất đó chính là chiết xuất từ chanh vi acid citric có trong quá chanh lên

đến 8% khối lượng khô hoặc đến từ các trái cây có múi Tuy nhiên, việc này khá tốn kém

® Trong công nghiệp:

Kỹ thuật mà ngày nay người ta sản xuất acid citric bằng cách nuôi nắm sợi trên đường ăn,

sau đó lọc nắm mốc ra khỏi dung dịch và acid citric được tách bằng cách cho kết tủa với

nước vôi tạo thành canxi citrat, sau đó kết tủa được xử lý bằng acid sulfuric

Ngoài ra acid citric còn được tách từ sản phẩm lên men của nước lèo bằng cách dùng một dung dịch hydrocacbon của một base hữu cơ Trilaurylamin để chiết Sau đó tách dung dịch hữu cơ bằng nước

1.4 Lịch sử hình thành

Vào thế kỷ thứ 8 nhà giả kim thuật Jabir Ibn Hayyan người lran đã phát hiện ra acid citric Cac hoc gia chau Au thoi trung cỗ cũng đã biết về acid tự nhiên trong chanh,

những kiến thức sơ bộ về acid này cũng đã được ghi nhận vào thế kỷ XIIL

Acid Citric được nhà hóa học người Thụy Sĩ tách được vào năm 1784, ông đã kết tính

được acid citric từ nước chanh ép Năm 1860 ngành công nghiệp nước ép trái cây của Ý

đã đưa công trình sản xuất acid citric vào hoạt động

Năm 1893 C Wehmer đã phát hiện ra rằng nấm mốc (Penicillium) cũng có thể tạo nên acid citric từ đường Sản xuất acid citric theo kiều vi sinh này đã không được đưa vào sản xuất công nghiệp cho đến thế chiến thứ I, do cục xuất khẩu nước hoa quả của Ÿ bác bỏ Vào năm 1917 nhà hóa học thực phâm James Currie người Mỹ đã phát hiện ra rang nam moc hinh soi (Aspergillus niger) có thé ding dé sản xuất acid citric rất hiệu quả Hai năm sau tập đoàn dược phâm Pñzer đã ứng dụng kỹ thuật này vào sản xuất acid citric theo qui

8 | 27

mô công nghiệp Đây là cột mốc quan trọng đánh dấu sự phát triển của acid citric trên toàn thé gidi Phuong phap san xuat acid citric tir Aspergillus niger nhanh chong được áp dụng rộng rãi và trở thành phương pháp sản xuất chính hiện nay Phương pháp này có

hiệu quả cao, tiết kiệm chỉ phí và thân thiện với môi trường

Il TINH CHAT

2.1 Phan loai

® Theo dang: Acid citric duoc chia theo dạng bột và dạng lỏng Dạng bột la dang Acid citric phô biến nhất, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm và công nghiệp Còn Acid citric dang long thường được sử dụng trong các sản phâm mỹ phẩm và được phẩm

¢ Theo hàm lượng nước: Ở nhiệt độ phòng, Acid citric tồn tại ở dang tinh thé màu trắng dạng bột Ngoài ra, còn có thể tồn tại ở dạng anhydrous (dạng khan) hoặc dạng monohydrate (là dạng có chứa l phân tử nước trong phân tử) Dạng monohydrat chuyền sang dạng khan ở nhiệt độ 74°C Ở nhiệt độ 175°C, Acid

citric bi phan hủy tạo thành nước và khí CO2

Công thức phân tử: - C¿HạO;(Acid citric Anhydrous)

- Cz¿H;O;.H›;O (Acid citric monohydrate)

Công thức cau tao:

Cầu hình không gian:

Citric acid có vị chua đặc trưng

Có khả năng tan mạnh trong nước, chiếm hàng đầu trong số các acid hữu cơ

Khối lượng mol: 192.13 g/mol

Điểm nóng chảy: 153 °C

Nhiệt độ sôi: 175 độ C (phân hủy)

Độ hòa tan citric acid trong nước: 133 g/100 ml ( & điều kiện 20°C)

D6 acid (pKa): pKal=3.15, pKa2=4.77, pKa3=6.40

Phân loại: Hợp chất hữu co, Acid tricarboxylic

Citric acid có thể hòa tan trong: Nước, Alcohol, Aceton, Dimethyl sulfoxide, Ethyl acetat

2.3 Tính chất hóa học

Acid citric là một chất có tính acid đặc trưng bởi nhóm COOH Theo đó, mỗi nhóm

COOH nó có thể dễ dang cho di một proton và tạo thành ion citrat Cac muối citrat tạo thành đóng vai trỏ là dung dịch đệm, hạn chế sự thay đổi độ pH của các dung dịch acid

10 | 27

Cac ion citrat co kha nang két hợp với các ion kim loại cho ra san phâm là muối, đặc biệt

và phô biến nhất hiện nay chính là canxi citrat Canxi citrat là thành phần chủ chốt trong các tác bảo quản và lưu giữ hương vị dài lâu cho thực phẩm

lon citrat còn có khả năng kết hợp với ion kim loại để cho ra sản phẩm là các muối phức,

được ứng dụng mạnh mẽ với mục đích làm mềm nước

Tương tự như các acid carboxylic khac, ac1d citric khi ở nhiệt độ từ L75°C trở lên thì sẽ

có phản ứng tự phân huỷ tạo thành nước và CO¿

II QUY TRINH SAN XUAT ACID CITRIC

Sản xuất acid citric có thê thực hiện theo phương pháp bề mặt hoặc cấy chìm Trong phương pháp nổi (bề mặt) mốc tạo thành màng nổi trên môi trường thức ăn; Trong phương pháp chìm (cấy sâu) mốc tạo thành sợi nằm trong toàn bộ môi trường lỏng Phương pháp chìm có nhiều ưu việc hơn phương pháp nỗi, cho phép tăng năng suất Hiện nay nuôi cấy chủ yếu bằng phương pháp chìm vì các công đoạn đều được thanh trùng, tạo được chế độ công nghệ bền vững, rút ngắn được thời gian lên men, dễ tự động hóa, giảm

được lao động nặng nhọc

3.1 Công nghệ sản xuất acid citric

3.1.1 Nuôi cấy nắm mốc (nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nhân giống trong sản xuất)

Chuan bị dung dịch ri đường 3-4% trong thùng nuôi cấy ở nhiệt độ 35-38°C Bồ sung

dung dịch các chất dinh dưỡng vào thùng nuôi cấy Chuyển men giống từ phòng thí nghiệm vào theo tỷ lệ 3 gam bào tử khô/2-3 lít dung dịch rỉ đường Sau đó mở cánh khuấy và cung cấp không khí vô trùng (nạp không khí và đảo trộn suốt quá trình nhân

giống) Duy trì áp suất trong thùng 0,1- 0,2 at, t9 = 34-35°C và thời gian 28 - 36 h Thời

kỳ đầu cho oxy vào với lượng 9 - 10 m°/h, thời kỳ cuối (24 - 30h) là 90 - 100 m?/h 3.1.2 Chuẩn bị dịch lên men

Trước hết phải dùng hơi cao áp đề tiệt trùng thiết bị và đường Ống

Ri đường được pha thành hai loại nồng độ: nồng độ 3 - 4% đề nuôi cấy mốc giống và lên men ban đầu Nồng độ 25 - 28% đề bô sung trong quá trình lên men

11|27

Đề pha chế dịch lên men, dùng nước vô trùng trộn với dung dịch các muối dinh dưỡng và

rỉ đường rồi khuấy đều

Môi trường 3 - 4% được pha chế trong thiết bị lên men Sau đó cho mốc giống từ thiết bị nuôi cấy vào và tiếp tục khuấy trộn trong 30 phút

3.1.3 Lên men

Trong quá trình lên men, lượng đường giảm nhanh, đề bù lại dùng dung dịch ri có nồng

độ 25 - 28% để bố sung gián đoạn vào thiết bị lên men

Thời kỳ đầu giữ ở 33 - 34°C, khi tạo acid mạnh thì giữ ở nhiệt độ 31 - 32°C

Thời kỳ đầu cung cấp 100m3⁄h (thê tích thiết bị 50m)

Thời kỳ cuối 800-1000m2/h

3.1.4 Tách nắm mốc

Kết thúc quá trình lên men bằng cách kiêm tra mẫu Nêu hai mẫu kiêm tra cách nhau 4- 6h mà có độ acid như nhau thì coi như kết thúc quá trình lên men

Thời gian lên men có thể kéo dài 5-10 ngày, phụ thuộc vào hoạt lực của nắm mốc Khi

kết thúc quá trình lên men thì đun nóng dịch lên men 60-65°C và chuyền vào thùng trung gian để tách nắm mốc Nắm mốc được tách trên máy lọc chân không

3.1.5 Tạo canxi citraf

Dung dịch đã lên men là hỗn hợp gồm: acid citric, acid gluconic, acid oxalic, đường không lên men và các hợp chất khoáng

Tach acid citric bang cách cho liên kết với cation canxi để tạo muối ít tan canxi citral

Dung dịch đã lên men cho vào thiết bị trung hòa và đun sôi Sau đó mở cánh khuấy và cho sữa vôi vào đề trung hòa Quá trình trung hòa được kết thúc khi pH=6,8-7,5

Khi trung hoà tạo thành:

C6H807 + 3Ca(OH)2 — Ca3(C6H5O7)2| + 6H2O

2C6H1207 + Ca(OH)2 — Ca(C6H1107)2 + 2H20

C2H204 + Ca(OH)2 —› CaC2O4| + 2H2O

12 | 27

Dùng thiết bị lọc chân không tách các chất kết tủa canxi citrat và canxi oxalat rồi dem say khô

đều rồi đun sôi 10-15 phút

Ca(CHO)+3H2S5O4—›2CHO~+3CaSO4

Dé tách canxi oxalat khi có mặt acid citric, sử dụng I lượng dư acid sunftnc, khi đó canxi oxalat sẽ kết tủa cùng với thạch cao được tạo thành và lúc đó trong dung dịch chỉ con acid citric Dé tach dung dich acid citric khdi kết tủa có chứa thạch cao, canxi oxalat,

than, các hợp chất sunfua của kim loại nặng Chuyển hỗn hợp vào lọc chân không, dung

dịch sau khi lọc đem say

3.1.7 Sấy dung dịch acid citric trong thiết bị sấy chân không

Giai đoạn 1: say đến tỷ trọng 1,24-1,26

Giai đoạn 2: sấy đến tỷ trọng 1.32 - 1.36 tương ứng với nông độ 80%

3.1.8 Kết tỉnh và sấy khô acid citric

Khi nhiệt độ của dung dịch 35-37°C thì cho mầm kết tỉnh (tinh thé acid citric) vao dé két

tỉnh và tiếp tục làm nguội 8 - 10°C và cho khuấy liên tục trong 30 phút Sau đó cho qua

thiết bị ly tâm đề tách tỉnh thể rồi đưa đi sấy khô (dùng thiết bị say kiéu bang tai, tác nhân sây là không khí với nhiệt độ không quá 35°C)

13 | 27