đồ án tốt nghiệp quy trình sản xuất đường maltose

LỜI MỞ ĐẦU Đường Maltose hay còn gọi là đường nha, đây là một chất đường dẻo được làm từ gạo nếp và các loại tinh bột, có dùng men để đường hóa. Loại đường này tuy dẻo nhưng không dai, có màu vàng hay màu trắng. Maltose syrup với độ ngọt chỉ bằng một nửa đường mía, nhưng lại đang trở thành lựa chọn thay thế đường mía tốt nhất, được dùng làm nguyên liệu trong công nghiệp chế biến thực phẩm. Không chỉ mang lại lợi ích kinh tế, maltose syrup còn có những đóng góp đáng kể nhờ vào tính năng vượt trội làm hài lòng các nhà sản xuất khác nhau, trong việc làm nên các sản phẩm đa dạng. Đường maltose ngoài có công dụng sản xuất kẹo mạch nha, giúp cho kẹo tăng độ dai, nhiều tơ, không bị lại đường, không bị chảy nhão do hút ẩm và là nguyên liệu bổ sung quan trọng giúp các nhà sản xuất bia hạ được giá thành mà sản phẩm vẫn đảm bảo chất lượng tốt. Nó còn vừa bổ và là nguyên liệu không thể thiếu trong ngành công nghiệp sản xuất mứt, bánh kẹo, bia. Ở Việt Nam mạch nha là đặc sản của vùng Thi Phổ huyện Mộ Đức tỉnh Quảng Ngãi. Ngành công nghiệp sản xuất đường maltose là ngành có rất nhiều tiềm năng để phát triển ở nước ta vì điều kiện sản xuất tương đối thuận lợi, có một nguồn nguyên liệu dồi dào để phát triển. Trong bài báo cáo thực tập tốt nghiệp này em xin giới thiệu về quy trình công nghệ sản xuất đường Maltose của công ty CPHH VEDAN VIỆT NAM bằng trang thiết bị hiện đại và áp dụng kỹ thuật sản xuất tiên tiến.

LỜI MỞ ĐẦU

Đường Maltose hay còn gọi là đường nha, đây là một chất đường dẻođược làm từ gạo nếp và các loại tinh bột, có dùng men để đường hóa Loạiđường này tuy dẻo nhưng không dai, có màu vàng hay màu trắng

Maltose syrup với độ ngọt chỉ bằng một nửa đường mía, nhưng lại đangtrở thành lựa chọn thay thế đường mía tốt nhất, được dùng làm nguyên liệutrong công nghiệp chế biến thực phẩm Không chỉ mang lại lợi ích kinh tế,maltose syrup còn có những đóng góp đáng kể nhờ vào tính năng vượt trội làmhài lòng các nhà sản xuất khác nhau, trong việc làm nên các sản phẩm đa dạng

Đường maltose ngoài có công dụng sản xuất kẹo mạch nha, giúp cho kẹotăng độ dai, nhiều tơ, không bị lại đường, không bị chảy nhão do hút ẩm và lànguyên liệu bổ sung quan trọng giúp các nhà sản xuất bia hạ được giá thành màsản phẩm vẫn đảm bảo chất lượng tốt Nó còn vừa bổ và là nguyên liệu khôngthể thiếu trong ngành công nghiệp sản xuất mứt, bánh kẹo, bia

Ở Việt Nam mạch nha là đặc sản của vùng Thi Phổ huyện Mộ Đức tỉnhQuảng Ngãi Ngành công nghiệp sản xuất đường maltose là ngành có rất nhiềutiềm năng để phát triển ở nước ta vì điều kiện sản xuất tương đối thuận lợi, cómột nguồn nguyên liệu dồi dào để phát triển

Trong bài báo cáo thực tập tốt nghiệp này em xin giới thiệu về quy trìnhcông nghệ sản xuất đường Maltose của công ty CPHH VEDAN VIỆT NAMbằng trang thiết bị hiện đại và áp dụng kỹ thuật sản xuất tiên tiến

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG1.1 Lịch sử hình thành và phát triển công ty VEDAN

Công Ty Cổ Phần Hữu Hạn Vedan Việt

Nam (Vedan Việt Nam) được thành lập từ

năm 1991 tại xã Phước Thái, huyện Long

Thành, Tỉnh Đồng Nai, phía Đông Nam thành

phố lớn nhất của Việt Nam – Thành phố Hồ

Chí Minh, trên diện tích đất rộng 120 ha, hiện

nay công ty đã đưa vào hoạt động các công

trình bao gồm: Nhà máy tinh bột nước đường, Nhà máy bột ngọt, Nhà máy tinhbột biến tính, Nhà máy Xút axit, Nhà máy Lysine, Nhà máy phát điện có tríchhơi, Nhà máy PGA, Nhà máy phân bón hữu cơ khoáng Vedagro dạng viên, Hệthống xử lý nước thải bằng công nghệ tiên tiến, Cảng chuyên dùng Phước TháiVedan, các công trình, cơ sở hạ tầng tại các khu vực hành chính, cư xá, giáo dụcđào tạo

Từ khi thành lập nhà máy đầu tiên tại xã Phước Thái, huyện Long Thành,tỉnh Đồng Nai, cho đến nay, Công ty Vedan Việt Nam tại Hà Nội, Nhà máy chếbiến tinh bột mì Phước Long (Bình Phước), Nhà máy chế biến tinh bột mì HàTĩnh, Công ty TNHH ORSAN Việt Nam tại TP Hồ Chí Minh Trong quá trình

mở rộng quy mô đầu tư phát triển sản xuất kinh doanh, Vedan Việt Nam cũng

đã tạo dựng một loạt hệ thống đại lý và các kênh phân phối tiêu thụ trên cảnước Trên thị trường quốc tế, Vedan Việt Nam là một trong những nhà sản xuấttiên tiến hàng đầu tại khu vực Châu Á về lĩnh vực sử dụng công nghệ sinh học,công nghệ lên men sản xuất ra các sản phẩm Axít Amin, chất điều vị thực phẩm,sản phẩm tinh bột Sản phẩm của Vedan Việt Nam được tiêu thụ tại Việt Nam

và xuất khẩu cho các công ty cung ứng thực phẩm, công ty thương mại quốc tếtại thị trường các quốc gia như: Trung Quốc, Nhật Bản, Đài Loan, các nướcĐông Nam Á, các nước tại Châu Âu

Hằng năm công ty không ngừng gia tăng tổng vốn đầu tư, nhằm mục tiêuxây dựng Công ty Vedan Việt Nam trở thành cơ sở sản xuất và cung ứng nhữngsản phẩm công nghệ sinh học cho toàn khu vực Châu Á Quá trình phát triểnnhư sau:

• Năm 1991: Chính thức thành lập Công ty Cổ Phần Hữu Hạn Vedan ViệtNam

• Năm 1994: Thành lập chi nhánh Công ty CPHH Vedan Việt Nam tại Hà Nội

• Năm 1994: Hoàn thành xây lắp cơ sở thiết bị sản xuất giai đoạn 1 và cơ sở hạtầng cầu cảng

• Năm 1995: Hoàn thành nhà máy lên men bột ngọt

• Năm 1996: Hoàn thành nhà máy Lysine

• Năm 1997: Thành lập Nhà máy tinh bột mỳ Phước Long

• Năm 2003: Thành lập Nhà máy chế biến tinh bột mỳ Bình Thuận

• Năm 2004: Nhận được giải thưởng vàng chất lượng Việt Nam 2004 do BộKhoa học và Công nghệ trao tặng

• Năm 2005: Đạt chứng nhận HACCP

• Năm 2005: Thành lập Công ty TNHH VEYU

• Năm 2006: Thành lập Nhà máy tinh bột mỳ Hà Tĩnh

HĐQT VEDAN Việt Nam

Chủ tịch – Phó chủ tịch

Công ty OSAN Công ty VEYU

Tổng giám đốc

Khối quản lý sản xuất acid amin

Khối quản lý kinh doanh acid amin

Khối quản lý kinh doanh SPHH đặc biệt Khối quản lý sản xuất SPHH đặc biệt Khối quản lý kinh doanh tinh bột Khối quản lý sản xuất tinh bột

Khối quản lý sự nghiệp hành chính Khối quản lý sự nghiệp tài vụ

Khối quản lý sự nghiệp acid amin Khối kế hoạch tiêu thụ Khối quản lý tài nguyên năng lượng Khối quản lý sự nghiệp SPHH đặc biệt Khối quản lý sự nghiệp hàng tiêu dùng Khối quản lý phục vụ chung Khối quản lý sự nghiệp tinh bột Văn phòng Tổng Giám Đốc Hội đồng quản lý chất lượng Hội đồng an toàn sức khỏe môi trường

• Năm 2010: Đạt Chứng nhận ISO/IEC 17025: 2005

• Năm 2011: Đạt Chứng nhận FSSC 22000: 2010

1.2 Sơ đồ công ty VEDAN

Hinh 1.1 Sơ đồ công ty

Khối quản lý sản xuất: xưởng tinh bột Hà Tĩnh, xưởng tinh bột BìnhThuận, xưởng tinh bột Phước Long, xưởng tinh bột Phước Thái, xưởng xút/acid,phòng cảng vụ, phòng thiết bị điện, phòng cơ khí, xưởng nhiệt điện, xưởng xử lýnước thải, xưởng PGA, xưởng gia công sản phẩm phụ, xưởng thu hồi và tinhchế, xưởng lên men Lysine, phòng kế hoạch sản xuất, xưởng đóng gói bột ngọt,xưởng thu hồi bột ngọt, xưởng lên men bột ngọt

Khối đảm bảo chất lượng và nghiên cứu phát triển: trung tâm nghiên cứu

và phát triển, xưởng thực nghiệm (E1), phòng đảm bảo chất lượng, phòng hóanghiệm trung tâm

Khối quản lý kinh doanh: phòng kênh doanh kênh hiện đại, phòng kinhdoanh sản phẩm hóa học đặc biệt, phòng kinh doanh tinh bột, phòng kinh doanhacid amin thực phẩm, phòng kế hoạch tiêu thụ.

Khối quản lý tài vụ: phòng thuế quan và xuất nhập khẩu, phòng phân tíchkinh doanh, phòng vi tính, phòng tài vụ, phòng kế toán, khối quản lý hànhchánh

Khối quản lý hành chánh: phòng vận tải, phòng phúc lợi công nhân viên,phòng tổ chức hành chánh, phòng thu mua, phòng quản lý kho

Văn phòng tổng giám đốc: phòng bảo vệ, ban quản lý nguyên liệu, ban dự

án, phòng kiểm toán nội bộ, phòng pháp chế, ban công tác đối ngoại, ban thư kí

1.3 Một số sản phẩm của công ty

1.3.1 Bột ngọt (Sodium Gluatamate)

Sản phẩm bột ngọt của công ty Vedan đã khẳng định uy tín và chất lượngsản phẩm đối với người tiêu dùng trên toàn thế giới trong suốt những năm qua.Sản phẩm bột ngọt tinh luyện của công ty có chất lượng tốt, thông qua chứngnhận ISO 9001: 2008, toàn bộ quy trình sản xuất được thông qua các khâu kiểmsoát chất lượng nghiêm ngặt Độ tinh khiết của sản phẩm trên 99%, có ngoạiquan là hạt tinh thể không màu hoặc màu trắng, tất cả các chỉ tiêu an toàn vệsinh đều phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia.

Hình 1.2 Sản phẩm bột ngọt

1.3.2 Acid Glutamic

Là loại acid amin được tổng hợp trong cơ thể người, chúng được sử dụngrộng rãi trong trị bệnh và bổ sung sinh trưởng cho thực vật Ngoài ra, acidglutamic có hai gốc hydroxyl và một gốc amin, nó là một chất lưỡng tính mang

cả tính acid và kiềm, có thể làm nguyên liệu cho các loại thực phẩm, hóa phẩm

và mỹ phẩm

1.3.3 Sản phẩm Maltose Syrup

Sản phẩm maltose syrup hay còn gọi là mạch nha của công ty Vedan làsản phẩm được sản xuất từ quá trình thủy phân tinh bột từ enzyme Dung dịchđường maltose syrup có màu đặc trưng của sản phẩm, có vị ngọt vừa phải và cókhả năng giữ ẩm tốt Là dung dịch có mùi thơm đặc trưng, không có mùi lạ.

Nhờ áp dụng công nghệ tinh lọc tiên tiến nhất hiện nay, sử dụng hệ thốngthiết bị thép không gỉ, cùng quy trình kiểm soát sản xuất bằng SSOP và GMP,sản phẩm maltose syrup của công ty Vedan đảm bảo luôn tinh sạch và đạt chuẩn

1.3.5 Thiên trà Vedan

Được chọn lọc từ vùng Cao Nguyên Lâm Đồng có nhiệt độ thấp, quanhnăm mây mù bao phủ Có chứa hàm lượng EGCG cao giúp bảo toàn đượcdưỡng chất cho cơ thể, thưởng thức mỗi ngày có thể phòng ngừa lão hóa vànguy cơ ung thư.

Hình 1.4 Sản phẩm thiên trà

1.3.6 Acid clohydric/ Xút

Nhà máy xút của công ty có quy trình sản xuất tiên tiến và chế độ quản lýchặt chẽ, do vậy sản phẩm thuần khiết, đạt tiêu chuẩn thực phẩm Acidclohydric, xút lỏng và Hypoclorite của công ty không những được dùng trongnhà máy sản xuất bột ngọt, mà còn là nguyên liệu cơ bản cho các ngành sảnxuất

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Khái quát về nguyên liệu

2.1.1 Cấu trúc tinh bột

Tinh bột là nguồn dự trữ của thực vật, do cây xanh quang hợp tạo nên, cónhiều trong loại lương thực như hạt, củ, quả…hình dáng kích thước, mức độtinh thể hóa của hạt tinh bột, cũng như thành phần hóa học và tính chất của tinhbột phụ thuộc nhiều vào giống cây, điều kiện trồng trọt, quá trình trưởng thànhcủa cây…tinh bột là nguồn cung cấp năng lượng cho con người Ngoài ra tinhbột và các sản phẩm của chúng có vai trò quan trọng đến nhiều ngành côngnghiệp như: dệt, giấy…Hiện nay trên thế giới 90% tinh bột và tinh bột biến tínhđược thu nhận từ bắp, khoai mì, lúa mì

Tinh bột là hỗn hợp của hai loại glucan là amylose và amylopectin Hầunhư các loại tinh bột đều chứa chứa từ 20 – 30% amylose còn lại là hàm lượngamylopectin Tuy nhiên một số giống bắp mới có thể chứa từ 50% đến 80%amylose

Amylose là một polymer có cấu trúc mạch thẳng, cấu tạo từ gốc glucopyranosyl liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside Trong cấu trúccủa amylose còn có liên kết α-1,6-glycoside nhưng với hàm lượng rất nhỏ vàokhoảng 0.3 – 0.5%

α-D-Mức độ polymer hóa thay đổi tùy theo nguồn tinh bột, như đối với lúa mì

là 1000 – 2000, đối với khoai tây là 4500

Phân tử lượng của amylose vào khoảng 150 – 750kDa

Amylose tồn tại ở dạng xoắn kép

Ngoài ra trong cấu trúc mạch amylose còn chứa một lượng lipid rất nhỏvào khoảng 0.5 – 1% và một ít hợp chất của Phospho và Nito Trong đóPhospho thường ở dạng phospholipid, còn Nito tham gia vào cấu trúc củaenzyme

Hình 2.1 Cấu trúc amylose

 Amylopectin

Amylopectin là một polymer có cấu trúc mạch nhánh, cấu tạo từ các gốcα-D-glucopyranosyl liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside và α-1,6-glycoside (khoảng 5% tổng số liên kết)

Ngoài ra, trong phân tử còn chứa gốc acid phosphoric.

Phân tử amylopectin có cấu trúc xoắn kép và xếp song song nhau

 Cấu trúc tinh thể của tinh bột:

Hạt tinh bột có dạng hình tròn, bầu dục, hoặc đa giác Các hạt tinh bột cóhình dáng kích thước không giống nhau nên có những tính chất cơ lý khác nhaunhư nhiệt độ hồ hóa Hạt nhỏ có cấu tạo chặt, còn hạt lớn thường có cấu trúc xốphơn

Cấu trúc tinh thể: tinh thể có bản chất bán tinh thể với nhiều mức độ tinhthể hóa khác nhau, thường từ 15 – 45% khi ở dạng hạt Amylose có khả năng tạocác chuỗi xoắn kép và có vai trò trong việc tạo cấu trúc tinh thể cho tinh bột.Tuy nhiên, một số nghiên cứu mới đây cho rằng khả năng tạo cấu trúc tinh thểcủa tinh bột liên quan chủ yếu tới thành phần amylopectin, tinh bột không chứaamylose có một mức độ tinh thể hóa không thay đổi Trong lớp tinh thể các đoạnmạch của amylopectin liên kết với nhau thành sợi xoắn kép, xếp thành dãy vàtạo thành chùm trong khi phần mạch nhánh nằm trong các lớp vô định hình Ướctính có khoảng 80% các phân tử amylopectin nằm trong cấu trúc chùm vàkhoảng 10 – 20% các phân tử amylopectin tham gia liên kết giữa các chùm vớinhau Amylose ngoài tham gia (với tỉ lệ thấp) vào việc tạo nên các chuỗi xoắnkép, còn xuất hiện trong cấu trúc tinh thể của tinh bột dưới tác dụng của lipid

Các tinh thể vô định hình của phân tử amylopectin tập hợp thành một cấutrúc hình cầu Các hình cầu này kích thước lớn (50 – 500nm) tạo ra các lớp tinhthể cứng, còn các hạt cầu kích thước nhỏ (20 – 50nm) tạo ra những lớp bán tinhthể trong cấu trúc hạt tinh bột với chiều dày khoảng vài trăm nm

nhiên Các biến đổi hóa lí khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột trương lên, tăng độtrong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tựliên hợp với nhau để tạo thành gel Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà

là một khoảng nhiệt độ nhất định Tùy điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốctinh bột, kích thước hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột biếnđổi một cách rộng lớn

2.1.3 Các loại tinh bột

Sắn (Manihot Esculenta Crantz) là một trong những loại cây hoa màuđược trồng ở hơn 80 quốc gia có khí hậu nhiệt đới ẩm Ở các nước nhiệt đới tinhbột sắn hầu hết được sản xuất ra sử dụng làm thức ăn cho người, gia súc và sửdụng trong các ngành công nghiệp khác

Các giống sắn chuyên để sản xuất tinh bột được lai tạo có hàm lượng tinhbột cao trung bình 27 – 28% và có thể lên đến 30%

Tinh bột sắn có màu trắng Trong quá trình sản xuất nếu củ được nghiền

mà chưa bóc vỏ, tinh bột thu được sẽ có màu tối Màu sắc của tinh bột ảnhhưởng nhiều đến chất lượng cũng như giá cả của sản phẩm Củ sắn và tinh bộtsắn có pH khoảng 6.0 – 6.3

Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung bìnhtương đối cao, 215000g/mol so với amylopectin của bắp là 30500, của tinh bộtlúa mì là 130000 và của tinh bột khoai tây là 224000, của tinh bột bắp sáp là276000.

Hạt tinh bột sắn có kích thước nhỏ, từ 5 - 35µm Tỷ lệ amylopectin là17/83 Nhiệt độ hồ hóa dao động trong khoảng từ 52 – 640C

Tinh bột sắn có những tính chất tương tự như các loại tinh bột có chứanhiều amylopectin như độ nhớt cao, xu hướng thoái hóa thấp và có độ bền gelcao Hàm lượng amylopectin và amylose trong tinh bột sắn có liên quan đến độdính của củ nấu chín và nhiều tính chất trong các ứng dụng công nghiệp

Mục đích sử dụng α-amylase là giảm độ nhớt của khối hồ tinh bột Phân

tử lượng của enzyme nằm trong khoảng 45 – 60 kDa tùy theo nguồn thu nhận

Đặc tính:

Tất cả các α-amylase thu được từ các nguồn khác nhau đều làmetalloenzyme Người ta tìm thấy ion Calci trong phân tử enzyme này với hàmlượng từ 1 ÷ 30g Nguyên tử/1g.mol enzyme Nếu chúng ta tách toàn bộ Ca2+ rakhỏi α-amylase thì enzyme bị vô hoạt Do đó trong quá trình thủy phân tinh bột,người ta thường bổ sung ion Calci vào để ổn định hoạt tính của enzyme Ở nhiệt

độ cao, hoạt tính của enzyme α-amylase được duy trì nhờ ion Calci Tuy nhiên,đối với α-amylase bền nhiệt thu được từ vi khuẩn Bacilluss licheniformis, nhucầu về ion Ca2+ ở mức tương đối thấp

 Enzyme β-amylase:

Là một exoenzyme Nó xúc tác phản ứng thủy phân liên kết glycoside từ đầu không khử của mạch phân tử amylose và amylopectin để tạo rasản phẩm là maltose Khi phản ứng kết thúc người ta tìm thấy hai thành phầnchính trong dịch thủy phân là maltose và β-dextrin

α-1,4-Β-amylase hầu như không thủy phân các hạt phân tử tinh bột nguyên vẹnnhưng nó phân hủy hồ tinh bột rất mạnh

β-amylase phân giải 100% amylose thành maltose β- amylase phân giải

54 – 58% amylopectin thành maltose

β-amylose bền acid nhưng chịu nhiệt kém hơn α-amylase

Các enzyme β-amylase có pH tối ưu nằm trong khoảng 5 – 6 và nhiệt độtối ưu khoảng 500C Tuy nhiên các β-amylase vi khuẩn thường có tính bền nhiệthơn so với β-amylase có nguồn gốc thực vật

2.1.5 Các nguyên liệu khác

 Chất chỉnh pH: để các chế phẩm enzyme xúc tác phản ứng thủy phân tinh bộtđạt hiệu quả cảo, cần hiệu chỉnh pH dung dịch cơ chất về giá trị tối thích củaenzyme Chất chỉnh pH thông dụng là HCl 0.1N và NaOH 0.1N

 Than hoạt tính: được sử dụng để tinh sạch dung dịch đường sau khi quá trìnhthủy phân, cải thiện độ màu của sản phẩm Than hoạt tính là một nhóm vật liệucarbon ở trạng thái vô định hình và có độ xốp tương đối cao Bề mặt riêng củathan hoạt tính có thể dao động trong khoảng 500 – 1500m2/g

 Bột trợ lọc diatomite: được dùng hỗ trợ cho quá trình lọc Dạng bột màu trắnghoặc trắng nhạt, có cấu trúc rỗng, xốp Khi nó ở dạng bột sờ vào sẽ có cảm giáctrầy da, bột diatomite rất sáng Thành phần chủ yếu của diatomite là SiO2 86%,

Na 5%, Mg 3% và Fe 2%

2.2 Quá trình đường hóa

Đường hóa là quá trình chuyển hóa hóa học, biến tinh bột thành đường lênmen phục vụ cho quá trình lên men, sản phẩm thu được gọi là đường hóa Đây là

công đoạn rất quan trọng trong quá trình sản xuất dịch đường Trong suốt quátrình đương hóa, bột nguyên liệu và nước hòa trộn với nhau, các thành phần củabột nguyên liệu hòa tan vào nước và ta thu được dịch đường.

2.2.1 Giai đoạn dịch hóa

Khi chọn enzym amylase tác dụng lên dung dịch hồ tinh bột, hiện tượngxuất hiện đầu tiên là độ nhớt của dung dịch bị loãng ra Các sản phẩm tạo thànhtrong giai đoạn này là dextrin phân tử cao và một lượng nhỏ đường Như vậy cóthể quan niệm sự dịch hóa là sự phá hủy các tập hợp tinh bột thành những phân

tử riêng biệt, rồi lại phân ly tiếp tục thành các dextrin phức tạp

Trong hệ enzym amylase thì α-amylase là enzym điển hình gây ra sự dịchhóa Có thể làm tăng sự dịch hóa bằng 3 phương pháp:

• Thêm các chất làm tăng hoạt động của enzym và các chất ổn định enzym Cácchất này có tác dụng như những chất khích thích thật sự hoặc có tác dụng hòatan hay ổn định enzym trong điều kiện nào đó hay tạo ra những điều kiện thuậnlợi cho tác dụng của enzym Chẳng hạn độ bền nhiệt của α- amylase tăng lên khithêm một lượng nhỏ Ca2+

• Tách các chất kìm hãm enzym trong nguyên liệu Thông thường là ion Cu2+ dùmột lượng nhỏ cũng ảnh hưởng kìm hãm đến hoạt độ của enzym

• Định hình một phần tinh bột trước khi cho enzym tác dụng

2.2.2 Giai đoạn dextrin hóa

Trong giai đoạn này, các phân tử tinh bột sẽ bị thủy phân ngắn dần Do đó

độ nhớt của dung dịch giảm dần Phản ứng của hồ tinh bột với Iot cũng thay đổi

từ màu xanh đến đỏ rồi nâu và cuối cùng là không màu Như vậy dextrin chẳngqua là một loại polysaccharide trung gian giữa tinh bột và maltose, ứng với gammàu tím đến xanh rồi không màu Tác nhân gây ra quá trình dextrin hóa là α, β-amylase tùy theo cơ chế tác dụng của chúng mà có thể chia ra các dạng dextrinhóa như sau:

• Nếu cho α-amylase thuần khiết thủy phân thì trong toàn bộ quá trình ta sẽ thấyxuất hiện đầy đủ các dạng dextrin và một lượng nhỏ đường khử.

• Nếu cho amylase thuần khiết thì tinh bột nhanh chóng thành maltose và dextrin Dextrin này thường có tên là β-amylodextrin Sản phẩm cuối có màu đỏvới iod Đây có thể xem như vừa có sự dextrin hóa vừa có sự đường hóaamylose vì maltose tạo thành không hoàn toàn và dextrin tạo thành phức tạp

β-• Nếu cho hỗn hợp α, β-amylose thì sự tạo thành đường khử cũng nhanh như tạothành dextrin và không có màu xanh với Iod

2.2.3 Giai đoạn đường hóa

Là giai đoạn phân ly các dextrin thành maltose và glucose gồm 2 giaiđoạn phản ứng

• Giai đoạn đầu: xảy ra khi lượng cơ chất rất lớn so với lượng enzym Vì thế tốc

độ đường hóa phụ thuộc vào enzym một cách tuyến tính

• Giai đoạn sau: Phản ứng tiến triển chậm hơn và không phụ thuộc vào nồng độenzym Dựa vào cơ chế tiến triển của tiến trình có thể chia tiến trình đường hóathành 3 giai đạng:

Tác nhân đường hóa duy nhất là α-amylase thì tạo thành nhóm khử tuyếntính phụ thuộc vào nồng độ enzym Phần lớn quá trình đường hóa không phải doenzym tác dụng trực tiếp lên dextrin mà là do sự phân ly sau này của dextrin

Nếu tác nhân β-amylase thì sự đường hóa xảy ra nhanh chóng ở giai đoạnđầu và có thể phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ amylase Sự tạo thành đườnggiảm dần ở giai đoạn sau và kết thúc khi có khoảng 80% dextrin chuyển thànhmaltose

Nếu tác nhân là α, β-amylase thì giai đoạn đầu dextrin chuyển nhanhthành maltose, giai đoạn sau phản ứng xảy ra chậm nhưng đường vẫn tạo thànhliên tục và đều đặn cho đến khi hết dextrin chuyển thành maltose và glucose

CHƯƠNG III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG

MALTOSE3.1 Quy trình công nghệ

Nước thải

Hình 3.1 Quy trình sản xuất đường Maltose

3.2 Thuyết minh quy trình

3.2.1 Nguyên liệu

3.2.1.1 Tinh bột sắn

Nguyên liệu để sản xuất đường nha là những chất giàu tinh bột Nguồntinh bột chứa nhiều trong ngũ cốc (lúa gạo, lúa mì, khoai, ngô,…), củ (khoai tây,sắn,…), và một số loài thực vật (đậu,…)

Hình 3.2 Tinh bột sắn

Phân tử tinh bột được cấu tạo từ hai thành phần chính là amylose vàamylopectin

 Amylose: chiếm khoảng 20-30%

- Amylose là một polymer có cấu trúc mạch thẳng, cấu tạo từ gốc glucopyranosyl liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glysoside Trong cấutrúc của amylase còn có liên kết α-1,6-glycoside nhưng với hàm lượng rấtnhỏ khoảng 0.3-0.5%

α-D Mức độ polymer hóa thay đổi tùy theo nguồn tinh bột, như đối với lúa mì là1000-2000

- Phân tử lượng amylase vào khoảng 150-750 kDa

- Amylose tồn tại ở dạng xoắn kép

- Ngoài ra trong cấu trúc mạch amylase còn chứa một lượng lipid rất nhỏ vàokhoảng 0.5-1% và một ít hợp chất của Phospho và Nito Trong đó Phosphothường ở dạng phospholipid, còn Nito tham gia vào cấu trúc enzyme

 Amylopectin: chiếm khoảng 70-80%

- Amylosepectin là một polymer có cấu trúc mạch nhánh, cấu tạo từ gốc glucopyranosyl liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside và α-1,6-glycoside (khoảng 5% tổng số liên kết).

α-D Mức độ polymer hóa của phân tử amylopectin là khá cao, khoảng vài triệu.Phân tử lượng của amylopectin vào khoảng 104-7.105 kDa

- Ngoài ra, trong phân tử còn chứa gốc acid phosphoric

- Phân tử amylopectin có cấu trúc xoắn kép và xếp song song nhau

- Hình dạng hạt tinh bột đa dạng (hình oval, cầu,…) và có kích thước vàokhoảng 2-150 µm tùy theo nguồn gốc tinh bột

Tinh bột có cấu trúc vô định hình (trong đó có amylose và phần lớn làamylopectin) và vùng kết tinh (chủ yếu là amylopectin) Vùng kết tinh có cấutạo chặt, khó bị thủy phân

 Tính chất công nghệ và cảm quan của sản phẩm được quyết định bởi:

- Tỷ lệ amylose/amylopectin

- Mức độ polymer hóa (tổng số gốc glucose tham gia tạo nên tinh bột): mức độpolymer hóa càng cao thì mạch của tinh bột càng dài và khối lượng phân tửcàng cao

- Mức độ phân nhánh (tức là số liên kết α-1,6- so với liên kết α-1,4): mức độphân nhánh càng cao thì cấu tạo của phân tử tinh bột càng phức tạp, làm tăng

độ nhớt và độ dai cho sản phẩm

Ở đây, nguồn nguyên liệu sử dụng là tinh bột sắn Sắn là cây lương thực

ưa ấm và ẩm, mọc ở nhiều nước nhiệt đới Sắn là loại tương đối dễ trồng và cóthể sinh trưởng trên nhiều loại đất

Thành phần hóa học củ sắn tươi có thể là: tinh bột 20-34%, protein 1.2%, chất béo 0.3-0.4%, xellulose 1-3%, tro 0.54%, polyphenol 0.1-0.3%, nước60-74.2%

0.8-Kích thước hạt tinh bột 5-40 µm

Tinh bột sắn xốp hơn tinh bột ngô và có hàm lượng amylase 8-29%

Độ nhớt của tinh bột sắn ít hơn của khoai tây, nhưng lớn hơn ngô

Nhiệt độ hồ hóa: 51-79oC

3.2.1.2 Nước

Nước dùng trong chế biến phải là nước sạch và mềm, đạt tiêu chuẩn làmnước uống và không có mùi vị, không màu, trong suốt và đặc biệt là không cósắt và mùi amoniac, không có có kim loại nặng

Nước phải đạt chỉ tiêu sau đây mới được dùng trong quá trình chế biến:

• Độ cứng chung (mg đương lượng) 7

• Hàm lượng muối carbonate 50 mg/l

• Hàm lượng muối Mg 100 mg/l

• Hàm lượng muối clorua 75-150 mg/l

• Hàm lượng muối CaSO4 130-200 mg/l

Hiện nay có 6 loại amylase, và được chia làm 2 nhóm endoamylase(enzyme nội bào) và exoamylase (enzyme ngoại bào) Endoamylase gồm có α-amylase và nhóm khử nhánh Exoamylase gồm có β-amylase và γ-amylase Cácloại amylase khác nhau có đặc tính thủy phân khác nhau

3.2.2 Bảo quản

 Mục đích: Dự trữ, bảo quản nguyên liệu theo đúng quy cách nhằm đảm bảo chấtlượng và kịp thời cung ứng cho kế hoạch sản xuất

 Trình tự thao tác:

Tinh bột sắn được bảo quản ở điều kiện thường

Men dịch hóa, đường hóa nên bảo quản lạnh, tránh bảo quản trên 250C.Các nguyên liệu khác được bảo quản ở điều kiện thường

3.2.3 Điều chế dung dịch sữa bột

 Mục đích: Điều chế dung dịch sữa bột có Be, pH theo đúng quy cách và chomen vào dung dịch sữa bột chuẩn bị cho quá trình dịch hóa

 Trình tự thao tác:

Mở van nước vào bồn T100A7, T100A8

Khởi động trục khuấy T100A7, T100A8

Đổ bột ướt hoặc bột khô vào bồn hòa tan, điều chỉnh lượng nước, khốngchế dung dịch sữa bột có Be 19

Khởi động bơm P501 bơm dịch sữa bột từ bồn T100A7, T100A8 vào thiết

bị lọc (LSB0), sữa bột sẽ đi từ bộ phận lọc rồi vào các bồn T208D, T208E Saukhi đủ khối lượng (khối lượng theo kế hoạch sản xuất), pH đạt từ 5,8 6,2 mớitiến hành cho men dịch hóa vào, lượng men cho vào từ 0,170 0,250 kg/tấn tínhtheo nồng độ bột 100% Sau khi kết thúc quá trình bơm tiến hành rửa lọc(LBS01) mỗi bồn rửa một lần

Hóa học: cấu trúc các hạt tinh bột bị phá hủy

Hóa lý: làm nước bay hơi và các phân tử nước trong các hạt tinh bột cũngbay hơi, độ nhớt giảm

Hóa sinh: hoạt tính enzyme amylase đạt đến tối ưu, tiếp tục phân cắt phân

tử tinh bột thành các dextrin Quá trình dịch hóa diễn ra nhanh hơn

Trình tự thao tác:

Khởi động máy nấu bột, từ từ điều khiển A1 hoặc A2

Khởi động motor bơm PS1, PS2 hoặc PS3

Mở van nước vào máy, chỉnh vòng tua chạy phù hợp với kế hoạch sảnxuất Mở van hơi nóng, điều chỉnh van hơi nóng tự động để nhiệt độ tăng từ từlên đến 105 50C (đồng hồ nhiệt độ đặt ở tủ điều khiển)

Đóng van nước, đồng thời mở van bột từ bồn giữ nhiệt độ bồn nhiệt độ rồivào bồn dịch hóa.

Nhiệt độ ở các bồn dịch hóa > 850C

Khởi động trục khuấy M208A, B, C khi dịch hóa bồn dịch hóa đủ khốilượng (khối lượng theo nhu cầu sản xuất), mở van chuyển đổi luân phiên quabồn khác

Tùy vào lượng men tố sử dụng, sau 2 giờ dịch hóa, lấy mẫu kiểm tra bằngdung dịch iot 0.02N Nếu màu của mẫu thử chuyển sang màu tím (hoặc tím đỏ,cam) thì quá trình dịch hóa đã hoàn tất Nếu dịch hóa chưa hoàn tất, tham khảotiêu chuẩn thao tác Syrup PL203001 để xử lý

 Thông số kỹ thuật: nhiệt độ: ≥ 90oC

Hóa học: sự thay đổi thành phần các chất, tăng hàm lượng đường

Hóa sinh: xảy ra phản ứng thủy phân do enzyme β- amylase xúc tác

Xác định bồn đường hóa đủ khối lượng (khối lượng theo kế hoạch sảnxuất), mở van chuyển bồn đường hóa khác

Thời gian đường hóa hoàn tất nhỏ hơn 30 giờ (tùy theo quy cách sảnphẩm khách hàng yêu cầu để điều chỉnh thời gian đường hóa phù hợp) Khi RS,

DE của bán thành phẩm công đoạn đường hóa đạt quy cách sản phẩm kháchhàng yêu cầu thì quá trình đường hóa hoàn tất.

Khi đường hóa hoàn tất tiến hành mở hơi nóng nâng nhiệt độ 750C đểtiến hành diệt men

 Thông số kỹ thuật:

Nhiệt độ: 50 -60oC

pH = 5 - 6

3.2.6 Lọc 1

 Mục đích: Loại bỏ sơ bộ tạp chất và cặn bã, chuẩn bị cho quá trình tẩy màu 1

 Biến đổi: tăng độ trong

Mở van nước làm mát bơm

Mở van dưới đáy bồn trung gian, điều chỉnh van điều tiết dựa vào mứcdịch trong bồn

Mở van nhập liệu vào bồn phối than, khởi động bơm nguyên liệu, địnhmức lưu lượng khoảng 10 ~ 15m3/h

Khi mức dịch bồn đạt 30%, khởi động máy khuấy bồn phối than, cho thanhoạt tính vào bồn phối than với lượng than khoảng 2~5kg/m3 dịch đường từ bồntrung gian Khi đạt 80% thể tích bồn phối than thì đóng van nhập liệu bồn phốithan mở van nhập liệu vào bồn 2 tẩy màu 1

Khi trộn hết lượng than, khởi động bơm nguyên liệu từ bồn phối than,bơm dịch từ bồn phối than về 2 bồn chứa than 1 và bồn chứa than 2 khoảng 30%thể tích, phần dư còn lại của bồn phối than bơm về bồn trung gian.

 Sự cố thường gặp và cách khắc phục:

Sự cố: than và dịch đường trộn không đều

Nguyên nhân: do máy khuấy không hoạt động, hoặc trộn than với lượnglớn làm than bị vón cục

Cách khắc phục: dừng bơm, kiểm tra máy khuấy, trộn than với lượngthích hợp

Cảm quan: dung dịch trong hơn

Hóa lý: cặn bẩn được hấp phụ trên bề mặt của than hoạt tính

 Trình tự thao tác:

Mở van nước làm mát bơm

Kiểm tra bồn trung gian, bơm và đường ống có sạch sẽ không, kiểm tracác van có đóng lại không Mở nước làm mát bơm

Mở van dưới bồn trung gian, điều chỉnh van điều tiết mở 30%, khởi độngbơm nguyên liệu, xuất liệu vào bồn 2 tẩy màu 1 Khi hiển thị có lưu lượng thìcài đặt van điều tiết sang tự động và chỉnh lưu lượng khoảng 10~15m3/h

Cho vào bồn 2 tẩy màu 1 khoảng 20~25 kg chất trợ lọc, khởi động máykhuấy, trộn đều chất trợ lọc với dịch đường không chứa than, mở van nhập liệu

và hồi lưu ở thiết bị lọc khung bản, khởi động bơm nguyên liệu từ các bồn tẩymàu 1, bơm dịch đường và chất trợ lọc lên thiết bị lọc khung bản, chạy hồi lưutrong khoảng 10~15 phút để trét chất trợ lọc lên vải lọc, sau đó tắt bơm và khóacác van lại

Nhập liệu vào bồn 2 tẩy màu 1 với lưu lượng khoảng 10~15m3/h, đạt 10%thể tích bồn thì khởi động máy khuấy bồn 2 tẩy màu 1