Quy trình công nghệ sản xuất HFCs

Đề tài: QUY TRÌNH SẢN XUẤT HFCS. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tp. HCM - 2015 Lớp: 03DHTP5 GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG Buổi: chiều thứ 5 - tiết 11,12 Nhóm: 14 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS DANH SÁCH NHÓM 2 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS MỤC LỤC 3 STT Họ và tên MSSV PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC 1 Trương Thành Hân 2005120094 1 ( word), 2, 3, 4 (power point) 2 Nguyễn Thị Hoài Thương 2005120088 2, 3 (word) 3 Trần Thị Tiến 2005120323 4 (word), 1 (power point) GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS MỞ ĐẦU Trên thế giới, công nghệ thuỷ phân tinh bột bằng enzyme phát triển đã cho phép điều khiển được quá trình thuỷ phân tinh bột, tạo ra các loại tinh bột biến tính, maltodextrin, sirô khác nhau như: Maltose, glucose, fructose. Sản xuất sirô fructose (HFCS) bằng phương pháp enzyme qua ba giai đoạn chính. Trước tiên, sử dụng α- amylase để dịch hoá tinh bột, enzyme glucoamylase để đường hóa, cuối cùng sử dụng glucoizomerase để đồng phân hoá glucose thành fructose. Phương pháp thuỷ phân tinh bột bằng enzyme đã thu được hiệu suất chuyển hoá cao (>95 % so với lý thuyết), độ phân cắt chính xác, giảm tạp chất trong sản phẩm. Hàng năm, trên thế giới khoảng 40 triệu tấn sirô fructose đã được sản xuất, trong đó có tới 50 % sản lượng fructose được sử dụng để sản xuất nước giải khát như: Cocacola, Pepsicola, nước quả tươi, nước giải khát… Ở Việt Nam, các kết quả nghiên cứu về công nghệ còn hạn chế ở quy mô phòng thí nghiệm, chưa có cơ sở nào sản xuất sirô fructose, nguồn nguyên liệu tinh bột ngô nhiều và rẻ hơn các loại tinh bột khác. Đến nay vẫn chưa hình thành ngành công nghiệp sản xuất sirô fructose. Nhiều nhà máy, xí nghiệp sản xuất nước giải khát, sữa và các sản phẩm của sữa, bánh kẹo… có nhu cầu sử dụng sirô fructose phải nhập khẩu. Đó là những yếu tố thuận lợi về thị trường nguyên 4 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS liệu và sản phẩm đồng hành cùng với nhu cầu nghiên cứu và phát triển sản xuất sirô fructose. 5 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS 1. Tổng quan về HFCS: 1.1. Giới thiệu về HFCS: HFCS được gọi isoglucose ở Anh và glucose-fructose ở Canada, và lần đầu tiên được giới thiệu với thực phẩm và ngành công nghiệp nước giải khát trong những năm cuối thập niên 1960 (HFCS-42 vào năm 1967) và năm 1970 (HFCS-55 vào năm 1977) để cải thiện sự ổn định và chức năng của các loại thực phẩm khác nhau và đồ uống. Ngô là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất siro ngô giàu fructose (HFCS) ở Mỹ. Marshall và Kooi (1957) đã phát triển các quá trình sản xuất HFCS. HFCS được thực hiện bởi quá trình thủy phân hóa học và thủy phân enzyme của amylose và amylopectin trong tinh bột ngô để có siro ngô, chứa chủ yếu là glucose (siro glucose). Sau quá trình đồng phân hóa siro glucose để chuyển thành siro fructose thu được HFCS. Ba loại HFCS phổ biến hiện nay là: - HFCS-90. - HFCS-55. - HFCS-42. Chúng có mối quan hệ là HFCS-90 (90% fructose và glucose 10%) pha trộn với sirô glucose theo tỷ lệ để được HFCS-42 (42% fructose và 58% glucose) và HFCS-55 (55% fructose và glucose 45%). 1.2. Các ưu điểm của đường fructose và HFCS: Fructose còn gọi là đường quả rất phổ biến trong thiên nhiên: có nhiều trong táo, cà chua và chiếm gần một nửa thành phần mật ong. Trong đường cát cũng có fructose nhưng ở dạng liên kết hữu cơ với đường glucose. Đường fuctose có độ ngọt cao hơn đường ăn tới 60-70% và do đó có thể dùng 1 lượng ít hơn mà vẫn đáp ứng được nhu cầu theo “độ ngọt” và do đó lượng calo tiêu thụ sẽ giảm một cách đáng kể. Khác với đường thực phẩm, fructose có thể sử dụng cho những bệnh nhân bị tiểu đường cần ăn kiêng vì sự đồng hóa fructose không phụ thuộc insulin. 6 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS Cả hai HFCS-55 và HFCS-42 có nhiều chức năng nổi trội, nhưng mỗi loại đều có tính chất độc đáo mà làm cho nó hấp dẫn đối với các nhà sản xuất thực phẩm riêng biệt. Bởi vì nó có hàm lượng fructose cao, HFCS-55 có độ ngọt hơn sucrose và do đó được sử dụng rộng rãi như chất tạo ngọt trong kẹo mềm, nước trái cây, và đồ uống có ga. HFCS-42 có độ ngọt nhẹ hơn (tương đương với đường mía) và không che dấu mùi vị tự nhiên của thực phẩm, do đó nó được sử dụng rộng rãi trong các loại trái cây đóng hộp, nước sốt, súp, gia vị, thực phẩm nướng, và nhiều ứng dụng khác trong thực phẩm chế biến. Nó cũng được sử dụng nhiều bởi các từ sữa ngành công nghiệp trong sữa chua, sữa có hương vị, kem, và món tráng miệng đông lạnh khác. Việc sử dụng các HFCS đã tăng mạnh kể từ khi được giới thiệu như là một chất làm ngọt. Mặc dù, sử dụng của nó lên đến đỉnh điểm vào năm 1999, nó là đối thủ sucrose là chính chất tạo ngọt trong thực phẩm chế biến. HFCS có nhiều lợi thế hơn so với sucrose: - Giá thành rẻ hơn gần 1/2. - Nguồn nguyên liệu dồi dào với giá rẻ. - Độ ngọt cao hơn khoảng 60 – 70%. - HFCS là chất lỏng nên dễ vận chuyển và sử dụng trong sản xuất nước giải khát. - HFCS có tính acid nên khả có khả năng bảo quản lâu hơn mà cần ít chất bảo quản. 1.3. Tình hình nghiên cứu và sản xuất HFCS: 1.3.1. Trên thế giới: Quá trình thuỷ phân tinh bột bằng enzyme được bắt đầu trên quy mô công nghiệp từ những năm 1950. Rechard O.Marshall và Earl R.Kooi là những người đầu tiên sản xuất được sirô fructose ngô nồng độ cao vào năm 1957. Đến năm 1960 một khối lượng lớn glucose tinh thể đã được sản xuất và tiêu thụ rộng rãi trên thị trường, còn sirô fructose là một đề tài lớn đang được nghiên cứu. Trên thế giới mới chỉ có Clinton Corn 7 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS processing Co của Mỹ là cơ sở sản xuất sirô fructose trên quy mô công nghiệp. Năm 1967 hàm lượng frutose mới chỉ có 15%, đến năm 1968 thì hàm lượng fructose đạt 42%. Các nhà khoa học Nhật Bản nghiên cứu tinh chế fructose vào năm 1970. Từ đó HFCS được sản xuất với mức độ tăng trưởng rất cao và được ứng dụng rất rộng rãi trong thực phẩm và đồ uống, đặc biệt ở Mỹ trong những năm 1975- 1985. Năm1972 khi enzymee glucose-isomerase sản xuất trên quy mô lớn và được cố định trên một chất mang thì sản lượng sirô fructose tăng lên rất nhanh ở nhiều nơi trên thế giới. Bảng 1: Sản lượng HFCS năm 1988 của các nước trên thế giới(triệu tấn): Hoa Kỳ 4.2 Các nước EU 1-2 Nhật Bản 0.8 Các nước đang phát triển 0.5 Canada 0.3 Các nước Đông Âu 0.2 Như vậy, sản lượng thế giới đã đạt khoảng 8 triệu tấn vào năm 1988 và đến nay thì con số này đã tang rất nhanh. Bảng 2: Sự thay đổi về tiêu thụ đường ở thị trường Mỹ từ 1979 đến 1987 (kg/người/năm): Năm Saccharose Fructose Tổng cộng 1979 41.3 6.99 48.29 1980 39.5 8.6 48.13 1987 30.4 16.34 46.74 Tỷ lệ này đến nay đã khác so với năm 1987. Chính vì vậy mà Hoa Kỳ đã giảm nhập đáng kể đường mía hoặc đường củ cải từ châu Âu và Mỹ La tinh. 8 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS Hình 1: tình hình sử dụng đừng tinh luyện và HFCS trên thế giới (1970-2009). Việc sử dụng 2 loại đường này có sự chuyển biến rõ rêt. Sản lượng HFCS tăng không ngừng, đỉnh điểm là năm 1999 và có lúc ngang bằng với đường tinh luyện vào năm 2002. 1.3.2. Trong nước: Ở Việt Nam hiện nay chưa có nhà máy, công ty nào ngoài Công ty cổ phần Thực phẩm Minh Dương, Hoài Đức, Hà Nội sản xuất được sirô fructose. Trong công nghiệp thực phẩm vẫn phải thường xuyên nhập khẩu fructose, thay thế đường mía để đáp ứng nhu cầu sản xuất trong nước. 1.4. Nguyên liệu sản xuất HFCS: 1.4.1. Ngô: Phần lớn chế độ ăn uống Hoa Kỳ chủ yếu sản xuất từ bốn cây trồng: ngô, lúa mì, đậu tương và lúa gạo. Trong số bốn loại cây trồng, ngô được cho là nổi trội nhất và có lợi nhất cho trang trại canh tác và được trợ cấp cao. Chính phủ Hoa Kỳ nâng ngô để "vua của các loại cây trồng". 9 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS Trên thế giới, ngô là một trong những cây ngũ cốc quan trọng, diện tích đứng thứ 3 sau lúa mì và lúa nước; sản lượng thứ hai và năng suất cao nhất trong các cây ngũ cốc. Năm 1961, diện tích ngô toàn thế giới đạt 105,5 triệu ha, năng suất 19,4 tạ/ha, sản lượng 205 triệu tấn, đến năm 2009, diện tích trồng ngô thế giới đạt khoảng 159,5 triệu ha, năng suất bình quân 51,3 tạ/ha, sản lượng 817,1 triệu tấn. Trong đó Mỹ, Trung Quốc, Braxin là những nước đứng đầu về diện tích và sản lượng. Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và là cây màu quan trọng nhất được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau. Sản xuất ngô cả nước qua các năm không ngừng tăng về diện tích, năng suất, sản lượng: năm 2001 tổng diện tích ngô là 730.000 ha, đến năm 2005 đã tăng trên 1 triệu ha; năm 2010, diện tích ngô cả nước 1126,9 nghìn ha, năng suất 40,9 tạ/ha, sản lượng trên 4,6 triệu tấn. Tuy vậy, cho đến nay sản xuất ngô ở nước ta phát triển chưa tương xứng với tiềm năng, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước, hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu từ trên dới 1 triệu tấn ngô hạt. Bảng 3: Thành phần dinh dưỡng chất khô trong hạt ngô (%): Thành phần Ngô hạt Ngô mảnh Nước 12 11,4 Glucide 72 78,9 Protein 9 8,5 Lipide 4,8 0,8 Bột ngô là một trong những loại chứa nhiều tinh bột nhất trong các loại bột lương thực, phù hợp cho sản xuất siro với hàm lượng đường cao. Tuy nhiên tinh bột trong bột ngô ở trạng thái tương đối phức tạp nên phải trải qua giai đoạn hồ hóa, dịch hóa mới dễ dàng thủy phân triệt để tinh bột. Trong thành phần tinh bột của ngô gồm: 25% amylose (AM) và 75% amylopectin (AP). AM và AP đều là α- polysaccharide và đều do các gốc α- D- glucose cấu tạo nên. AM có trọng lượng phân tử từ 3.10 5 – 10 6 được cấu tạo từ 200- 2000 gốc D 10 [...]... bảo quản của HFCS 3.10 Sản phẩm HFCS: Sản phẩm HFCS thu được: - Trạng thái: Lỏng, đặc sánh, không lẫn tạp chất Màu sắc: Trắng trong đến vàng nhạt Mùi: Thơm đặc trưng của fructose Vị: Ngọt, không có vị lạ 28 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS Thông thường, theo quy trình sản xuất trên, sản phẩm thu được sẽ là HFCS- 42 và HFCS- 90 sau khi làm giàu fructose Để tạo ra sản phẩm HFCS- 55, đáp... Quy trình sản xuất HFCS Quy trình công nghệ sản xuất HFCS: Hạt ngô Ngâm, Xử lý SO2 Nghiền, Tách ép 0,01-0,02% -amylase 0,1-0,2% -amylase Dịch hóa lần 1 105-115oC, pH: 5.5-6.5 Dịch hóa lần 2 (90-95oC) Đồng hóa 55-65oC, pH: 4-4.5 Làm sạch Mg2+ Chất béo, protein Isomer hóa 55-60oC, pH: 7-8 Làm giàu fructose Ion, chất màu Trao đổi ion than hoạt tính Bốc hơi HFCS 19 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản. .. dụng trong công nghệ thực phẩm, phối trộn HFCS- 42 với HFCS- 90 với tỷ lệ 2,7:1 29 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS 4 Các chỉ tiêu áp dụng cho sản phẩm HFCS- 42: 4.1 Chỉ tiêu hóa lý: Bảng 4: chỉ tiêu hóa lý của HFCS- 42 STT 1 2 3 4 5 4.2 Chỉ tiêu Hàm lượng chất khô Hàm lượng fructose Ph dung dịch 5% Hàm lượng tro sulphat Hàm lượng SO2 Đơn vị tính % % % % ppm Mức chất lượng công bố 4-6... 1995, Báo cáo tóm tắt đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp đường Glucose – Fructose từ tinh bột khoai mì bằng phương pháp enzyme”, Thành phố Hồ Chí Minh [3] PGS.TS Ngô Tiến Hiển, 2010, Báo cáo tổng kết khoa học công nghệ dự án sản xuất thử nghiệm dự án: “hoàn thiện công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất sirô fructoza 42% để sử dụng trong công nghiệp thực phẩm”, Hà Nội [4] Eduardo A Borges... các sản phẩm có chứa HFCS nói riêng và các loại đường khác nói chung một cách có khoa học, không nên lạm dụng và nên đọc kỹ thành phần nguyên liệu của chúng 32 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang [1] Quy trình sản xuất HFCS TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Việt Mẫn, 2011, Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [2] PGS.TS Ngô Kế Sương, 1995, Báo cáo tóm tắt đề tài “Nghiên cứu quy trình. .. vệ thực vật và thuốc thú y Mức chất lượng công bố ≤ 0,5 ≤ 0,5 Tuân thủ theo quy định tại quy t định số 46/ 2007/ QĐ- BYT ngày 19/ 12/ 2007 của Bộ Y tế 31 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS KHUYẾN CÁO Trong hơn 20 năm vừa qua, thế giới đã được công nghiệp thực phẩm sử dụng rất rộng rãi trong các sản phẩm của mình để thay thế cho đường mía Một số sản phẩm điển hình như: Coca Cola, Pepsi,... độ màu Sản phẩm sau cô đặc có nồng độ chất khô khoảng 40 o Bx Đánh giá cảm quan chất lượng bán thành phẩm sirô glucose có màu sáng, sánh, không có mùi lạ, có mùi vị ngọt thanh, không có chất lơ lửng, lắng cặn 3.6 Isomer hóa: 25 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS Quá trình isomer hóa sử dụng enzyme cố định Sweetzyme T là chế phẩm glucoizomerase do hãng Novo - Đan Mạch sản xuất Quá trình. .. biến nông sản, thực phẩm Thị trường enzyme toàn cầu đạt khoảng 1,4 tỷ USD năm 1996; 1,6 tỷ USD năm 1997 và tăng từ 6,5- 10 % hàng năm Các enzyme được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và công nghiệp biến tính tinh bột như protease, amylase, lipase, xenlulase chiếm 70 % tổng khối lượng enzyme sử dụng, trong số đó 60 % hiện được sản xuất ở dạng enzyme tái tổ hợp Trong quá trình sản xuất HFCS từ nguyên... thiết bị nghiền dĩa a) Thiết bị nghiền một dĩa b) Thiết bị nghiền hai dĩa 3.2.3 Tách gluten: Quá trình tách gluten cũng chính là quy trình tinh chế sữa tinh bột Trong quá trình này cũng có thể cho thêm một lượng nhỏ H 2SO3 nhằm hạn chế sự phát triển của vi sinh vật 21 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS Sữa tinh bột có nồng độ H 2SO3 khoảng 0.05% (pH= 4.3-4.5) và nhiệt độ 43-52oC thì hầu như... Trong quá trình sản xuất HFCS từ nguyên liệu tinh bột có sử dụng 3 loại enzyme: - α-amylase trong quá trình dịch hoá - glucoamylase trong quá trình đường hoá - glucoisomerase trong quá trình đồng phân hoá để chuyển hoá glucose thành fructose 1.4.2.1 α-amylase: 12 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS Theo danh pháp quốc tế, α- amylase gọi là α- 1,4 glucose-4 glucahydrolase (EC 3.2.1.1), có khả . Sang Quy trình sản xuất HFCS liệu và sản phẩm đồng hành cùng với nhu cầu nghiên cứu và phát triển sản xuất sirô fructose. 5 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS 1. Tổng quan về HFCS: . THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS DANH SÁCH NHÓM 2 GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS MỤC LỤC 3 STT. hoạt tính Bốc hơi HFCS 0,01-0,02% -amylase 0,1-0,2% -amylase Chất béo, protein Ion, chất màu Mg2+ GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Quy trình sản xuất HFCS 2. Quy trình công nghệ sản xuất HFCS: 19 GVHD: