CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT TẠO NGỌT TỪ VI SINH VẬT

MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

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

TIỂU LUẬN
MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
ĐỀ TÀI
CNSX CHẤT TẠO NGỌT TỪ VI SINH VẬT
NHÓM : 18
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG
LỚP: CHIỀU THỨ 5, TIẾT 9-10

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

TPHCM. THÁNG 5/ 2015

Page 1


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

NHÓM:

Page 2


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

MỤC LỤC

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 3


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

I. TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẠO NGỌT
1. Giới thiệu chung
Chất tạo ngọt là phụ gia thực phẩm, được sử dụng khá phổ biến trong công nghệ chế
biến và bảo quản thực phẩm. Chất tạo ngọt có nhiều lại ứng dụng với các cấu trúc và tính
chất hóa học khác nhau.
Đến nay, các nhà khoa học đã tìm thấy hàng trăm chất hóa học có khả năng tạo vị ngọt.
Chúng được chiết tách từ thực vật hoặc được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp. Tuy
nhiên, chỉ vài phụ chất được phép sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Tùy vào quy định
của mỗi quốc gia, mà danh mục chất tạo ngọt cho phép sử dụng có thể khác nhau.
Có nhiều phương pháp phân loại các chất tạo vị ngọt. Các chất tạo vị ngọt có thể chia

thành 2 nhóm: có giá trị dinh dưỡng và không có giá trị dinh dưỡng.
Chất tạo ngọt

Có giá trị dinh dưỡng

Polyol

Glucid

monosaccharide

Disaccharide

Glucose

Saccharose

Fructose

Mantose

Hỗn hợp

Đường
nghịch đảo

Syrup thủy
phân từ tinh
bột
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Galactose

Không có giá trị dinh
dưỡng

Lactose

Mật ong

Đơn giản

Tự nhiên

Hỗn hợp

Xylitol,

Glucose,

Sorbitol,
Maltitol,
Page 4

Suryp
được
hydrogen
hóa,

lactitol

isomalt

Mannitol,

Nhân tạo

Glycyrrhizin,

Saccharine

Stevioside

Aspartame

Thaumatin

sucralose

Monelin

Cyclamate


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

Khi sử dụng chất tạo ngọt, người ta thường quan tâm đến ba khái niệm dưới đây:



Vị ngọt: Vị ngọt của Saccharose được xem là vị ngọt chuẩn. Một số chất ngọt có thể có vị



ngọt pha lẫn (vd: glycyrrhizin có vị ngọt pha lẫn vị cam thảo).
Ngưỡng phát hiện: Nồng độ thấp nhất của dung dịch chất tạo vị ngọt đê người sử dụng có

thể cảm nhận và phát hiện được vị ngọt.
 Độ ngọt tương đối: Thường được so sánh vớ độ ngọt của chất chuẩn – Saccharose. Việc
xác định độ ngọt tương đối được thực hiện bằng cách so sánh tỷ lệ nồng độ chất tạo ngọt cần
tím với chất chuẩn, sao cho vị ngọt của hai dung dịch là tương đương.
Đơn vị đo nồng độ thường dùng là phần trăm khối lượng (W/W) hoặc mol/l.
Khi tiến hành thực nghiệm xác định độ ngọt tương đối, người ta sử dụng dung dịch
chuẩn Saccharose 2.5% hoặc 10% (W/W).
Bảng 1: Phân loại chất tạo ngọt và độ ngọt tương đối của số chất tạo ngọt được sử
dụng trong công nghệ thực phẩm (1989)

Bảng 2: Ngưỡng phát hiện của số chất tạo ngọt được sử dụng trong công nghệ thực
phẩm (Moll,1991)

Như đã biết thì có tới hàng trăm chất hóa học có khả năng tạo vị ngọt. Tuy nhiên, Hôm
nay chúng ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu chất tạo ngọt có tên gọi là xylitol.
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 5


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP

18

NHÓM:

2. Xylitol
Xylitol là một loại đường được sử dụng như một chất làm ngọt. Các tên xuất phát từ
tiếng Hy Lạp: ξύλον, xyl [trên], "gỗ" + hậu tố -itol, được sử dụng để biểu thị rượu
đường. Xylitol được phân loại như một alcohol đa hoặc đường rượu (alditol). Xylitol có
khoảng tạo ngọt như sucrose (đường ăn), với lượng calo ít hơn 33%. Không giống như
các chất ngọt tự nhiên hoặc tổng hợp khác, xylitol là tích cực có lợi cho sức khỏe răng
miệng bằng cách giảm sâu răng (sâu răng) đến một phần ba trong sử dụng thường xuyên
và hữu ích để tái khoáng hóa. Nhiều nghiên cứu sử dụng kính hiển vi điện tử đã chỉ ra
rằng xylitol là có hiệu quả trong việc kích thích tái khoáng hóa ngày càng sâu lớp men
khử khoáng. Fair tìm thấy bằng chứng rằng xylitol (như nhai kẹo cao su, viên ngậm, xịt
mũi, vv) làm giảm tỷ lệ mắc bệnh viêm tai giữa cấp tính ở trẻ em khỏe mạnh.
Xylitol là tự nhiên được tìm thấy ở nồng độ thấp trong các sợi của nhiều loại trái cây
và rau quả, và có thể được chiết xuất từ hoa quả khác nhau, yến mạch, và nấm, cũng như
chất xơ như vỏ ngô và mía bã mía, và bạch dương. Tuy nhiên, bắt đầu sản xuất công
nghiệp từ xylan (một hemicellulose) chiết xuất từ các loại gỗ cứng hoặc lõi ngô, được
thủy phân thành xylose và xúc tác hydro hóa thành xylitol. Một nghiên cứu ở chuột cho
thấy rằng xylitol đã giảm hoặc tác dụng phụ không tồn tại so với các chất làm ngọt nhân
tạo khác, và giá trị calo thấp và cariogenicity hơn sucrose.

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 6


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

Hình 1: Cơ chế hình thành xylitol từ Xylose

Tính chất vật lý:
•
•
•
•
•
•

Khối lượng phân tử:152
Hình dạng : màu trắng, bột tinh thể
Không mùi
Điểm sôi : 1260C(760mmHg)
Điểm nóng chảy : 92 – 960C ± 5
Độ hoàn tan ở 200C : 169g/100g nước, khó tan trong etanol, metanol.
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 7


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18
•
•
•

NHÓM:

pH trong nước : 5 -7
Nhiệt hòa tan : -34.8cal/g
Năng lượng : 4.06cal/g
3. Nguyên liệu:
Bã mía: Phế phẩm của các nhà máy đường.
Thành phần bã mía :

•
•

Cellulose : 39.2 %
Hemicellulose : 19.7%

•
•

Ligin : 17.8%
Protein :1.5%

a. Hemixenluloze
-

hemixenluloze thuộc nhóm phoysaccarit phi xenluloza
hemixenluloze là hỗn hợp của một số loại pholysaccarit. khi thủy phân chủ yếu tạo ra một

-

số đồng phân lập thể thuộc heoza.

hemixenluloze gồm các pholysaccarit mà mạch phân tử có thể là homopolyme hoặc

-

opolyme.
Các đơn vị mắt xích của các phoysaccarit hemixenluloza thường là vòng anhydro của các

-

saccarit như D-xyloza, L-arabubiza
Trong thành phần của một số phoysaccarit hemixenluloza còn liên kết với nhóm axetyl làm
cho thành phần của hemizenluloza trở nên phức tạp hơn.

b. Lingin
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 8


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

Lingin là hợp chất cao phân tử có hoạt tính thơm. Bộ khung của đơn vị mắt xích lignin
là phenyl propan.
Các nhóm chức có ảnh hưởng lớn nhất đến tính chất của lignin là nhóm hydroxyl
phenol, nhóm hydroxyl rượu benzolic và nhóm cacbonyl.
Bảng 1: Bảng số lượng các nhóm chức của lingnin
(tính theo đơn 100 đơn vị phenylpropan)

Nhóm chức
Mexytol
Hydroxyl phenol ( tự do)

139 – 158
3 - 13

Bảng 2: Thành phần gỗ brich thuỷ phân
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 9


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

Componnent

Concentration

Xylose
Glucose
Rhamnose
Mannose
Glactose
Arabinose

110.0

3.1
3.5
3.4
1.5
1.6

Bảng 3: Thành phần hoá học của bắp
Hydrosale
Com Fiber

Xylose Glucose Arabinose Galactose Mannose
Reference
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
17
37
11
4
Saha & Bothast (1999)
30 – 41 25 – 38
21 -28
4–6
Hespell (1998)
20
20
10
Loathers (1996)

20
16
11
2
Dien (1999)

4. Môi trường
Thành phần môi trường cần cho lên men.
•
•
•

Xylose : 5-15g/l
Glucose :0.5-2g/l
Dịch chiết nấm men :0.2-2g/l

-

5. Thực hiện:
Xylose, glucose được pha với thành phần thích hợp, bổ sung MgSO4 .
Tiệt trùng:

•
•
•

(NH4)2SO4 : 0.2-2 mg/l
KH2PO4 : 0.2-2 mg/l
MgSO4 : 0.02-0.1mg/l 8

•

-

a.

•

Điều kiện : 121oC , áp suất 1.5atm ,thời gian 15 phút .

•

Thiết bị : autoclave

Bổ sung dịch chiết nấm men và các khoáng còn lại .
Chỉnh ph = 4.5-5.5.
• 6. Vi sinh vật:
•
6.1. Candida Tropicalis
Đặc điểm:
• Chủng: Nấm
• Ngành: Ascomycota

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 10


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

• Lớp : Saccharomycetes
• Bộ: Saccharomycetales
• Họ: Saccharomycetaceae
• Giống:Candida
• Loài: C.tropicalis
•

Candida Tropicalis là một loại nấm men có hình tròn hoặc bầu dục, kích thước

khoảng .0-5.5 x 4.0-9.0 um.
•
•
b.

Tính chất:
•

Nguồn Cacbon: Xylose, Glucose; Maltose; Galactose;

•

Nguồn Nitơ: Muối amoni

•

Nhiệt độ tối thích: 300C

•

pH: 4.1 - 5.3

•

Nhu cầu oxi: Vi sinh vật kỵ khí tuỳ tiện
Hình thức sinh sản: Sinh sản hữu tính

•

6.2. Candida guilliermondii
Đặc điểm:
• Chủng: Nấm
• Ngành: Ascomycota
• Lớp : Saccharomycetes
• Bộ: Saccharomycetales
• Họ: Saccharomycetaceae
• Giống: Pichia
• Loài: P. guilliermondii
•

a.

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 11


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP

18
•

NHÓM:

Candida guilliermondii là một loại nấm men có hình tròn hoặc bầu dục, kích thước

khoảng . 2.0-4.0 x 3.0-6.5um.
b. Tính chất:
•

Nguồn Cacbon: Xylose, Glucose; Sucrose

•

Nguồn Nitơ: Muối amoni

•

Nhiệt độ tối thích: 300C

•

pH: 3.5 -7

•

Nhu cầu oxi: Vi sinh vật kỵ khí tuỳ tiện

•

Hình thức sinh sản: Sinh sản hữu tính
•

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 12


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

•

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 13


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

II. Quy trình lên men sản
xuất xylitol.
•
o A. Quá trình trích ly xylose

• 1. Xay
• Mục đích : tác động cơ học giảm khích thước nguyên liệu (kích thước tối đa là dài

1.5cm), chuẩn bị cho quá trình thủy phân.
• Thiết bị sử dụng: Máy xay bã
•

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 14


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

•

• 2. Rửa:
• Mục đích: loại bỏ các thành phần khoáng không tan ( đất, cát, kim loại...)
• 3. Sấy
• Mục đích: giảm thành phần ẩm xuống 10% và thành phần tro duy trì ổn định ở mức

tối đa là 1%.
• Phương pháp thực hiện: sấy tự nhiên (phơi dưới ánh nắng mặt trời).

• 4. Phối trộn:
• Mục đích: chuẩn bị cho quá trình thủy phân.
• Phương pháp thực hiện: Dung dịch axid clohidric (hoặc axid sulfuric) và bã mía

được phối trộn theo tỉ lệ HC1: bã mía khô là 10:1. Hổn hợp được trộn kĩ trong thùng quay
và được chuyển qua thiết bị trao đổi nhiệt.
• 5. Gia nhiệt:
• Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình thủy phân.Quá trình này là quá trình tiền thủy

phân thành phần hemixellulose trong bã mía.
• Phương pháp thực hiện: Dịch axid và bã mía được gia nhiệt lên 100-125 0C trong 40-

75 phút.
• Thiết bị: thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vỏ áo.

• 6. Thủy phân:
• Mục đích: dưới tác dụng axit các polysaccharide sẽ thủy phân thành monosaccharide.

Trong đó, hemicellulose thủy phân thành xylose .
• Thực hiện : Bán thành phẩm từ thiết bị trao đổi nhiệt ( hỗn hợp bã mía và dịch axid)

được thủy phân thực hiện bằng nồi inox, ở đây, gia nhiệt bằng cách sục hơi nóng trực tiếp.
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 15


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

Nhiệt độ được kiểm soát tương đối bằng cách điều chỉnh áp suất của nồi hơi trong quá trình

thủy phân.
• Đối với phương pháp thủy phân lignocellulose bằng các tác nhân hóa học, người ta

thường dùng các acid như H2SO4, HCl hoặc các kiềm như NaOH có điều kiện nhiệt độ và áp
suất cao để phân cắt các thành phần polyme có trong lignocellulose thành các đường và các
oligosacchride. Trong các loại tác nhân trên thì H2SO4 được ưa dùng hơn cả vì phương pháp
tiến hành đơn giản và hiệu quả cao. Điều kiện thủy phân thường dùng là: nồng độ acid từ
0,25-12%, nhiệt độ từ 100-1250C trong thời gian 40-75 phút.
• Năm 1973, người Đức đã xây dựng và đưa vào hoạt động một số nhà máy sản xuất
cồn theo công nghệ thủy phân bằng acid đặc sử dụng acid clohydric. Vào năm 1948, người
Nhật đã phát triển cộng nghệ sử dụng acid sulfuric đặc và sản xuất ở quy mô thượng mại.
Công nghệ thủy phân bằng acid đặc được tiếp tục phát tiển dưới sự tài trợ của Bộ Nông
Nghiệp Hoa Kỳ trong những năm thập niên 1940 và 1980.

• Thiết bị thủy phân

• 7. Lọc:
• Mục đích: thu dịch lọc chứa xylose.
• Phương pháp thực hiện: sau khi thủy phân, dịch thủy phân được điều chỉnh về pH 4,5

bằng Ca(OH)2 , sau đó hỗn hợp được lọc lấy phần lỏng,quá trình này trích ly hoàn toàn
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 16


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

thành phần xylose của bã mía. Sản phấm thủy phân được thu chứa khoảng 17-20 %
xylose.
o B. Quá trình trình sản xuất xylitol
 1. Nhân giống
• Mục đích : tạo giống cho sản xuất từ giống gốc.
• Thực hiện : Phục hồi giống nuôi trong môi trường thạch nghiêng (40g/l malt ,15g/l

agar) ủ ở nhiệt độ 300C cho đến khi tạo bào tử . Chuẩn bị môi trường lên men và cấy giống
theo các cấp cho đến khi đủ canh trường để lên men cho sản xuất.
 2. Lên men
• Mục đích : Quá trình trao đổi chất của vsv sẽ tăng sinh khối và sản phẩm (Xylitol)
• Thực hiên : môi trường sẽ được bơm vào thiết bị lên men ,tiếp theo giống được cho

vào. Oxy được bơm liên tục trong quá trình lên men.
• Thông số công nghệ :
• - Nhiệt độ lên men : 28 - 320C, Ph = 4.5 - 5.5
• - Thời gian lên men : kết thúc khi xylose được sử dụng hoàn toàn ( 48h).
• - Tốc độ cánh khuấy :300-600rpm
• - Tốc độ oxy : hòa tan ở trong môi trường 0.1-5% của kk bão hòa.
• Tiến hành bổ sung môi trường
• - Bắt đầu bổ sung môi trường khi hàm lượng xylose còn khoảng 3-6 %
• - Môi trường bổ sung : 1lit chứa 700g xylose và 100g glucozo , ngoài ra còn các chất

dinh dưỡng.

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 17

MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

• - Tốc độ bổ sung :6.04g/l h Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

•

Hàm lượng glucose trong môi trường nuôi cấy

•

- Glucose nguồn dinh dưỡng ,giúp vi sinh vật tăng sinh khối .Sinh khối nhiều làm

tăng sản phẩm .
•

- Sự tạo thành ethanol trong quá trình trao đổi chất ,gây ức chế tế bào hoặc ức chế

sản xuất sản phẩm .
•

Vậy cần có hàm lượng đường tối ưu .
• Hàm lượng oxy và thế oxy hóa khử :
• - Hàm lượng oxy thay đổi thế oxy hóa khử thay đổi
• - Ảnh hưởng lên hiệu suất tạo sản phẩm (Xylitol).
• - Ảnh hưởng lên hiệu suất tạo ethanol .

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 18


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

• Điểm oxy hóa khử tối ưu là :-100mv .Để điều khiển thông số này ta dùng một cảm

ứng thế oxy hóa , cảm biến sẽ thu nhận tín hiệu gửi về bộ phân điều khiển ,từ đó điều chỉnh
vận tốc oxy phù hợp .
•

T
hi

ết

bị

lên men bao gồm :
• - Thùng lên men : Môi trường được bơm vào thùng lên men từ thùng chứa môi

trường
• - Trên nắp thùng có gắn cánh khuấy và động cơ khuấy .
• - Thùng giống : chứa canh trường nấm men
• - Thùng môi trường : chứa môi trương lên men ,

• - Bộ chỉnh Ph : gồm 2 bình axit ,bazo.Bộ cảm biến Ph sẽ cho biết sự biến đổi của ph

trong tiến trình lên men , và gửi tín hiệu lên bộ điểu khiển để chỉnh ph cho thich hợp.
• - Bộ điều chỉnh nhiệt độ : 1binh nóng ,1 bình lạnh , điều khiển giống bộ điều chỉnh

ph .
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 19


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

• -Hệ thống cung cấp oxy : gồm thiết bị lọc không khí (đảm không khí luôn sạch ,nếu

không môi trường lên men sẽ bị nhiễm),hệ thống bơm khí vào thùng từ dưới lên.
• - Dịch sau lên men sẽ được bơm ra thiết bị chiết tách .
• * Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình lên men xylitol nhờ vi sinh vật:
• Nồng độ xylose:
•

Nồng độ xylose trong dịch men ban đầu có thể ảnh hưởng đến hàm lượng

xylitol được tạo thành và hiệu xuất chuyển hóa xylose thành xylitol của vi sinh vật. Tùy
thuộc vào chủng và điều kiện nuôi cấy mà hàm lượng xylose tối ưu là khác nhau. Việ tìm ra
nồng độ xylose tối ứu trong lên men là một trong những khâu quan trọng ảnh hưởng đến
hiệu suất chuyển hóa. Horitse và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ

xylose lên quá trình tạo ra xylitol của vi sinh vật ở các nồng độ khác nhau từ 100g/l đến
300g/l/ kết quả đã tìm được nồng độ tối ưu của xylose đối với Candide tropicalis là 172 g/l,
còn đối với C.guilliermondii là 15-60 g/l.
•
Các loại đường khác nhau:
• Ngoài xylose, nồng độ các loại đường khác cũng có ảnh hưởng đến hiệu suất và nồng
độ xylitol được tạo thành trong canh trường. Yahashi và cộng sự đã tiến hành bổ sung Dglucose vào môi trường len men xylitol đối với chủng C.tropicalis. D-glucose được sử dụng
nhanh hơn so với D-xylose trong pha sinh trưởng của tế bào. Kết quả là việc thêm glucose
vào môi trường lên men đã làm cho hiệu suất chuyển hóa xylitol của chúng tăng lên 1,2-1,3
lền so với không bổ sung glucose.Sau 32h lên men người ta đã thu hồi được 104,5 g/l xylitol
với hiệu suất chuyển hóa là 0,82g/l. Tuy nhiên, đối với các chủng giống khác nhau thì hiệu
suất ảnh hưởng của glucose cũng khác nhau. Đối với chủng C.guilliermondii thì thêm
glucose vào môi trường lên men đã làm giảm hiệu suất tạo thành xylitol từ 0,66g/g xuống
còn 00,45g/g. Như vậy việc nghiên cứu ảnh hưởng của các loại đường khác đối với từng vi
sinh vật được sử dụng là cần thiết để có thể đặt được hiệu suất chuyển hóa tối ưu.
• Điều kiện nuôi cấy
• Điều kiện nuôi cấy và lên men như độ tuổi của giống, tỉ lệ tiếp giống, thành phần
môi trường, thời gian, nhiệt độ lên men, mức độ sục khí cũng như pH của môi trường có
ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất tạo thành xylitol. Felipe và cộng sự đã tiến hành nghiên
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 20


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

cứu ảnh hưởng của các điều kiện nuôi cấy đối với chủng C.guilliermondii. Nồng độ xylose

trong dịch lên men thay đổi từ 37,6-74,3g/l, tỉ lệ tiếp giống 0,1-6g/l và độ tuồi của giống
thay đồi từ 16-48h. Với nồng độ xylose ban đầu là 54,5g/l và tỉ lệ tiếp giống là 3,0g/l, hiệu
suất xylitol tối đa thu được là 0,74 g/g với năng suất 0,75 g/l/h.
• Nồng độ oxy trong môi trường cũng có ảnh hưởng đảng kể lên quá trình lên men của
D-xylose bởi nấm men. Mỗi một vi sinh vật sẽ có nồng độ oxi mà tại đó hiệu suất tạo xylitol
là cao nhất ( C.boidinii ở nồng độ oxi là 14mM/l/h tạo ra hiệu suất xylitol cao nhất 0,48g/g
theo những điều kiện nghiên cứu của Vandeska và cộng sự).
• Các chất ức chế
•
Quá trình len men xylitol thường lấy nguyên liệu từ dịch thủy phân
hemicellulose . Quá trình thủy phân các nguyên liệu lignocellulose thường tạo ra các sản
phẩm phụ như acid acetic, furfural, 5-hydroxymethylfurfural và các sản phẩm phụ khác
được tạo ra do quá trình phân giải lignin. Các sản phẩm phụ này có tính độc với nhiều loại
vi sinh vật và có ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên men cũng như hiệu xuất chuyển hóa
xylitol từ xylose của vi sinh vật. Để giảm thiểu tác dụng độc của các hợp chất này người ta
đã tiến hành nhiều phương pháp khử độc khác nhau như acid hóa, trung hòa, cho bay hơi,
xử lý trao đổi ion và hấp thu bằng than hoạt tính. Phương pháp hấp thu bằng than hoạt tính
thường dùng và mang lại hiệu quả rõ rệt. Để đạt được hiệu quả cao trong quá trình lên men,
ngoài các phương pháp khử độc,, việc thích nghi các chủng giúp chúng làm quen với các
chất độc có trong dịch thủy phân ở nồng độ cao cũng là phương pháp thường được áp dụng
để làm tăng hiệu suất chuyển hóa tạo thành xylitol từ dịch thủy phân các nguyên liệu giàu
hemicellulose.
3. Lọc- khử khoáng
• - Dịch sau lên men: sinh khối (nấm men ), đường sót (D-xylose), Xylitol , và một số


chất khác .
• - Mục đích : tách sinh khối nấm men và cặn nhằm thu dịch trong chứa Xilytol.
• - Thực hiện : dịch sau lên men được bơm qua thiết bị lọc khung bản .Sinh khối và

cặn được giữ lại trên màng , ta thu được dịch trong .
• - Thiết bị lọc khung bản
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 21


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

• Dịch trong thu được sẽ qua quá trình khử khoáng Phương pháp : trao đổi ion
• Sơ đồ hệ thống trao đổi ion

•



4. Cô đặc chân không
• -Mục đích : bốc hơi

nước giảm hàm ẩm , tăng
nồng độ đường .Ngoài ra
còn làm mất một số chất
bay hơi .
• -Thực hiên : dịch

trong thu được bơm vào
thiết bị cô đặc , điều kiện

làm việc áp suất thấp ,
nhiệt độ thấp ( 50oc - 700C)
nhằm tránh các phản ứng
làm biến đổi đường ở nhiệt
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 22


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

độ cao cô đặc dịch đường thành dạng siro với nồng độ đường 55-60% syro xylitol có màu
vàng nhạt với vị ngọt đặc trưng.
• -Thiết bị : thiết bị cô đặc chân không .

5. Loại D-Xylulose



• D-Xylulose là đường sót trong quá trình lên men , loại Xylulose nâng cao độ tinh

khiết cho Xylitol .
• Thực hiện : Thực hiên phương pháp trao đổi ion. Dùng nhựa trao đổi ion sẽ hấp phụ

Xylulose mạnh .
• Thiết bị : ion exchange resin Amberlite IRA 400

6. Trích ly và kết tinh



• Mục đích : thu xylitol.
• Thực hiện : Cồn nóng được dùng làm dung môi trích ly. Xylitol sẽ hòa tan trong

cồn nóng. Sau đó hạ nhiệt độ tới -15 oC – (-200C), các tinh thể Xylitol bắt đầu kết tinh ,lọc
thu kết tủa (thu sản phẩm). Lấy tinh thể hòa tan vào cồn nóng trở lại , sau đó tái kết tinh
để thu được sản phẩm bảo đảm tinh khiết . Tinh thể có thể thu hồi và cho sản phẩm
xylitol tinh thể thô với độ tinh khiết trên 95%. Sản phẩm có vị ngọt mát và không có mùi
vị lạ.
•
• Ly tâm thu hồi tinh thể, rửa tinh thể và sấy khô: Tuy nhiên, hình thức cảm quan

của sản phẩm không thật tốt, sản phẩm khó có thể sấy hoàn toàn (do một lượng nhỏ một
chưa được kết tinh). Để có sản phẩm với độ tinh khiết cao hơn, sau khi kết tinh, tinh thể
xylitol được thu hồi bằng cách ly tâm, rửa sạch bằng nước lạnh và sấy khô. Phần nước
rửa có thể được thu hồi, bổ sung vào mẻ sau và kết tinh lại. Xylitol tinh khiết sau khi sấy
khô được phân tích cảm quan, hàm lượng xylitol và chỉ tiêu vi sinh vật.

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Page 23


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

NHÓM:

• III. ỨNG DỤNG CỦA XYLITOL TRONG CNTP
o

1. Sản phẩm:
Xylitol đã được sử dụng trong một loạt các sản phẩm. Xylitol sử dụng như một phụ gia

•

thực phẩm trong ngành công nghiệp, trong ngành công nghiệp dược phẩm, y tế thực phẩm, nước
giải khát các ngành công nghiệp, bánh ngọt, chất tạo ngọt.
o

2. Xylitol trong các sản phẩm thực phẩm.
Dùng xylitol để cải thiện chất lượng cá đông lạnh và các sản phẩm từ thịt bằng cách:Khi

•

sản xuất cho thêm trộn chung đường xylitol. Nó ngăn chặn sự biến tính của quá trình đông lạnh và
duy trì màu sắc của sản phẩm.
Xylitol đã được áp dụng cho các thực phẩm dựa trên sản phẩm mật ong có hương vị làm

•

cho sản phẩm có độ tinh khuyết cao hơn nâng cao chất lượng nếu cho thêm môt ít calorie và chứa ít
calorie polysaccharides như và một polyol (sorbitol, maltitol, Xylitol ).
Việc sử dụng Xylitol trong kẹo cao su (chewing gum) cho các vấn đề vệ sinh răng miệng

•

và điều trị các bệnh răng miêng. Kẹo cao su được sản xuất bằng cách pha trộn chất diệt khuẩn, bột
đường, kẹo cao su và một cơ sở sẵn nước nóng . Nó cũng có thể chứa các thành phần khác chẳng
hạn như chất làm mền và mùi thơm. Các chất diệt khuẩn được lựa chọn từ chất sát trùng và một
loại muối của axit citric , muối flouride và Ribavirin.
•

Giúp giảm cân (weight loss). Vì các chất tạo ngọt rất ít hoặc không góp phần tạo năng

lượng nên chúng được dùng với mục đích “ăn kiêng” giúp giảm lương calorie trong khẩu
phần ăn (caloric intake). Ví dụ, với những ai ưa thích nước ngọt mà sợ “mập” thì cứ nhắm
mấy sản phẩm soda có in “diet” trên bao bì mà “làm tới”.
•

Sản phẩm cho người tiểu đường: giúp những người mắc bệnh này hạn chế sử dụng nhiều

đường nhưng không làm thay đổi vị ngọt trong thức ăn/uống.
•
•

3. Chỉ tiêu chất lượng.

-

Màu: Trắng.

-

Độ ẩm: <0.2%

xylitol: >= 98.5%

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

Hàm lượng

Page 24

0.05%

Đường khử:


MÔN: ỨNG DỤNG CNSH TRONG CNTP
18

-

NHÓM:

pH: 5 – 7

-

Tro: <= 0.1%

<=0.3ppm. Cl- : <=

không

Kim loại nặng:

40ppm

-

Chì:

<= 0.1ppm

-

-

50ppm

As: <=0.5ppm

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

SO42- : <=

Page 25

-

không

Coliform:

Salmonella: