thiet bi phan chia pha long va pha ran

THIẾT BỊ PHÂN CHIA PHA LỎNG VÀ PHA RẮN
I.ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong các xí nghiệp vi sinh thường xảy ra các quá trình tạo nhũ tương
các hạt mịn có kích thước khoảng 0,5µm, các chất vẩn đục 0,1 – 0,5µm,
các dung dịch keo nhỏ hơn 0,1µm và trong các giai đoạn chuẩn bị môi
trường dinh dưỡng và các loại muối, cấy vi sinh vật và các sản phẩm
tổng hợp vi sinh, hình thành và làm sạch nước thải thường tạo ra dung
dịch huyền phù. Đây là các hệ dị thể cần được phân tách để thu được các
sản phẩm hay các bán thành phẩm phục vụ cho các công đoạn tiếp theo
trong qui trình sản xuất
Trong công nghiệp vi sinh, các máy dùng để phân chia các hệ
không đồng nhất trong trường ly tâm được gọi là máy ly tâm và máy
phân ly. Khác với máy ly tâm, máy phân ly có yếu tố phân ly cao, bề
mặt kết tủa phát triển, mức độ phân chia các hệ phân tán cao nên năng
suất rất lớn đến 300 m3/h.
Ta biết, nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất các sản phẩm của các chất
hoạt hóa sinh học là quá trình tinh vi và phức tạp.Để thu nhận các sản
phẩm tổng hợp vi sinh phần lớn được tiến hành trong các điều kiện tiệt
trùng vì thế trong các nhà máy vi sinh người ta thường sử dụng máy phân
ly vi khuẩn với tốc độ cao, máy phân ly để tách các huyền phù lơ lửng
Theo mục đích công nghệ, các máy phân ly chất lỏng theo phương
pháp ly tâm được chia ra làm năm nhóm:
- Các máy phân ly để tách hai chất lỏng không hoà tan với nhau
(ví dụ nước và parafin) đồng thời loại cấu tử lơ lửng khỏi chất lỏng;
- Bộ lọc để loại các cấu tử lơ lửng (các tế bào của huyền phù vi
sinh) khỏi chất lỏng;
- Bộ lọc - bộ phân chia được hoạt động chủ yếu phụ thuộc vào sự
lắp ráp rôto;
- Máy cô đặc để tăng nồng độ các cấu tử lơ lửng hay các cấu tử
keo của huyền phù vi sinh, đồng thời với việc phân chia sản phẩm trong
trường hợp nhũ tương;

-Máy phân cấp để phân loại các cấu tử lơ lửng của huyền phù theo
kích thước hay theo tỷ trọng các hạt.
Theo phương pháp thải chất lắng từ rôto, các máy phân ly
được chia ra loại máy phân ly tháo bằng xung động ly tâm (tự
tháo liệu), loại máy phân ly tháo bằng ly tâm liên tục (có ống
thổi thẳng) và loại máy phân ly tháo cặn bằng phương pháp thủ
công khi dừng rôto.


Năng suất của máy phân ly phụ thuộc vào các tính chất hoá lý
của vật liệu gia công, cũng như vào mức độ cô đặc được yêu cầu.
II. NỘI DUNG:
Dưới đây là một số máy phân ly thường được sử dụng:
1. Máy phân ly - máy làm lắng trong
Máy phân ly làm lắng dạng đĩa được sử dụng trong công nghệ vi
sinh để làm trong chất lỏng và tách các hợp chất của các chất lỏng hay
của các huyền phù.
Thuộc loại này bao gồm các máy phân ly kín dạng ĂÝ-Â, ÔỊ-, ĂÝ
có bộ tháo cặn bằng xung động ly tâm.
Máy phân ly dạng ĂÝ-Â


Hình 11.6. Máy phân ly dạngĂÝ-Â:
1,6- Các nút; 2- Khung máy; 3- Bộ chỉ mức dầu; 4- Trục ngang; 5Tốc kế vòng; 7- Thuỷ trạm; 8- Âu; 9- Thùng thu nhận; 10- Van; 11Vỏ trống quay; 12- Đáy trống;
13; Pittông; 14- Bộ giữ đĩa; 15- Đĩa; 16- Nắp trống; 17- Đĩa áp
lực; 18- Cơ cấu nhận và tháo; 19- Ống trung tâm; 20,21- Các vòng
căng; 22- Thùng chứa bùn; 23- Khoảng không gian chứa bùn; 24Ổ trục trên; 25- Lò xo trục trên; 26- Trục đứng;27 – Gối tựa
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
Cấu tạo:
Máy phân ly dạng ĂÝ-Â gồm khung máy 2 có cơ cấu dẫn động ,

nhờ cơ cấu này truyền động mà trục đứng 26 quay làm trống quay. Để
cho máy phân ly hoạt động ổn định thì động cơ được nối với trục ngang
4 qua khớp nối, do đó những biến đổi đáng kể của momen xoắn bị triệt
tiêu. Khớp ly hợp ma sát bảo đảm cho truyền động quay không đổi và
nhịp nhàng.
Trống quay là bộ phận hoạt động cơ bản, dưới tác động của lực ly
tâm trong không gian giữa các đĩa xảy ra hiện tượng tách các hạt lơ lửng
từ chất lỏng canh trường. Đường kính trống quay 600mm , khe hgowr
giữa các van 0.5mm, số vòng quay của trống 5000 vòng/phút.
Trong vỏ trống quay 11 được lắp bộ giữ đĩa 14 giúp cố định vị trí
giữa các đĩa khi quay, có bộ đĩa hình nón cụt 15 trên mỗi đĩa có các lỗ
,tập hợp các lỗ này lại sẽ tạo thành đường ống dọc dẫn chất lỏng đẫ
được làm trong vào đĩa áp lực 17 để đưa ra ngoài. Trong vỏ trống còn có
pittong 13 có tác dụng là khi các hạt sinh khối lớn đã được tách ra vào
khoảng không gian chứa bùn 23 của trống quá nhiều thì pittong sẽ
chuyển động làm mở các lỗ trên trống và chất rắn sẽ được đưa vào
thùng chứa bùn 22.
Máy còn có cơ cấu nhận và tháo 18. Bên trong vỏ máy phân ly còn
có tốc kế vòng 5, bộ hãm và thủy trạm 7. Thủy trạm được đặt trong âu 8
để điều khiển đóng, tháo trống quay và mở các van. Âu 8 ở phần trên
của vỏ được lắp thêm hai đoạn ống để nạp và tháo chất lỏng lạnh trong
quá trình phân ly. Bên trong máy phân ly có thùng 9 để chứa chất lỏng
giữa các đĩa, chất lỏng này được tháo ra nhờ van 10.
Ngoài các bộ phận chính trên máy còn có các bộ phận hỗ trợ khác
như:
1,6 – các nút
3 – bộ chỉ mức dầu
12 – đáy trống
16 – nắp trống
20,21 – các vòng căng

24 - ổ trục trên
25 – lò xo trục trên


27 – gối tựa
Nguyên tắc hoạt động :
Chất lỏng canh trường theo ống nạp trung tâm 19 vào khoang
trong của bộ giữ đĩa, sau đó vào khoảng không gian chứa bùn 23 của
trống , dâng lên vào khoảng không gian giữa các đĩa lúc này trống đang
quay tạo ra lực ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm, những hạt nặng
và lớn nhất của sinh khối bị bắn tới ngoại vi của trống, còn chất lỏng
có các hạt sinh khối nhỏ hơn thì vào túi của các đĩa hình nón cụt.
Quá trình phân ly để tách 2 pha lỏng và pha rắn được thực hiện
một cách triệt để nhờ vào độ mỏng của lớp và tính phân tầng của dòng
chảy sẽ bảo đảm tách những hạt sinh khối nhỏ nhất trong không gian
giữa các đĩa ở trên bề mặt trong của các đĩa.
Chất lỏng đã được làm trong nhẹ hơn chuyển động chảy ngược
lên theo các rãnh ngoài của bộ giữ đĩa vào khoang của đĩa áp lực 17.
Tại đây đĩa sẽ tạo áp lực đẩy chất lỏng ra ngoài .Còn các hạt sinh khối
đã được tách ra chuyển xuống theo bề mặt các đĩa đến mép đĩa (do
góc nghiêng của đĩa hình nón lớn hơn góc rơi tự do của các hạt rắn ) rồi
vào khoảng không chứa bùn. Khi khoảng không chứa bùn đã đầy thì
ngừng nạp canh trường chất lỏng và nhờ hai cơ cấu van rót mà chất
lỏng đã được làm trong từ khoảng không giữa các đĩa vào thùng chứa
9. Nhờ cơ cấu tháo mà sinh khối được đẩy vào thùng chứa bùn 22. Sau
khi ngừng nạp nước đệm vào khoang trên pittông, đóng kín trống quay
và chu kỳ công nghệ được lặp lại.
Để bít kín khoảng không gian chứa bùn trong máy phân ly kiểu
ly tâm có bộ tháo cặn bằng xung động cần phải tạo độ chênh lệch áp
suất giữa chất lỏng bên trong trống và áp suất của phần tử đưa vào bề

mặt kín. Để thực hiện được điều đó có thể sử dụng chất đệm phụ,
không khí, cũng có thể là lò xo hay các phần tử đàn hồi khác.
Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm:
- Mức độ phân ly cao, quá trình tách triệt để hơn máy ly tâm.
- Thể tích thùng lớn.
Nhược điểm:
- Cấu tạo phức tạp, nhiều bộ phận cồng kềnh
- Gia công khó khi cần chế tạo bằng vật liệu chống ăn mòn
Ứng dụng:
- Để phân ly huyền phù mịn và dung dịch keo
- Phân riêng nhũ tương ,chẳng hạn như: tách bơ trong sữa
- Tinh luyện dầu thực vật và lắng trong các chất béo
2. Các máy phân ly có bộ tháo cặn liên tục bằng ly tâm


Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:

1- Khung máy ; 2 – Trống quay ; 3 - Ống tháo chất lỏng và xử lý ;
4 – Bộ phận chứa chất cô nấm men
Cấu tạo:

Máy phân ly gồm khung 1 với cơ cấu dẫn động, sự truyền
động của máy phân ly được thực hiện từ động cơ riêng biệt qua khớp
nối ly hợp ma sát và bộ truyền trục vít bánh vít với tốc độ cao. Trống
quay 2 được lắp đặt tự do trên trục con và được lắp vào các rãnh xẻ
của trục bằng thanh giằng, nhờ đó đảm bảo việc tự điều chỉnh tâm của
trống quay. Bên trong trống được lắp các đĩa hình nón và trục, các đĩa

hình nón có các gờ trên bề mặt ngoài, nhờ các gờ mà các đĩa chuyển
động được, khoảng cách giữa các đĩa bằng 0,8 mm. Gia cố các túi
trong ống quay nằm trong bộ giữ đĩa. Ở phần dưới của máy theo
vòng tròn phân bổ các rãnh xuyên qua được đặt các ống tháo chất cô
nấm men. Đoạn ống 3 để tháo chất lỏng canh đã được làm trong và còn
có bộ phận chứa chất cô nấm men 4.
Nguyên tắc hoạt động:
Huyền phù nấm men được nạp qua ống phân phối vào khoang
trong của bộ giữ đĩa, tại đây nhờ các gờ trên đĩa mà chuyển động quay
được truyền đến. Huyền phù chảy qua giữa bộ giữ đĩa và đáy trống.
Dưới tác dụng của lực ly tâm các tế bào nấm men lớn hơn sẽ bắn ra
ngoại vi của trống quay. Huyền phù từ khoang chứa nấm men vào túi
của các đĩa hình nón và trong chế độ chảy tầng thì bị tràn ra thành lớp
mỏng đều nhau. Dưới tác động của lực ly tâm các tế bào nấm men khi
có tỷ trọng so với pha lỏng, lắng trên bề mặt trong của các đĩa và được
chuyển đảo theo bề mặt vào không gian chứa bùn của trống. Chất cô
nấm men qua miệng phun ngoài vào thùng chứa 4. Chất lỏng được phân
ly khi qua túi của các đĩa sẽ chuyển động ngược lên dọc theo bề mặt
ngoài của bộ giữ đĩa rồi vào khoang của đĩa áp lực, nhờ đĩa này tạo ra
áp lực đảy chất lỏng ra ngoài qua ống tháo chất lỏng 3.
Có thể điều chỉnh nồng độ nấm men trong huyền phù cô đặc bằng
phương pháp thay đổi đường kính các lỗ trong miệng phun, tuy nhiên
tỷ số các đường kính lỗ ở trong và bên ngoài của miệng phun lớn hơn
1: 1/7.
Mức độ cô huyền phù phụ thuộc vào nồng độ nấm men trong huyền
phù ban đầu. Khi nồng độ của nấm men có 75% nước, bằng 20 – 30 g/l ,
mức độ cô là 8 – 10% , còn khi nồng độ 80 – 120 g/l là 5- 6 %. Cô huyền
phù đến hàm lượng nấm men 550 – 600 g/l được tiến hành trong khoảng
2-3 mức phân ly liên tục.
Để quá trình phân ly đạt hiệu quả hơn thì chất lắng cần phải đạt độ

dẻo để cho nó không thể chảy ra khỏi vòi phun, không bít vòi và không
tạo ra vòm bên trong rôto. Liên quan với điều đó việc lọc sơ bộ có ảnh
hưởng tốt tới hoạt động của máy phân ly. Lọc sơ bộ qua bộ lọc lưới để
loại các tạp chất cơ học, làm bẩn khoảng không gian giữa các đĩa và
làm bẩn các lỗ trong miệng phun. Sử dụng các máy phân ly trên để thu
nhận các chất cặn có độ ẩm nhỏ nhất là không cần thiết.
Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm:
Làm việc liên tục, năng suất cao.
Nhược điểm :
Khi giảm lượng miệng phun thì mức độ của huyền phù nấm men tăng
lên làm cho năng suất của máy giảm
Thiết bị cồng kềnh


Ứng dụng:
Trong công nghệ vi sinh, máy này được dùng để phân chia các huyền
phù nấm men
3. Máy phân ly vi khuẩn tốc độ cao dạng AX-213
Máy phân ly vi khuẩn tốc độ cao dạng AX-213 thuộc máy phân ly mới
nhất và hiện đại.
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:

Hình 11.8 Máy phân ly vi khuẩn có tốc độ cao AX – 213
1 - Ống nạp chất lỏng để làm trong ; 2- Trống ; 3- Các túi để chuwac
các hạt rắn ; 4 – Đĩa áp lực ; 5- vật đệm kín; 6 – Vòi để xả các hạt
rắn; 7 – Các đĩa; 8 – Vỏ trục; 9 – Bộ tra dầu ; 10 – Bộ giảm xóc;
11- Khớp nối từ tính; 12- Động cơ; 13- Bệ máy
Cấu tạo:
Máy phân ly vi khuẩn được lắp đặt trên bệ 13 có bốn chân giảm xóc

10, đảm bảo tính ổn định và loại trừ dao động của máy khi hoạt động.
Bên trong vỏ có trục đứng, trống quay 2 được lắp chặt trên trục hình


thành dạng lõi - ống. Các ổ trục trên và dưới được lắp trong các bộ giảm
xóc bằng cao su để loại trừ rung động. Khi trục quay, hệ bôi trơn bằng
phun dầu tạo sương mù được tiến hành có tác dụng bôi trơn hiệu quả
Trống của máy phân ly vi khuẩn được trang bị các túi 3 để gom hạt rắn.
Các mặt bên của túi được xếp thành góc để hướng các hạt rắn vào các
ống xả. Các ống xả được bố trí dọc theo trục cho phép đảm giữ sự hoàn
chỉnh tường ngoài của trống, và làm cho nó có độ bền cơ học lớn. Vòng
hãm có tác dụng làm cho đường kính nhỏ lại nhằm giảm khối lượng và
tăng độ bền thiết bị nhưng cho phép đạt tốc độ cao.
Động cơ 12 được lắp trên bệ. Truyền động quay tới trục trống nhờ đai
đơn dẹt. Khớp nối từ tính 11 bảo đảm việc mở và dừng trục một cách
êm thuận. Máy phân ly vi khuẩn được trang bị bộ hãm bằng thủ công để
tác động tới tang của thùng chứa dầu đặt ở trong đáy vỏ trục
Nguyên tắc hoạt động:
Đầu tiên chất lỏng canh trường được nạp vào theo ống tâm cố định 1
để vào trống, rồi qua bộ phân phối để vào bộ đĩa 7, tại đây các hạt rắn
được tách ra. Dưới tác động của các lực ly tâm các hạt rắn được bắn
xuyên tâm và được tháo xuống đĩa, rơi xuống mép đĩa và được đẩy ra
khỏi khoảng giữa các đĩa vào ngoại vi đã được phân bố của túi, tại đây
các hạt được gom lại.
Chất lỏng trong chảy lên miệng trống và được tháo ra nhờ đĩa áp lực
4. Trên đĩa áp lực có vật đệm kín 5
Các hạt rắn được phân ly tập trung ở ngoại vi của trống quay-ngoài
vùng phân ly và trong khoảng thời gian 4 ÷ 5 phút thì tháo ra ngoài
nhằm tránh sự ngăn cản dòng, quá trình phun các hạt rắn được tiến hành
gián đoạn trong khi chất lỏng được nạp liên tục và không được ngừng

hoạt động. Các ống xả dọc trục 6 được nối với các van. Trong điều kiện
bình thường, các van được đóng lại nhờ tấm chắn lò xo. Để đẩy các hạt
rắn, tấm chắn hạ xuống nhờ thổi đột ngột không khí vào trục rỗng của
trống. Khi đó các van được mở ra và các hạt rắn được tháo vào vòng
gom. Các hạt rắn được tháo ra từ vòng gom vào xiclon, sau đó được tháo
ra ngoài dưới áp suất của lực ly tâm.
Ưu,nhược:
Ưu:
- Yếu tố phân chia của máy phân ly vi khuẩn tốc độ cao dạng AX213 bằng 142000, nhờ đó có thể tách các hạt có đường kính đến 0,0005
mm. Năng suất của máy đạt 36 m3/h, cao hơn các máy phân ly khác
- Máy phân ly này làm việc liên tục, không cần phải ngừng để làm
sạch, có hệ thống điều khiển quá trình tháo dỡ các hạt rắn, quá trình rửa
không cần phải tháo trống quay và hoàn toàn được tự động hoá.
Nhược:


Giá thành cao
Ứng dụng:
- Tách các vi sinh vật, đặc biệt là các bào tử vi khuẩn chịu nhiệt ra
khỏi sữa
Ngoài ra, còn có một số máy thông dụng khác như: FEUX – 412(Thụy
Điển), FEUX – 420(Thụy Điển), TA- 205-01167(Đức)…
III. KẾT LUẬN:
Việc phân chia các hệ ra thành các phần có tỷ trọng khác nhau
được tiến hành có hiệu quả nhất khi phân ly. Chính vì thế mà phân ly
đã được sử dụng rộng rãi khi tuyển tinh nấm men gia súc và nấm men
bánh mì, khi phân chia các nhũ tương và làm trong các dung dịch các
chất hoạt hoá sinh học trước khi cô trong các thiết bị cô và trong các
thiết bị siêu lọc.
Các máy phân ly cho phép gia công một khối lượng lớn các loại

huyền phù khó lọc, cho phép tăng cường việc tách và cô các vi sinh
vật và các tiểu phần rắn có kích thước lớn hơn 0,5µm

I. Sơ Lược Về Phản Ứng Caramel
 Phản öùng Caramel được định nghĩa là quá trìnhï khử đường
dưới tác dụng của nhiệt, hình thành những sản phẩm dễ bay hơi ( tạo mùi thơm
Caramel) và có màu nâu đặc trưng (tạo màu của Caramel)
Điều kiện chung của phản ứng là :xúc tác acid,base;To >120o ;3< pH < 9.
Phản ứng caramel là phản ứng không cần Enzym.
Phản ứng Caramel xảy ra trong thức ăn, khi những bề mặt của chúng bị
đốt nóng mạnh, ví dụ: trong những quá trình nướng và quay ; các quá trình chế
biến những thức ăn có hàm lượng đường cao như các loại mứt và dĩ nhiên là cả
những loại nước ép trái cây, hoặc trong sản phẩm rượu. Các sản phẩm caramel
hóa đều có vị đắng.
 Phản ứng caramel làm hóa nâu đường. Đường thường bị hoá nâu
nhiều nhất là đường saccharose. Đường saccharose được kết hợp bởi 2
monosaccharide : glucose và fructose.


Saccharose

E. Invertase

glucose +

fructose

- Fructose bị caramel hoá dễ hơn glucose.
-

Khi đường xiro bị nhiệt hóa, chúng trải qua nhiều giai đoạn riêng biệt.

Mỗi giai đoạn có một đặc trưng riêng được ứng dụng trong việc làm bánh mứt.
Các loại đường khác nhau thì các giai đoạn xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau.


 Sự caramel hoá dung dịch đường maltose với sự có mặt của
alanin
Hoà tan đường maltose trong nước, ta được sản phẩm để đieàu chế
caramel. Alanin là chất xúc tác cho dung dịch đường. Phản ứng caramel đó xảy
ra khi được truyền nhiệt ở 130oC, trong thời gian 90 phút. Cứ mỗi 30 phút lấy
từ sự phân ly caramel và tách khỏi các thành phần bay hơi, ta sẽ được một mẫu
tốt.
Các mẫu đó có hương thơm và màu sắc được đánh giá bởi tiêu chuẩn
ISO. Kết quả là với sự có mặt của alanin có yù nghĩa lớn làm giảm tính acid và
ñặc biệt là làm tăng tính ngọt của caramel. Mặt khác, khi tăng nhiệt với sự có
mặt của alanin, dẫn đến làm tăng màu nâu trong dung dịch caramel.
Chất HMF (5 – hydroxymethyl – 2 – furfural ), sản phẩm mang đặc tính
caramel, có giá trị cao nhất là mẫu có chứa alanin được xác định thông qua mùi
vì của caramel so với hợp chất hơi caramel như acetyl pyrrole, 2 – furanones,
1– ( 2 – furanyl ) 1,2 propandione.

II. Cơ Chế Phản Ứng :
1. Nhiệt độ xảy ra phản ứng:
Phản ứng xảy ra mạnh mẽ ở nhiệt độ nóng chảy của đường. Tuy nhiên,
phản ứng còn phụ thuộc vào nồng độ của đường , pH của môi trường , thời gian
đun nóng… người ta vẫn tìm thấy các sản phẩm của sự caramel hoá ở nhiệt độ
thấp hơn điểm nóng chảy của đường. Vd : saccharose có thể bắt đầu biến đổi ở
nhiệt độ 135oC .

Bảng 1: Nhiệt độ xảy ra phản ứng caramel của một
số loại đường:
Loại đường
fructose

Nhiệt độ xảy ra phản ứng
110o C


160o C
160o C
180o C
160o C
230o C

galactose
glucose
maltose
saccharose
lactose

2. Các Giai Đoạn Xảy Ra Phản Ứng Caramel:
 Trong sự gia nhiệt gây ra phản ứng Caramel, đầu tiên các
monosaccharide phải có sự bố trí lại trong nội bộ phân tử, gây ra sự phóng
thích ion H+. Vì thế, độ pH của dung dịch hòa tan trải qua phản ứng Caramel
giảm theo thời gian, kết quả là đến phạm vi ( vùng ) acid nhỏ, độ pH 4 -5.
 Phản ứng caramel xảy ra theo một trình tự gồm 6 bước; làm biến
đổi đường đơn giản thành hợp chất màu khác, phá vỡ các phân tử dài thành các
phân tử ngắn hơn và sắp xếp chúng lại
Phản ứng Enol hóa khơi mào đặc biệt quan trọng bởi vì nó mở đầu một

chuỗi những sự kiện liên tiếp nhau. Những phản ứng này làm tăng những sản
phẩm đường béo tách ra.
Những phản ứng này có thể phản ứng nhanh hơn để tạo ra những hợp
chất Carbocyl và hợp chất chứa Oxy dò vòng qua con đường ngưng tụ Aldol

Bảng 2: các bước của cơ chế phản ứng caramel

Bước 1 :
Quá trình Enol hóa

H–C=O

H – C – OH

H – C – OH

C – OH

C=O

( CHOH )3

( CHOH )3

( CHOH )3

CH2OH

CH2OH

CH2OH

Aldose
Bước 2 :
Quá trình Dehyñrat hóa

CH2OH

1,2 – endion

H – C – OH

H–C=O

C – OH
( CHOH )3
CH2OH

+H2O

1,2 – endion

C – OH

C=O

CH

CH2

( CHOH )2
CH2OH

ketose
H–C=O

( CHOH )2
CH2OH

3- deoxyhexosulose


Bước 3:
Quá trình tạo
Dicacboxylic

CH2OH

CH2OH

C=O

COOH

C=O

CHO
+H2O

Bước 4 :

Phản ứng hồi Aldol

Bước 5 :
Quá trình ngưng tụ
Aldol

CH2

CH2

CHOH

CHOH

CH2OH

CH2OH

H – C – OH

CH2OH

C – OH

C=O

CHOH

CH2OH

CHOH

CHO

CHO

COOH

CHOH

- H 2O
CHOH

C=O

CHOH

CH2OH

CH2OH

CH3

CH3

H–C=O

H–C=O

+

H–C=O
+H2O

H – C – OH
(–)

R

H – C – OH
– C – OH

ước 6 :
Phản ứng góc

–C=OH

R

– C = O HH

–C–O

( OH

–)

( CHOH )
CH H

CHOH + C – O

C–O

CH H

CH

HOH
oặc

H – C – OO
–C–O
v…v …)


Hợp chất trung gian quan trọng của phản ứng Caramel do nhiệt là osuloses,
chúng là những chất Dicacbonyl ( - C = O ), như là 3–Deoxyhexosulose ;
không chỉ dẫn đến sự hình thành maøucuûa Caramel mà còn làm tăng những
sản phẩm dễ bay hơi quan trọng, đặc trưng cho hương vị của Caramel.




Sơ đồ:
SỰ GIẢM TÍNH ACID CỦA ĐƯỜNG

H–C=O

H – C – OH

H – C – OH

H–C=O

C – OH

HO – C – H

HO – C – H

C – OH
C–H

H – C – OH

H – C – OH

H – C – OH

H – C – OH

H – C – OH

H – C – OH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

D – GLUCOSE

1,2 – ENOL

H–C=O

H–C=O

C=O

C=O

3 – DEOXYALDOS – ZENE

– H2O
HC
Sự đóng vòng
HOCH2C

CH2
CHO

CH

H – C – OH

CH

H – C – OH

H – C – OH

CH2OH

CH2OH

3 – DEOXYOSULOSE

CH
C–
O

5 – HYDROXYMETHYL
2 – FURALDEHYDE

OSULOS – 3 – ENE

SỰ GIẢM TÍNH KIỀM CỦA ĐƯỜNG
D – GLUCOSE

D – FRUCTOSE

H–C=O

CH2OH

H – C – OH

C=O

D - MANNOSE

H–C=O
HO – C –H


HO – C – H

HO – C – H

HO – C – H

H – C – OH

H – C – OH

H – C – OH

H – C – OH

H – C – OH

H – C – OH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

H – C – OH
C – OH
HO – C – H

1,2 – ENOL

H – C – OH
H – C – OH
CH2OH
CHO

CHOH

CHOH

C – OH

HC OH
OH
C=O

CH2OH

CH2OH

CH3

Glyceraldehyde

Triose
Pyruvaldehyde
Enediol
Hydrate
SỰ HÓA NÂU ACID ASCORBIC

O=C

O=C

C – OH
O
C – OH

C=O
O

C=O

H–C

H–C

HO – CH

HO – CH

CHOH
CH3

COOH

C=O

COOH

C=O
H – C – OH
HO – C – H

DL – lactic
acid


CH2OH
L – Ascorbic acid

CH2OH

Dehydroascorbic acid 2,3 – diketogulonic acid

CHO
C
CH
O
CH
CH
Furfural

CH2OH

+ CO2


 Dưới tác dụng của nhiệt độ( cô đặc ,sấy, sao, rang, nướng,…) đường
saccharose bị mất nước tạo thành chất màu caramel

-H2O

C12H22O11

C12H20O10

-H2O

C12H18O9

-H2O

C36H50O25

( caramenlan )
( caramenlen )

-H2O

-H2O

- 19H2O

C36H48O24

C96H102O51
( caramenlin )

( C3H2O )x
( chất màu humin )

hoặc viết công thức chung Cm(H2O)n
Tyû lệ

m

n

= 1,3 thì sản phẩm của phản ứng có chất màu, ta thu được sản

phẩm caramenlan khi mất đi 12% nước, khi mất 15% nước thì ta thu được sản
phẩm caramenlen, và khi mất đi 20% nước thì ta thu được sản phẩm
caramenlin; các sản phẩm này có màu vàng cháy, khi nóng quá mới trở thành
màu đen humin. Phản ứng caramel hóa bắt đầu ở 120oC, tăng nhanh và tạo màu
đen ở 160 – 200oC, ở 400oC thì cháy thành than.
 Phản ứng caramel khi saccharose bị đun nóng trong một dung dịch đậm
đặc:
Ở những điều kiện truyền thống của phản ứng, nồng độ saccharose cao,
pH trung tính và không có những tạp chất, một sự trẻ pha của sự phân rã
saccharose có thể quan sát được. Khi sự phân rã saccharose xảy ra, những sản
phẩm của phản ứng caramel saccharose được tạo thành gồm : fructose, glucose
và những tác nhân tạo mùi thơm và màu sắc ( vd :5 – Hydroxymethyl – 2,

furaldehyde ( HMF ) và 2 – furaldehyde ( furfural )).
CHO
O
CH2OH

( HMF )

CHO
O

( furfural )

III. Ứng dụng :
 Mùi caramel :
 Có 4 loại chung : furans, furanones, pyrones, và carbocyclics.


 Những tyû lệ tương đối của các hợp chất này có thể bị ảnh hưởng
bởi nhiệt độ và các điều kiện acid hoặc base. Trong khi gia nhiệt và/hoặc acid
chi phối gây ra phản ứng dehydrate và đóng vòng, thì xu hướng phân chia của
chuỗi carbon đường lại được gia tăng dưới những tác nhân base. Vì thế, phụ
thuộc vào những điều kiện của phản ứng, chúng ta có thể tìm thấy những dẫn
xuất của furan, như là HMF và hydroxy acetyl furan (HAF ). Furanones như là
hydroxy dimethyl furanone(HDF), dihydroxy dimethyl furanone( DDF). Và
pyranones “maltol” từ disaccharides và “hydroxymaltol” từ monosaccharides.

O

HO

H3C

O
HDF

HO

O
HAF
O

O
CH3

H3C

HO

O

O DDFOH
dihydromaltol

CO – CH2OH

CH3

OH

H3C

5 – hydroxy
– 5,6 –


 Màu caramel :
-

Gồm 4 loại: E150a, E150b, E150c, E150d.

-

Những màu sắc này nằm trong phạm vi từ nâu đậm đến đen, được tạo ra

bởi quá trình xử lý nhiệt của đường (E150a), của đường với sulphur
dioxide(SO2) (E150b), của đường với ammonia(NH3)( E150c)và của đường với
những hợp chất bao gồm cả NH3và sulphite(E150d). Nhóm màu caramel:
E150b, E150c, E150d là những màu được sử dụng rộng rãi nhất, khoảng 98%
các màu dùng trong sản xuất.
-

Đun nóng đường glucose với acid sulfuric có mạêt ammonia, thì tạo ra

các polymer có cường độ màu cao. Các polymer này có tính ổn định và tính tan
tăng lên bởi vì có anion SO3H - cộng vào liên kết đôi.

C

CH
SO3H

-

C

-

C – SO3-

Chúng ta có thể thấy chúng trong sản phẩm như bia, bánh myø đen,

bánh sữa, chocolate, bánh quy, rượu, bánh rán, nước sốt, nước chấm, những
thức uống nhẹ, mứt… Ở Bắc Myõ, xấp xỉ 80% màu caramel được dùng là
trong những thức uống nhẹ. Ở Châu Âu, bia, nước sốt, nước chấm là những
nguồn sử dụng chính. Và ở Châu AÙ, nước tương và những nước chấm khác là
những ứng dụng lớn nhất.
-

Nguồn phổ biến nhất là đường từ củ cải đường hoặc đường mía, và

chúng ta có thể sử dụng cả đường từ malt tinh bột.