Đề tài: Công nghệ sản xuất pectin từ phế liệu rau quả

Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ PECTIN

Nhóm tiểu luận:18

Trang 1


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

I. GIỚI THIỆU VỀ PECTIN:
1.1. Phát hiện :
- Tên gọi Pectin được bắt nguồn từ một từ gốc Hy Lạp là “Pectos” có nghóa là “ hoá
gel” hay “ hoá đặc”, Pectin được phát hiện vào năm 1779 bởi Vauquelin, tên gọi Pectin được
sử dụng vào năm 1824.
- Năm 1824, Smolenki lần đầu tiên xác nhận Pectin là polymer của a. Galacturonic.
- Năm 1830, Meyyor và Mark phát hiện thấy cấu trúc thẳng của phân tử Pectin.
- Năm 1937, cấu trúc của Pectin chính thức được Shneider và Boek xác đònh.
1.2. Quá trình phát triển:
- Pectin có vai trò quan trọng trong sản xuất mứt quả, thạch quả.
- Dần dần con người đã biết trộn các loại quả hay chất chiết từ các loại quả có nhiều
Pectin với các loại quả có ít Pectin hoặc không có Pectin làm thành mứt tốt.
VD : Trộn dâu tây với quả phúc bồn tử hoặc dâu tằm, chất chiết từ vỏ và cùi táo được
dùng rất nhiều bổ sung vào các loại mứt.

- Các nhà sản xuất bắt đầu tìm kiếm các nguồn Pectin khác. Đầu TK XX, khả năng tạo
đông nổi bật của Pectin ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong Hoá thực phẩm, đánh dấu
sự sản xuất Pectin theo quy mô lớn.
- Chiết xuất Pectin dạng lỏng được sản xuất đầu tiên năm 1908 ở Đức và nhanh chóng
lan truyền đến Hoa Kỳ, những năm gần nay trung tâm sản xuất Pectin đã chuyển sang Châu
Âu và các nước sản xuất nhiều quả có muối ( cam, chanh….): Mehico, Braxin…..
1.3. Nguồn gốc của Pectin:
- Pectin là hợp chất tự nhiên có nhiều trong màng tế bào của các loài thực vật bậc cao chủ
yếu phân bố ở các loại quả, củ, thân.

Hình 1: Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật
- Trong màng tế bào, Pectin có mặt ở phiến giữa ( có hàm lượng cao nhất và vách tế
bào sơ cấp .
- Phiến giữa là một phiến mỏng ngăn cách hai tế bào kế cận, được cấu tạo chủ yếu bởi

Nhóm tiểu luận:18

Trang 2


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Pectin có chức năng phân biệt và liên kết hai tế bào kế cận, trong đó pectin đóng vai trò là
chất keo kết dính, vì thế người ta gọi Pectin là ciment trong cấu trúc tế bào thực vật. Pectin
thường tồn tại ở hai dạng:
+ Dạng hoà tan: tồn tại chủ yếu ở dòch tế bào.
+ Dạng Protopectin không tan : tồn tại chủ yếu ở thành tế bào có khả năng hấp thu
một lượng nước rất lớn, giúp điều chỉnh, cân bằng lượng nước cho tế bào thực vật.

- Protopectin có thể chuyển sang dạng Pectin hoà tan dưới tác dụng của acid, enzyme
Pectinase hoặc khi đun sôi.
Ở vách tế bào thứ cấp của một số loài chuyển hoá cao, Pectin không có hoặc có mặt rất
ít.
- Protopectin có nhiều trong rau quả xanh khoảng 1-1.5%, riêng cà rốt, bí ngô lên đến
2.5% khi quả già chín hay đun nóng protopectin chuyển thành Pectin hoà tan.
- Quá trình già chín của quả còn kèm theo các phản ứng demethyl hoá và depolyme hoá
Pectin dưới tác dụng của hệ enzyme có trong quả tạo thành Pectate và và cuối cùng là acid
và các loại đường hoà tan.
- Hàm lượng Pectin hoà tan chiếm khoảng 10% tổng hàm lượng acid uronic trong vách tế
bào bưởi chín , 35-40% trong anh đào và dâu tây chín , 85% trong bơ chín.
- Hàm lượng Pectin trong quả thường cao nhất khi quả chín vừa tới, sau đó giảm do bò
demethyl hoá. Khi quả thối, Pectin bò phân huỷ sâu hơn.
Bảng 1: Hàm lượng Pectin trong một số thực vật
Tên thực vật
Pectin % chất khô
Khoai tây
2.5
Cà chua
3
Táo
5-7
Bã táo
15-20
Cà rốt
10
Đài hoa hướng dương
25
Thịt củ cải đường
15-20

Vỏ quả có múi
30-35
- Trong cùng một loại quả nhưng các phần khác nhau có hàm lượng Pectin khác nhau
Bảng 2: Phần trăm Pectin trong các phần phế liệu của bưởi
Các phần khối lượng ( % )
phế liệu
Vỏ xanh
8-11
Cùi trắng
15-30
Vỏ múi
8-12
3-5
Vỏ hạt
Bã tép
10-16

Nhóm tiểu luận:18

Hàm
lượng Hiệu suấ thu hồi
Pectin %
( % Pectin/ % Ck )
3.1
15.6
5.8
25.2
5.3
12.4
5.2

-

Trang 3


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

1.4. Cấu tạo phân tử Pectin:
Cấu tạo một phân tử Pectin

Hình 2: Cấu tạo một đơn vò chuỗi Pectin
- Pectin là các Polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch của
phân tử acid D – Galacturonic C6H10O7 , liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-Glucoside. Trong
đó một số gốc acid có chứa nhóm Methoxyl (-OCH3 ). Chiều dài của chuỗi acid
Polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vò đến hàng trăm đơn vò acid Galacturonic.
* Cách gọi tên:
+ Pectin : chỉ chuỗi Polygalacturonic methyl hoá 100% ( tương ứng với chỉ số Methoxyl
cao nhất là 16.3% )

Hình 3: Cấu tạo phân tử pectin

Nhóm tiểu luận:18

Trang 4


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

+ Acid Pectinic : chất được Methyl hoá thấp hơn 100%.

Hình 4: Cấu tạo phân tử Acid Pectinic

Hình 5:Cấu trúc ghế đôi trong không gian của Pectin
+ Acid Pectic : chỉ acid Polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm Methoxy

Hình 6: Cấu trúc phân tử Acid Pectic
Trong thực tế người ta dùng tên Pectin để chỉ cả acid Pectinic và Pectin.
- Phân tử lượng : Các loại Pectin tách từ các quả khác nhau có phân tử lượng thay đổi
trong giới hạn rộng tuỳ theo số phân tử Acid Galacturonic và thường thay đổi trong phạm vi từ
10.000-100.000. VD Pectin thu từ nguồn táo mận có PTL : 25.000-35.000, trong khi đó Pectin
thu từ cam có PTL : 50.000
- Trong các hợp chất Glucid, so về chiều dài phân tử thì Pectin cao hơn tinh bột nhưng
thấp hơn Cellulose.

Nhóm tiểu luận:18

Trang 5


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau:
+ Chỉ số Methoxyl ( MI ): biểu hiện tỷ lệ methyl hoá, là % khối lượng nhóm Methoxyl
( -OCH3 ) trên tổng khối lượng.

Sự Methyl hoá hoàn toàn ứng với chỉ số methoxyl bằng 16.3%, các Pectin tách từ thực
vật thường có chỉ số Methoxyl từ 10% đến 12%.
+ Chỉ số ester hoá ( DE ): thể hiện mức độ ester hoá của Pectin, là % về số lượng của
các gốc Acid Galacturonic được ester hoá trên tổng số lượng gốc Acid galacturonic có trong
phân tử.
1.5.
Phân loại Pectin
Sản phẩm pectin trên thò trường rất phong phú và đa dạng về chủng loại. Sản phẩm của
mỗi công ty có tên gọi và đặc điểm riêng. Có thể phân loại pectin trên thò trường theo các
cách sau đây:
( Theo trạng thái
- Pectin dạng lỏng cô đặc
- Chiết suất pectin sấy khô
- Pectin dạng bột
( Theo nguồn nguyên liệu
- Pectin táo
- Pectin quả múi
- Pectin nho
- Pectin củ cải đường
- Pectin hướng dương
( Theo chỉ số DE
- High methoxyl pectin (HMP)
- Medium methoxyl pectin (MMP)
- Low methoxyl pectin (LMP)
- Low methoxyl amidated pectin (LMAP)
- Acid pectic
Ngoài ra còn có dạng High methoxyl amidated pectin (HMAP) nhưng ít gặp

Hình 7: HMP ( High Methoxyl Pectin )

Hình 8: LMP ( Low methoxyl Pectin )

Nhóm tiểu luận:18

Trang 6


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Hình 9: LMAP(Low methoxyl amidated pectin)
( Theo tốc độ tạo gel
- Pectin có tốc độ tạo gel thật nhanh ( Ultra Rapid Set)
- Pectin có tốc độ tạo gel nhanh ( Rapit Set )
- Pectin có tốc độ tạo gel trung bình ( Medium Set )
- Pectin có tốc độ tạo gel chậm( Slow Set )
- Pectin có tốc độ tạo gel cực chậm ( Ultra Slow Set )
( Theo đặc tính riêng
- Pectin tinh khiết được sản xuất từ 1 loại nguyên liệu duy nhất
- Pectin hỗn hợp, được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu ( đồng trích ly)
( thí vụ Combin Pectin là pectin sản xuất từ vỏ táo và vỏ quả múi, gel tạo thành
vừa có tính đàn hồi cao của pectin quả múi vừa dễ phết như pectin táo )
- Pectin có khả năng phân tán nhanh, không tạo thành vón cục ( như Istant
Pectin) : loại pectin này được sản xuất bằng cách xử lý bột pectin đã chuẩn hoá để thu được
hạt to hơn nhưng có cấu trúc xốp, diện tích bề mặt lớn.
( Theo độ nhớt
- Pectin có độ nhớt cao
- Pectin có độ nhớt trung bình
- Pectin có độ nhớt thấp

- Pectin có độ nhớt cực thấp
( Theo lónh vực ứng dụng
- Pectin thực phẩm
- Pectin dược phẩm: pectin táo, pectin quả múi biến tính.
II. TÍNH CHẤT CỦA PECTIN:
- Pectin thuộc nhóm các chất phụ gia tạo gel, tạo sệt vàđđược xem là một trong những
phụ gia thực phẩm an toàn và đđược chấp nhận nhiều nhất.Và đđiều này đđược chứng minh bởi
hàm lượng ADI cho phép là “ không xác đđònh”được ban hành bởi các tổ chức JECFE ( Joint
Food Expert Committee ), SCF ( Scientific Committee for Food) ở Liêên Minh Châu âu và
GRAS ( General Regarded ).
- Mã hiệu quốc tế của Pectin là E440.
- Pectin tinh chế có dạng chất bột màu trắng xám nhạt.

Nhóm tiểu luận:18

Trang 7


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Hình 10: Pectin tinh chế
2.1 Tính tan của Pectin trong nước:
2.1.1. Tính tan:
- Pectin tan trong nước và tạo thành dung dịch có độ nhớt rất cao.
- Khi tiếp xúc với nước, Pectin nhanh chóng hấp thu nước và trương nở gấp nhiều lần so với
kích thước ban đđầu, sau đó các phân tử Pectin bắt đđầu tách rời khỏi hạt Pectin từ ngoài vào
trong cho đến khi biến mất.
-Nếu các hạt Pectin dính nhau khi tiếp xúc với nước thì tất cả chúng sẽ trương lên, dính

nhau và hợp lại thành một viên to và hoà tan rất lâu.
- Ngược lại, nếu các hạt Pectin đđược tách rời nhau trước khi tiếp xúc với nước thì chúng sẽ
có đđủ chỗ trống đđể trương nở mà không dính vào nhau.

Trước khi tiếp xúc với nước

Trước khi tiếp xúc với nước

Sau khi tiếp xúc với nước

Sau khi tiếp xúc với nước

- Để tránh làm vón cục Pectin cần phải tách rời các hạt Pectin trước khi cho Pectin tiếp
xúc với nước.
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hoà tan của Pectin:
- Nhiệt đđộ hoà tan : Nhiệt đđộ càng cao Pectin hoà tan càng tốt, nhiệt đđộ thích hợp nhất đđể
hoà tan Pectin là trên 800C.
- Thời gian hoà tan càng lâu, Pectin càng tan đđược nhiều hơn.

Nhóm tiểu luận:18

Trang 8


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

- Tốc đđộ khuấy càng cao, Pectin hoà tan càng tốt.
- Nồng đđộ chất khô: Để đđảm bảo hoà tan tốt Pectin, nồng đđộ chất khô của dịch nấu khi bổ

sung Pectin không nên quá 25% , nồng đđộ chất khô thích hợp nhất là <20%.
2.2 Độ nhớt của dd Pectin :
- So với các gum thực vật và các chất tạo đặc khác, dung dòch Pectin có độ nhớt tương đối
thấp.
- Ca2+ và các ion đa hoá trò khác làm tăng độ nhớt của dung dòch Pectin . Do đó độ nhớt
của dung dòch Pectin phụ thuộc vào độ cứng của nước.
- PH cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dòch Pectin, trong dung dòch không chứa Ca2+,
độ nhớt dung dòch Pectin sẽ giảm khi PH tăng từ PH < 3.5 lên PH > 3.5.
- Độ nhớt càng lớn, khối lượng phân tử và khả năng tạo đặc của Pectin sẽ càng lớn.
2.3 Khả năng tạo đặc, tạo nhũ và ổn định nhũ tương:
2.3.1. Khả năng tạo đặc, giữ nước:
- Pectin có khối lượng phân tử lớn khi hoà tan vào dung dịch, các nhóm hoạt đđộng của
Pectin sẽ tương tác với nước tạo thành lớp vỏ hydrat làm cho lực liên kết ở mắt xích nào đđó
của phân tử bị yếu đđi, các phân tử Pectin bị xê dịch rồi bị nhão ra, nước xâm nhập vào bên
trong khiến Pectin bị trương lên.
- Nếu Pectin chỉ trương lên mà không bị rã ra thì Pectin đđóng vai trò chất giữ nước, còn
nếu Pectin bị rã ra hoàn toàn tạo thành dung dịch nhớt thì Pectin đóng vai trò chất tạo đđặc.
2.3.2. Khả năng ổn định nhũ tương:
- Pectin hoà tan trong pha liên tục và làm tăng đđộ nhớt của hệ phân tán, hạn chế khả năng
chuyển đđộng của các giọt phân tán, làm giảm va chạm giữa chúng nhờ đđó hạn chế sự tạo giọt.
- Khả năng tạo đđặc và ổn đđịnh nhũ tương là hai tính chất đđi kèm nhau.
2.3.3. Khả năng tạo nhũ :
- Pectin có các nhóm ưa nước ( cacboxyl, hydroxyl ) và kỵ nước ( methoxyl ) trong phân
tử, hấp phụ lên bề mặt phân pha và tạo thành lớp màng đặc bao quanh các giọt phân tán, nhờ
đó ngăn cản sự tụ giọt.
- Pectin được ứng dụng làm chất ổn đònh nhũ tương trong thực phẩm như sốt mayonnaise,
nước sốt cho rau trộn.
2.4 Khả năng tạo gel:
- Đặc tính quan trọng của Pectin là khi có mặt của Acid và Đường, nó có khả năng tạo gel,
tính chất này được ứng dụng khá phổ biến trong công nghệ sản xuất bánh kẹo.

- Pectin có khả năng tạo gel tốt theo một trong hai cơ chế: Đường-Acid và cơ chế tạo gel
bằng Ca2+ ( hay còn gọi là cơ chế “egg-box” ).
- Cơ chế tạo gel của Pectin phụ thuộc chỉ số DE.
+ Khi chỉ số DE giảm, khả năng tạo gel theo cơ chế Đường-Acid giảm, khả năng tạo gel với
các ion hoá trị II ( hay dùng nhất là Ca2+ ) tăng.
+ Khi chỉ số DE tăng , khả năng tạo gel theo cơ chế Đường-Acid tăng.
- HMP chỉ tạo gel theo cơ chế Đường-Acid.
- LMP có thể tạo gel theo hai cơ chế trên.

Nhóm tiểu luận:18

Trang 9


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

2.4.1. Điều kiện tạo gel:
• Điều kiện tạo gel của HMP:
- PH thấp : 1-3.5
- Nồng đđộ chất khô cao : 55-85%
- Không cần Ca2+
- Phải có Đường và Acid
• Điều kiện tạo gel của LMP:
- PH : 1-7 hay cao hơn.
- Hàm lượng chất khô : 0-85%
- Cần Ca2+.
2.4.2. Cơ chế tạo gel:
• Cơ chế tạo gel của HMP:

-Tạo gel theo cơ chế Đường-Acid, sự kết hợp của chuỗi pectin là kết quả của hai tương tác
khác nhau.
* Sự tương tác của các nhóm kỵ nước.
- Các nhóm methylester kỵ nước sẽ tụ tập lại sao cho bề mặt tiếp xúc với nước là nhỏ nhất,
tạo ra sự kết tụ ban đđầu của các mạch pectin, chính các nhóm này quyết đđịnh thời gian tạo gel
của HMP.
* Sự hình thành các cầu nối hydro.
Các cầu nối Hydro đđược hình thành giữa các nhóm cacboxyl tự do không phân ly, đđóng
vai trò ổn đđịnh khối liêên kết trong qúa trình kết tụ của các nhóm methylester và giữ chúng lại
với nhau, PH càng thấp, số nhóm cacboxyl liêên kết càng ít thì các cầu nối Hydro sẽ hình thành
dễ dàng.

Hình 11: Cơ chế tạo gel bằng liên kết Hidro
• Cơ chế tạo gel của LMP:
- Sư kết hợp của các chuỗi Pectin xảy ra do phản ứng với các ion Ca2+. Do hình dáng khúc
khuỷu, giữa các mạch Pectin sẽ hình thành nhiều lỗ trống. Các chỗ trống này bị các nhóm
cacboxyl và hydroxyl chiếm chỗ. Sư hình thành các lỗ trống và các nhóm hydroxyl, cacboxyl
giúp cho Pectin dễ dàng liêên kết với nhau qua liêên kết trung gian với ion Ca2+. Các vùng liên
kết đđược hình thành giữa cácđđoạn mạch Pectin xoắn ốc, mỗi vùng có ít nhất 14 -20 gốc acid

Nhóm tiểu luận:18

Trang 10


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Galacturonic liêên kết với nhau.

- Khi không có mặt Ca2+, LMP tạo thành gel bằng cách hình thành các vùng liêên kết trượt
ở nhiệt đđộ thấp ( khoảng 100C ), gel tạo thành trong suốt.
- Quá trình tạo gel của LMP tương đđối đđộc lập với nồng đđộ chất khô và PH của sản phẩm.

Hình 12: Cơ chế tạo gel bởi Ca2+
2.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo gel của Pectin:
Tính chất tạo gel của pectin chịu kết hợp bởi nhiều yếu tố như bản chất của Pectin, nhiệt đđộ
tạo gel, PH, đđường và các chất hoà tan, Ca2+ và các ion khác. Các yếu tố này có liêên quan lẫn
nhau và cùng ảnh hưởng lên quá trình tạo gel của Pectin.
2.4.3.1. Bản chất của Pectin:
Các loại Pectin khác nhau có thể khác nhau về chiều dài phân tử, mức đđộ methoxyl hóa,
sự phân bố các nhóm ưa nước và kỵ nước trên mạch Pectin,…. Mỗi đđiểm khác biệt đđều khiến
cho tính chất tạo gel của pectin khác đđi.
• Chiều dài phân tử
Mạch Pectin càng dài, khả năng tạo gel càng cao, gel tạo thành càng cứng, nếu mạch
Pectin qúa ngắn, Pectin sẽ không thể tạo gel.
• Các nhóm chức
- Sự có mặt của nhóm amid khiến tính chất tạo gel của LMAP có một số đđiểm khác với
LMCP.
- Nhóm amid khiến cho LMAP kém ưa nước hơn, do đđó làm tăng khả năng tạo gel, LMAP
nhạy cảm với Canxi hơn LMCP.
- Số lượng các nhóm amid quyết đđịnh đđộ nhạy cảm với Canxi của LMAP, mức đđộ amid
hoa ùcàng cao thì lượng Ca2+ càng giảm.
- Các nhóm amid ổn đđịnh khối gel bằng các cầu nối hydro khiến gel đàn hồi ở nồng đđộ
2+
Ca thấp hơn. Nhiệt đđộ tạo gel tăng lên khi mức đđộ amid hóa tăng.
• Mức độ methyl ester hoá( DE )
- DE quyết đđịnh cơ chế tạo gel, ngồi ra còn quyết đđịnh nhiệt đđộ và thời gian tạo gel.
- Nhiệt đđộ tạo gel là nhiệt đđộ bắt đđầu xuất hiện dấu hiệu tạo gel khi làm nguội.
- Thời gian tạo gel là khoảng thời gian tính từ lúc kết thúc việc chuẩn bị hỗn hợp tạo gel

Nhóm tiểu luận:18

Trang 11


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

cho đđến khi gel hình thành.
- Mức đđộ ethyl ester hoá có ảnh hưởng đđến sự kết tụ giữa các nhóm methyl ester, số
nhóm methyl ester càng nhiều, sự kết tụ xảy ra càng nhiều khiến thời gian tạo gel càng ngắn,
nhiệt đđộ tạo gel càng cao.
- Khi DE giảm thì nhiệt đđộ tạo gel cũng giảm, thời gian tạo gel tăng.
- Trong sản xuất bánh kẹo, thường dùng Pectin có DE khoảng 60% do tốc đđộ tạo gel thích
hợp cho quá trình sản xuất.
2.4.3.2. Nhiệt độ tạo gel, thời gian tạo gel và chỉ số DE:
- Khi nhiệt đđộ dung dịch Pectin giảm, chuyển đđộng nhiệt của các phân tử Pectin giảm,
khuynh hướng tạo gel tăng.
- Mỗi dung dịch của Pectin có nhiệt đđộ tạo gel tới hạn riêêng. Vượt quá nhiệt đđộ này,
Pectin không thể tạo gel. Dưới nhiệt đđộ này, LMP sẽ tạo gel ngay lập tức còn HMP thì chậm
hơn.
-Dựa vào tốc đđộ tạo gel, HMP đđược phân thành các nhóm ở bảng sau:
Bảng 1: Bảng phân loại HMP
Loại HMP
Tốc đđộ tạo gel cực nhanh
Tốc đđộ tạo gel nhanh
Tốc đđộ tạo gel trung bình
Tốc đđộ tạo gel chậm

-

DE ( % )
74-77
71-74
66-69
58-65

thời gian tạo gel ( phút )
1-3
3-7
15-25
30-120

PH
3.1-3.4
3-3.3
2.8-3.1
2.6-2.9

LMP cũng đđược phân loại theo tốc đđộ tạo gel như sau:
Bảng 2: Bảng phân loại LMP
Loại LMP
LMCP
LMCP
LMAP
LMAP

Tốc đđộ tạo gel
Chậm

Nhanh
Chậm
Nhanh

DE ( % )
40
30
35
30

DA ( % )
0
0
15
20

- Đối với HMP, DE càng cao thì tốc đđộ tạo gel càng cao, hay nhiệt đđộ tạo gel có thể càng
cao.
- Đối với LMP, DE càng thấp thì tốc đđộ tạo gel càng cao.
- Chỉ số DE càng cao tức là số nhóm kỵ nước ( methyl ester ) càng nhiều, số vùng liêên kết
giữa các nhóm kỵ nước càng nhiều khiến cho Pectin tạo gel càng nhanh.
2.4.3.3. Đường:
- Trong dung dòch nước, Pectin hoà tan trong nước, các nhóm OH- của mạch Pectin liên
kết với các H+ của phân tử nước.
- Khi có mặt của đường, đường đóng vai trò là chất hydrat hoá, ngậm nước của phân tử
Pectin, Pectin trở nên không hoà tan, cộng với H+ từ acid, H+ sẽ làm trung hoà điện tích

Nhóm tiểu luận:18

Trang 12

Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

của các gốc COO- trên mạch Pectin, tạo gốc COOH, vì thế sợi Pectin không còn đẩy nhau
mà tiến lại gần nhau tạo thành mạng.
- Lượng đường trong hỗn hợp Pectin – đường – acid phải lớn hơn 50% thì mới có khả
năng tạo gel.
2.4.3.4. Ion Ca2+ và các loại ion dương khác:
• Ảnh hưởng của ion Ca2+
- LMP có thể tạo gel khi có mặt các ion Ca2+. LMCP cần ít Ca2+ hơn LMAP đđể tạo thành
gel có cùng đđộ cứng chắc.
- Khi nồng đđộ Ca2+ tăng, đđộ bền của gel LMCP và LMAP đđều tăng do tạo đđược nhiều
liêên kết giữa Pectin với Ca2+ hơn.
•
Ảnh hưởng của các ion dương khác.
- Sự có mặt của các ion dương khác cũng ảnh hưởng đđến sự tiến lại gần nhau của các
mạch Pectin.
- Các ion dương này có thể có sẵn trong quả, trong nước hay do bổ sung vào ( chất kìm
hãm sự tạo gel ). Mỗi ion dương sẽ tạo ra xung quanh nó một lớp vỏ hydrat có kích thước khác
nhau , kích thước lớp vỏ hydrat càng nhỏ thì các mạch Pectin sẽ tiến lại gần sát nhau do đđó ít
bị cản trở hơn, gel tạo thành sẽ giòn và đàn hồi hơn.
2. 4.3.5. pH:
- pH có ảnh hưởng rất lớn đđến quá trình tạo gel, đđiều chỉnh chính xác pH sẽ giúp quá trình
tạo gel tốt và sản phẩm có mùi vò thích hợp.
- Hàm lượng acid cần thiết phụ thuộc vào hàm lượng Pectin và loại Pectin, nồng đđộ chất
khô và loại muối đđệm sử dụng.
- pH giảm thì nhiệt đđộ tạo gel tăng , thời gian tạo gel giảm do các mạch Pectin liêên kết

nhiều hơn.
- pH tăng quá, nhiệt đđộ tạo gel sẻ giảm, thời gian tạo gel kéo dài, nguy cơ sản phẩm không
tạo gel cũng tăng.
- pH sản phẩm thích hợp đđể có mùi vị tốt là 3.2-3.6, đđây là pH thường đđược chọn trong
sản xuất kẹo dẻo và mứt đông, sản phẩm có kết cấu dai và cứng.
- Không nên chọn pH < 3 vì mức độ tạo gel chỉ tăng đến một giới hạn nào đó của nồng độ
acid sẽ ngừng lại bởi vì ở ngưỡng nồng độ đó toàn bộ gốc COO- của phân tử Pectin đã được
trung hoà điện tích, nên nồng độ H+ có tăng lên cũng không thể tăng thêm mức độ tạo gel.

Nhóm tiểu luận:18

Trang 13


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Chương 2:

SẢN XUẤT PECTIN

Nhóm tiểu luận:18

Trang 14


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

I. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT :
1.1. Nguồn nguyên liệu:
Nguyên liệu dùng để sản xuất pectin thương mại chủ yếu là những phế liệu thu được
trong sản xuất một số loại sản phẩm rau quả, thường là táo hay quả có múi, ví dụ như vỏ cam
quýt, bã táo còn lại sau khi sản xuất nước táo … Các phụ phẩm này được sấy khô bảo quản để
sử dụng trong thời gian dài. Với 1g bã táo khô, bậc tạo gel tương ứng 25 – 35, còn với cùng
lượng vỏ cam quýt khô thì bậc tạo gel đạt ít ra là 6 lần cao hơn bậc tạo gel của bã táo khô.
Trong thực tế người ta biểu thò khả năng tạo gel của các loại pectin bằng các chỉ số hay bậc
tạo gel. Ngoài ra pectin còn được sản xuất từ củ cải đường và đài hoa hướng dương.
Bã táo là nguyên liệu sản xuất pectin truyền thống ở các nước châu u. Các vùng sản
xuất pectin táo gồm có Pháp (chủ yếu ở các vùng Brittany và Normandy), Đức, Bắc Âu,
Trung Âu.
Pectin từ quả múi chủ yếu được sản xuất ở các nước châu Mỹ gồm Hoa Kỳ (California,
Florida), Brazin, Argentina, Mexico và vùng Đòa Trung Hải.
Gần đây một số loại nguyên liệu mới như củ cải đường và đài hoa hướng dương đang bắt
đầu được quan tâm, đặc biệt là pectin củ cải đường do có các tính chất tạo gel lạ.
Hàm lượng và cấu trúc của pectin thay đổi tùy theo nguồn nguyên liệu. Pectin trong vỏ
citrus có hàm lượng và chất lượng cao nhất.
Bảng 3 : Hàm lượng của pectin trong một số loại nguyên liệu
Nguyên liệu
Vỏ quả có múi
Đài hoa hướng dương
Củ cải đường
Bã táo

Hàm lượng pectin trích ly được (%)
20 – 35
15 – 25
10 – 20

10 – 15

1.1.1 Sản phẩm pectin từ vỏ trái
cây có múi:

Được chiết xuất từ vỏ chanh, vỏ cam và vỏ bưởi.
Vỏ của các loại trái cây này là sản phẩm phụ của quá
trình ép nước quả và có chứa hàm lượng pectin cao với
những tính chất mong muốn.

Hình 13: Vỏ cam chanh dùng sản xuất pectin

Nhóm tiểu luận:18

Trang 15


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin
1.1.2 Sản phẩm pectin từ táo:

Bã táo, phần thu được từ quá trình ép nước táo, là
nguyên liệu thô cho sản phẩm pectin từ táo. Những sản
phẩm này có màu sắc tối hơn (màu nâu) so với pectin từ các
loại trái cây có múi nhưng khác nhau về chức năng.

Hình 14 : Táo cho bã sản xuất pectin
1.2. Lựa chọn nguyên liệu sản xuất pectin:
Để đảm bảo chất lượng của nguyên liệu sản xuất (bã táo, vỏ quả múi …) ngành sản

xuất pectin phải lựa chọn kiểm tra và giám sát kỹ các nguồn cung cấp nguyên liệu từ trồng
trọt cho đến lúc thu hái, xử lý và bảo quản bã táo hay vỏ quả múi, đồng thời thường xuyên
huấn luyện các nhà cung cấp nguyên liệu.
Trước khi nhập, bã táo hay vỏ quả múi phải được kiểm tra kỹ. Đối với vỏ quả múi, các
điều kiện xử lý trước đó được quy đònh rất nghiêm ngặt. Không được xử lý vỏ quả múi bằng
Ca(OH)2 và enzyme. Việc xử lý vôi hóa sẽ làm thủy phân hoàn toàn pectin thành acid pectic
còn xử lý bằng enzyme để dễ tách vỏ hơn sẽ làm giảm khối lượng phân tử của pectin.
II. QUY TRÌNH CHUNG SẢN XUẤT PECTIN CÔNG NGHIỆP:
Quy trình sản xuất pectin gồm từ 3 đến 4 bước cơ bản:
Bước 1 : Trích ly pectin từ nguyên liệu
Bước 2 : Tinh chế dung dòch chiết
Bước 3 : Tách pectin từ dung dòch lỏng
Nếu sản phẩm là LMP thì cần tiến hành thêm bước thứ 4
Bước 4 : De-ester hoá HMP

Nhóm tiểu luận:18

Trang 16


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Hình 15: Quy trình sản xuất pectin theo mô hình thiết bò

Nhóm tiểu luận:18

Trang 17

Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Bã táo khô
/ vỏ quả múi

Nghiền
Nước,acid

Trích ly

Lọc

SO2/than
hoat tính

Tẩy màu

Bã

Bã
Pectin lỏng

Làm nguội

Cô đặc

Pectin sấy

Sấy
Cồn

Kết tủapectin
Tách kết tủa

Dòch chiết

Rửa kết tủa
p kết tủa

De-ester hoá

Sấy

Sấy

Nghiền, rây
Đường/
muối đệm

Bao bì

Nhóm tiểu luận:18

Nghiền, rây

Kiểm tra/chuẩn hoá
Đóng gói

HMP bột
PDF by http:

Kiểm tra/chuẩn hoá
Bao bì

Đóng gói
LMP bột
Trang 18


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT PECTIN:
1. Thu hoạch:
Vào mùa thu hoạch, một lượng lớn nguyên liệu( táo, quả citrus….) được thu hoạch từ các
vùng trồng chúng.
2. Ép
Quả tươi được vận chuyển từ nông trại đến các nhà máy sản xuất nước quả, ở đây quả
được ép và chế biến thành nước quả ép, nước quả lên men .. và tách tinh dầu
3. Sấy bã khô
Phần bã còn lại sẽ được đem đi rửa và sấy ở nhiệt độ thấp. Vì nguyên liệu (táo và quả
có múi…) chỉ được thu hoạch một vài tuần trong năm còn pectin được sản xuất quanh năm nên
quá trình sấy bã táo và vỏ quả có múi rất quan trọng, giúp quá trình vận chuyển dễ hơn và
bảo quản lâu hơn.
Bã thô sau khi sấy là nguyên liệu để sản xuất pectin
4. Bảo quản bã sấy
Bã sấy được sản xuất từ nơi sản xuất nước quả đến nơi sản xuất pectin. Ởû đó bã sấy sẽ

được bảo quản trong một phòng tồn trữ đặc biệt ở điều kiện tồn trữ không đổi và kiểm soát
liên tục. Từ đây bã sấy sẽ được dùng để sản xuất pectin quanh năm.
Trường hợp sử dụng bã ẩm, cần phải đem sản xuất pectin ngay khi vừa thu nhận thì bã
ẩm rất dễ hư hỏng
5. Nghiền bã sấy
a) Mục đích: xé bã sấy nhỏ hơn, chuẩn bò cho quá trình trích ly ( tăng hiệu quả
trích ly )
b) Thiết bò: máy nghiền búa kiểu trục
Bộ phận gây ra va đập vào nguyên liệu là các búa nghiền được treo trên các chốt
của rôto đặt nằm ngang. Khi rôto quay, lực ly tâm làm các búa nằm ở vò trí hướng tâm và dự
trữ một động năng lớn. Vật liệu qua bộ phân cung cấp từ phía trên vào máy liền bò các búa
nghiền quay đập vào và va chạm với các thiết bò nằm trong buồng nghiền. Trong quá trình va
đập, búa sẽ truyền cho vật liệu động năng tạo thành công xé bã sấy nhỏ hơn. Các phần tử có
kích thước bé hơn kích thước lỗ sàng thì lọt ra ngoài buồng nghiền và là sản phẩm sau
nghiền; các phần tử có kích thước lớn tiếp tục bò va đập, phá vỡ

Hình 16: Thiết bò nghiền búa: nghiền thô và trung bình

Nhóm tiểu luận:18

Trang 19


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Hình 17: Thiết bò nghiền trục : nghiền mòn
6. Trích ly
Dung môi sử dụng trong công nghiệp : nước nóng có pha acid

Bã sấy được cho vào bồn sấy nước nóng có thể chứa các chất hỗ trợ như :
• Acid vô cơ ( chủ yếu): HCl, H3PO4,H2SO4,HNO3
• Acid hữu cơ : citric, tartaric, malic
• Đôi khi có sử dụng enzym
Điều kiện trích ly : tuỳ vào nguyên liệu và yêu cầu sản phẩm:
pH=1.5 – 3.0 , t0 = 60 – 1000C, thời gian= 0.5 – 6 giờ
Nguyên tắc : cho nước chảy tuần hoàn liên tục cho đến khi nồng độ pectin đạt giá trò theo
yêu cầu
Các yếu tố ảnh hưởng :
• Kích thướt bã thô
• Tỉ lệ bã với dung môi
• Nguồn gốc nguyên liệu
• Loại acid dùng trích ly
• Nhiệt độ và thời gian trích ly
Một số phng pháp khác ;
• Phương pháp nghiền bi ướt ở nhiệt độ thấp
• Phương pháp trích ly pectin bằng enzym galacturonase: tuy nhiên phương pháp
này chỉ dùng trong nghiên cứu. Pectin thu được có mạch ngắn và phân nhánh. Để
thu được pectin ít bò biến đổi so với tự nhiên có thể sử sụng enzym arabinase và
galactanase

Nhóm tiểu luận:18

Trang 20


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Có thể ngăn chặn quá trình phân huỷ enzym bằng cách : bổ sung các chất hoạt động bề
mặt như SDS( sodium dodecyl sulphate ) . SDC ( sodium deoxycholate) được dùng để loại bỏ
các chất màu và lipid. DMSO ( dimethyl sulphoxide ) giúp loại bỏ một lượng lớn tinh bột ra
khỏi dòch thuỷ phân.
Phần bã khô sau khi trích ly gần hết pectin sẽ được sấy khô ép đùn thành viên và sử
dụng làm thức ăn gia súc. Đây là loại thức ăn gia súc có giá trò dinh dưỡng và năng lượng cao
7. Làm sạch dòch chiết
Dòch pectin thu được sau trích ly sẽ được làm trong bằng ly tâm, lọc ép…
Sau cùng dòch chiết được tẩy màu bằng hoá chất SO2 hay lọc qua than hoạt tính.

Hình 18: Thiết bò lọc khung bản

Nhóm tiểu luận:18

Trang 21


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Hình 19: Cấu tạo thiết bò lọc ly tâm
1.Nhập huyền phù nguyên liệu
2. Tháo pha lỏng
3. Tháo pha rắn (bằng trọng lực)
4.Khoang chứa bã và đóa
5.Buồng
6. Vít tải
8. Cô đặc và xử lý dòch chiết
Thiết bò : cô đặc chân không màng rơi

• Nhiệt độ: 55 -60 0C
• Nồng độ chất khô sau cô đặc: khoảng 10 %( pectin 2-4 % )
Dòch cô đặc được làm nguội và rót vào các thùng chứa để bán dạng lỏng, hoặc đem sấy
thùng quay để được dòch chiết pectin sấy khô hay xử lý tiếp để thu bột pectin
Để sản xuất sữa bột: dòch cô đặc đem đi kết tủa ngay -> thu được HMP có DE cao hoặc
dự trữ thêm một thời gian để xử lý tiếp pectin ( de-ester hoáHMP, amid hoá) nhằm thu được
dung dòch có chứa HMP có DE thấp, LMP
Quá trình de-ester hoá có thể thực hiện bằng acid, amoniac, hoặc enzym. Xử lý bằng
acid là tốt nhất, pectin tin thu được tạo được gel tốt hơn, xử lý bằng enzym sẽ khiến cho quá
trình de-ester hóa không được đồng đều
Khi xử lý dung dòch pectin cô đặc, pH và nhiệt độ phải được điều khiển ở một giá trò
chính xác. Trong suốt quá trình đó một số nhóm methoxyl cũng như một liên kết glucoside
của các đường trung tính ở mạch bên sẽ không ngừng tách ra khỏi phân tử pectin. Ngay khi
đạt được chỉ số DE mong muốn cồn sẽ được dùng để kết tủa pectin
Nếu thực hiện de-ester hoá bằng amoniac trong huyền phù rượu, sản phẩm thu được sẽ
là một pectin amid hoá. Một phần các nhóm ester sẽ bò hoán đổi bở các nhóm amid. Trong
trường hợp này các đặc tính tạo gel sẽ bò thay đổi so với pectin khử ester bằng acid.
Chỉ số DE và chỉ số amid được giám sát tự động trong suốt quá trình. Pectin tin thu đïc
có chỉ số DE tối đa khoảng 75- 77%, quá trình de-ester hoá có kiểm soát bằng acid sẽ thu

Nhóm tiểu luận:18

Trang 22


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

được pectin có chỉ số DE khoảng 20 – 70%.

Hình 20: Thiết bò cô đặc màng rơi

Nhóm tiểu luận:18

Trang 23


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

Hình 21: Thiết bò cô đặc dạng bản mỏng

9. Kết tủa pectin
Kết tủa pectin có thể thực hiện bằng cồn 950 ( từ dung dòch có chứa 2 – 4% pectin)hay
bằng muối nhôm (từ dung dòch loãng có chứa 0.3 – 0.5% pectin)
Loại cồn thường sử dụng là isopropranol, ngoài ra có thể sử dụng etanol, methanol.
Nồng độ cồn sử dụng có ảnh hưởng đến lượng và độ tinh khiết của pectin kết tủa.
Trong quá trình kết tủa pectin có thể bò de-ester hoá một phần. Khó khăn gặp phải là
pctin có thể đồng kết tủa với protein, tinh bột hay các nucleic khi61n pctin thu được có độ tinh
khiết thấp, do đó trước khi kết tủa có thể tiến hành thuỷ phân bớt tinh bột và protein bằng
enzym hay acid.
Nhược điểm của quá trình xử lý bằng cồn là có thể làm tăng độ vững chắc của các liên
kết hydro giữa các chất có trong vách tế bào do đó có thể ảnh hưởng đến quá trình trích ly
10. Tách kết tủa
Trong quá trình xử lý bằng cồn, pectin tạo thành kết tủa màu trắng và nổi thành mảng
lên trên bề mặt, có thể tách ra khỏi dung dòch rất dễ dàng. Pectin kết tủa có thể được rửa
sạch lại bằng cồn. Nồng độ cồn sử dụng có ảnh hưởng đến lượng và độ tinh khiết của pectin
Nếu kết tủa pectin bằng muối nhôm, kết tủa thu được phải đem rửa bằng cồn có pha

acid để chuyển nhôm pectinate thành ra dạng acid sau đó trung hoà bằng cồn kiềm hoá nhẹ.
Cồn sử dụng có thể chứa các muối hay kiềm để biến đổi pectin thành muối một phần ( Na+,
K+, Ca2+, NH 4+ ).
11. Ép kết tủa
Pectin kết tủa được đem ép, sản phẩm thu được là pectin thô và dung dòch chiết chứa
cồn cùng với các loại đường và chất màu.
Dòch cồn dùng để kết tủa và rửa kết tủa sẽ được đem chưng cất để thu lại cồn tinh khiết

Nhóm tiểu luận:18

Trang 24


Tiểu luận

Công nghệ sản xuất pectin

sử dụng lại cho quá trình kết tủa. Phần dòch chiết còn lại sẽ được gộp chung với phần dòch
chiết dòch bã thô sau khi đã tách kết tủa pectin.
Dòch chiết bã thô sau khi tách cồn còn chứa nhiều đường, acid quả, các chất màu và các
chất mùi tự nhiên. Các chất chiết này có thể được sử dụng làm chất tạo ngọt hoặc chất tạo
màu thực phẩm. ng dụng nữa là có thể lên men dòch chiết để thu hồi etanol táo. Có tyhể
dùng những kó thuật xử lý đặc biệt xử lý tiếp để tách các tác nhân gây sẫm màu, khoáng chất
và các acid quả ra khỏi dòch chiết. Sản phẩm thu được sẽ chỉ chứa đường của nguyên liệu
được xử lý và được dùng làm chất tạo ngọt trong công nghệ thực phẩm
12. Sấy khô pectin
Pectin sau khi ép sẽ được đem đi sấy cẩn thận bằng thiết bò sấy trục chân không ở 60o
70 C đền độ ẩm 3-4%
Để sản xuất pectin amid hoá, pectin sấy khô được phân tán trong cồn và xử lý bằng
amoniac. Quá trình amid hoá cũng có thể được tiến hành trước khi sấy với dòch chiết pectin

cô đặc.

Hình 22: Thiết bò sấy trục
13. Nghiền và rây
Pectin sau khi sấy trục sẽ có kích thướt hạt còn khá thô. Trong quá trình nghiền và rây,
pectin sẽ được nghiền nhỏ thành dạng bột đồng nhất.
Cần kiểm soát một số yếu tố như lượng ẩm, lượng cồn sót cho phép. Ngoài ra cần sử
dung rây phân tích để quýet đònh xem hạt pectin có đạt yêu cầu hay chưa .
14. Bảo quản
Trong khi sản phẩm pectin được đem đi phân tích để kiểm tra, pectin sẽ được bảo quản
tạm thời trong các thùng chứa lớn
15. Kiểm tra trong phòng thí nghiệm, chuẩn hóa
Pectin được kiểm tra về nhiều mặt. Nhiều phương pháp và thiết bò hiện đại sẽ được áp

Nhóm tiểu luận:18

PDF by

Trang 25