Luận Văn Hoàn thiện công nghệ sản xuất glucoza tinh thể bằng phương pháp enzim

1. Mở đầu
Siro fructoza là một loại đường quen thuộc trên thị trường thế giới, có hàm lượng calo thấp hơn đường kính từ 30-50% và đặc biệt độ ngọt của
siro fructoza 42% tương đương với đường kính nên thường được sử dụng thay thế đường kính trong các sản phẩm như: sữa đặc, kem, các loại mứt quả đóng hộp, nước uống ít calo, siro đặc có hương, thức ăn tráng miệng, bánh ngọt .
Giá thành siro fructoza lại thấp hơn đường kính rất nhiều, ở Mỹ giá siro fructoza rẻ hơn đường kính từ 30 đến 40%, ở Nhật là 50-60%. Với những tính chất ưu việt của siro fructoza cả về chất lượng lẫn hiệu quả kinh tế nên sản lượng sản xuất siro fructoza trên thế giới ngày một tăng lên không ngừng.
Siro fructoza là sản phẩm được sản xuất từ tinh bột bằng phương pháp enzim thông qua hai công đoạn chính: thủy phân tinh bột thành
glucoza và đồng phân hóa để chuyển glucoza thành fructoza. Quá trình sản xuất này sử dụng ba loại enzim là α-amylaza, glucoamylaza và
glucoisomeraza. Trên thế giới quá trình thủy phân tinh bột thành glucoza đã phát triển mạnh mẽ sau những năm 1940, khi công nghệ sản xuất enzim đã được triển khai và phát triển trên quy mô công nghiệp. Đến những năm 1960, glucoza tinh thể đã được sản xuất và tiêu thụ với một số lượng lớn.
Quá trình chuyển hoá glucoza thành fructoza phát triển hơn khi enzim glucoisomeraza được sản xuất trên quy mô công nghiệp. Vào những năm
1950 và đến năm 1967 nhà máy sản xuất siro fructoza đầu tiên đã được xây dựng ở Mỹ với độ chuyển hoá chỉ có 15%, nhưng chỉ một năm sau đó nhà máy đã nâng hiệu suất chuyển hoá lên 42% [1]. Cùng với siro glucoza, glucoza tinh thể, siro fructoza đã được sử dụng để thay thế đường sacaroza trong chế biến thực phẩm. ở Mỹ, trong những năm 1990, sản lượng đường từ tinh bột được sản xuất ra chiếm 67% tổng lượng chất ngọt sử dụng [2].
Từ những năm 1950, quá trình thủy phân tinh bột bằng phương pháp enzim được bắt đầu trên quy mô công nghiệp và sản lượng siro fructoza
tăng lên rất nhanh ở nhiều nước trên thế giới. Năm 1985, Canada đã sản xuất được 220.000 tấn, Nhật Bản 585.000 tấn. Từ những năm 1976, riêng ở Mỹ sản lượng đường và siro fructoza sản xuất được nhiều hơn 2,3 triệu tấn năm, trong những năm cuối của thế kỷ 20, sản lượng siro fructoza tăng 5 triệu tấn/ năm và tổng sản lượng đường từ tinh bột đạt 67% sản lượng đường cả nước.
ở nước ta, công nghệ sản xuất đường từ tinh bột bằng phương pháp enzim đã được phát triển mạnh mẽ trong 10 năm lại đây. Hàng loạt nhà
máy sản xuất siro glucoza phục vụ cho công nghiệp kẹo với công xuất từ 10-20 tấn/ngày đã được xây dựng tại Sơn Tây, Việt Trì, Quảng Ngãi, Biên Hoà . Các sản phẩm từ tinh bột, đặc biệt là siro glucoza và đường glucoza đang được sản xuất với sản lượng lớn trên quy mô công nghiệp như Công ty kỹ nghệ 19/5 Sơn tây 2000 tấn siro glucoza, 100 tấn đường glucoza tinh thể một năm; Công ty Minh Dương 5000 tấn siro glucoza, 200 tấn glucoza tinh thể năm; Công ty bánh kẹo Hải Hà 3000 tấn siro glucoza năm; Công ty đường Quảng ngãi 4800 tấn siro glucoza năm. Với sáng kiến của công ty Ong Nam Định, đường glucoza đã được sản xuất làm thức ăn cho ong. Siro fructoza cũng đã được sản xuất thành công tại Viện Công Nghiệp Thực Phẩm. Tuy nhiên, siro fructoza chỉ mới được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, và vẫn chưa có nơi nào ứng dụng vào sản xuất trên quy mô công nghiệp.
Việt nam là một nước nông nghiệp với một nguồn nguyên liệu tinh bột dồi dào, sẵn có, hàng năm nước ta xuất khẩu hàng triệu tấn gạo, ngoài
ra ngô, khoai, sắn còn được trồng trên một diện tích lớn với sản lượng ngô là 1.034.200 tấn/năm, khoai lang 2.399.900 tấn/năm, sắn 2.211.500
tấn/năm, khoai tây 97.838 tấn/năm, ngoài ra còn các loại khác như dong giềng, kê ,tinh bột đao[4] .Toàn bộ nguồn tinh bột này mới chỉ được sử dụng một phần để chế biến, còn lại chủ yếu vẫn sử dụng dưới dạng tinh bột thô với giá thành thấp.
với vốn đầu tư không lớn, hy vọng rằng trong tương lai siro fructoza sẽ được tiếp tục đưa vào sản xuất để góp phần vào công cuộc chế biến nông sản trong kế hoạch 1.000.000 tấn đường năm 2000 của Đảng và Nhà nước ta.
Để có thêm điều kiện năng cao hiệu quả kinh tế của tinh bột đồng thời tạo thêm sản phẩm mới cho xã hội, Viện Công nghiệp Thực phẩm
mong muốn được tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất siro fructoza trên quy mô công nghiệp phù hợp với điều kiện của nước ta giúp các nhà máy sản xuất glucoza tiến thêm một bước nữa, sản xuất ược siro fructoza 42% để sử dụng trong công nghiệp thực phẩm.
Vì vậy chúng tôi đã nghiên cứu ứng dụng kết quả của đề tài: “Hoàn thiện công nghệ sản xuất glucoza tinh thể bằng phương pháp enzim” để
chuyển hoá tinh bột thành đường glucoza làm nguyên liệu cho sản xuất siro fructoza với các nội dung chủ yếu:
-Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ nâng cao chất lượng dịch glucoza làm nguyên liệu cho sản xuất si ro fructoza
-Nghiên cứu ứng dụng enzim glucoisomeraza cố định để chuyển hoá glucoza thành fructoza.
-Nghiên cứu các phương pháp làm sạch dịch siro fructoza 42%.
-Nghiên cứu thu hồi và bảo quản dịch siro fructoza.
-Nghiên cứu chế tạo thiết bị phù hợp với công nghệ và điền kiện sản xuấtcủa nước ta.