Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

I. Mở đầu:
1. Giới thiệu chung
Glucose là monosaccaride tiêu biểu, có công thức nguyên là C 6H12O6, là loại đường
khử, có nhiều ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, là đường dễ tiêu hoá, hấp thu.
Đường glucose là sản phẩm quá trình thuỷ phân tinh bột bằng acid hoặc enzyme. Có
thể dùng tinh bột từ củ hoặc các loại hoà thảo. Ở các nước chủ yếu dùng tinh bột bắp và tinh
bột khoai tây. Ở nước ta chủ yếu dùng tinh bột sắn để sản xuất đường glucose.
2. Tính chất và ứng dụng:
Việc sản xuất đường glucose là một ứng dụng quan trong đặc biệt của amilase. Các
đường glucose thông thường có chỉ số đường khử (tính theo glucose) là 20 đến 65. Dung
dịch đường glucose có độ nhớt thấp và thường được bảo quản ở pH 3.5- 5.5 (thêm acetate,
citrate hoặc lactate). Người ta dùng dung dịch này để độ ngọt, để ngăn cản sự kết tinh
saccharose và làm giảm nhiệt độ đông lạnh của dung dịch (hỗn hợp kem lạnh). Ngoài ra dung
dịch đường glucose có khả năng lên men và có độ hút ẩm cao.
Glucose có khả năng hoá nâu, có tính tạo khối, tạo viên. Giống như các đường đơn
khác, glucose bị lên men bởi nấm men và các chủng vi sinh vật khác nhanh hơn so với các
nguồn cơ chất khác. Do phân tử lượng chỉ bằng một nửa so với đường saccharose ở cùng một
khối lượng sử dụng. Khi phản ứng với các hợp chất chứa nitơ, glucose tạo ra các chất màu
tuỳ thuộc vào điều kiện phản ứng như pH, nhiệt độ, nồng độ và bản chất các hợp chất chứa
nitơ.
Đường glucose cũng tham gia các phản ứng như isomer hoá trong môi trường kiềm
để tạo thành fructose và mannos, phản ứng phân huỷ kiềm tạo thành acid carboxylic, phản
ứng hydro hoá tạo thành sorbitol, phản ứng phân huỷ kiềm và hydro hoá để tạo thành glycol;
1,2- propanediol và glycerol, phản ứng oxy hoá để tạo thành acid gluconic và acid glucaric.
Các tính chất vật lý, hoá học và dinh dưỡng học đường glucose được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực công nghiệp thực phẩm như công nghiệp lên men (bia, đồ uống có cồn…), sản
xuất bánh mì, trong công nghiệp bánh kẹo, đồ hộp, thức ăn nhanh và những lĩnh vực khác

như công nghiệp hoá chất và dược phẩm.
Đường glucose được sử dụng trong sản xuất bánh mì để tăng khả năng lên men, tăng
độ dai cho vỏ bánh để dễ cắt, dễ cầm bánh, cải thiện màu, mùi vị và cấu trúc bánh. Trong
bánh ngọt glucose giúp tăng thể tích, cấu trúc, tính cân đối của bánh. Glucose kiểm soát độ
ngọt và vị trong các loại bánh bích quy, nó được phủ lên trong quá trình nướng để tạo màu
cho bề mặt và làm mềm bánh.
Glucose cũng mang lại cấu trúc mềm mại, vị ngọt diệu và khả năng chảy tốt cho các sản
phẩm kem và đồ tráng miệng lạnh. Trong lên men bia glucose được sử dụng như cơ chất có
khả năng lên men bổ sung để làm giảm lượng cacbohydrate và lượng calori trong các loại bia
năng lượng thấp.
Trong rượu vang glucose được sử dụng để tăng khả năng lên men, tăng vị và độ ngọt
cho sản phẩm. Trong các loại đồ uống, glucose cung cấp độ ngọt, áp suất thẩm thấu, nó cũng
là chất độn giúp tăng vị, kiểm soát khả năng di động và tăng thời gian bảo quản cho đồ uống
dạng bột.
Trong sản xuất kẹo, glucose cung cấp đô ngọt, độ mềm mại cho sản phẩm đồng thời
giúp kiểm soát hiện tượng kết tinh. Kết hợp glucose và saccharose giúp tăng vị, cải thiện màu
sắc, độ bóng, tăng cảm giác mát lạnh ở miệng, đồng thời cân bằng được độ ngọt, độ dai, độ
cứng cho sản phẩm kẹo. Glucose cũng là phụ gia lý tưởng cho quá trình đóng viên do tính

1


Cơng nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

chảy, khả năng kết dính cũng như tách rời tốt. Glucose cũng là chất tạo độ ngọt, độ mềm dẻo
và dễ cắt trong sản phẩm kẹo dẻo.
Trong các loại đồ hộp như nước chấm, xúp rau củ, đồ hộp trái cây, mứt, thạch quả,
glucose được sử dụng để cung cấp độ ngọt và vị, tăng độ bền và áp suất thẩm thấu, cải thiện

cấu trúc và chất lượng thẩm mỹ của sản phẩm. Glucose cũng tham gia vào q trình tạo màu
cho sản phẩm như xúc xích, bơ đậu phộng…
Trong cơng nghiệp dược, glucose được sử dụng để truyền tĩnh mạch, hay để đóng
viên. Nó cũng được sử dụng như ngun liệu của các q trình lên men sản xuất các acid hữu
cơ, vitamine, kháng sinh, emzyme, acid amine, polysaccharide… Nhu cầu glucose cao nhất
là trong lĩnh vực sản xuất cồn ethanol nhiên liệu.
Đặc biệt đường glucose là một ứng dụng thực tiễn trong sản xuất nước quả, đây là
ngun liệu được phối trộn vào dịch quả nhằm làm tăng hương vị và giúp cho sản phẩm đạt
chất lượng tuyệt hảo hơn đồng thời nó cũng chính là ngun nhân giúp hạ chi phí sản xuất
bởi vì đường glucose là ngun liệu dễ chế biến và rẻ hơn nhiều so với saccharose hay còn
gọi là đường kính mà ta vẫn thường hay sử dụng hằng ngày trong gia đình cũng như làm
ngun liệu chế biến một số sản phẩm khác trong cơng nghiệp thực phẩm: bánh kẹo, mứt
quả, nước giải khát…
Glucose là chất cần cho mơi trường ni vi sinh vật, là đường dễ lên men tạo rượu,
acid acetic, acid lactic, acid hữu cơ khác như acid glutamic, acid citric.
II. Ngun liệu :
1. Tinh bột sắn:
a. Giới thiệu chung :
Tinh bột sắn gồm hai loại polysaccarit khác nhau là amylose (17-20%) và
amylopectin.
- Amylose: gồm 200 – 1000 phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4
glucoside tạo thành mạch thẳng. Phân tử amylose gồm nhiều chuỗi xếp song song
với nhau, trong đó các chuỗi cuộn lại thành hình xoắn ốc. Phân tử amylose có 1
đầu khử và 1 đầu không khử.
- Amylopectin: gồm 600-6000 phân tử glucose gồm hai loại liên kết α-1,4 glucoside
và α-1,6 glucoside, mạch phân nhánh. Phân tử amylopectin chỉ có một đầu khử
duy nhất.

2



Cơng nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Hình 1: Cấu trúc của mạch amylose

b.

Hình 2: Cấu trúc của mạch amylopectin
Ưu điểm của ngun liệu tinh bột sắn :

Sắn có thể thu hoạch quanh năm nên không cần tốn nhiều chi phí cho việc tồn trữ.
Giữa các mặt hàng tinh bột, sắn cho sản lượng carbohydrate cao hơn gạo là 40%, và
cao hơn ngô vàng là 25%, do đó sắn là nguồn tinh bột rẻ tiền. Hơn nữa, so với các vụ
mùa khác, sắn chòu được điều kiện trồng khắc nghiệt hơn.
Do sắn có hàm lượng tinh bột cao và hàm lượng các chất khác như protein và lipit
thấp, do đó nó là nguồn lý tưởng để sản xuất tinh bột tinh khiết. Đặc tính quan trọng của
tinh bột sắn là không mùi, tạo bột nhão trong, và khả năng kết dính. Những đặc tính này
giúp cho tinh bột sắn dễ trộn với các tác nhân màu sắc và hương vò.
Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin cao nên dễ hòa tan trong nước ở 95 oC hơn các
loại tinh bột giàu amylose, do cấu tạo cồng kềnh nên không có xu hướng kết tinh trở lại
và do đó có khả năng giữ nước lớn.
v. Tiêu chuẩn của tinh bột sắn


Cấu trúc
Màu sắc
Hương vò
Mùi


Đặc tính :

Bảng 2
Bột màu trắng
Đồng đều và đặc trưng
Đặc trưng
Có mùi tươi và không có mùi mốc và ôi
3


Cơng nghệ chế biến đường Glucose



GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Thành phần hóa học :
Bảng 3
Hàm ẩm
14.0% max
Tro
0.12% max
Độ acid (trong ml NaOH 0.1 N)
3.0 ml max
pH
4.5 – 6.5
Tinh bột
84.0% min


3. Hệ enzyme thủy phân dùng trong sản xuất đường glucose:
a. Amilase:
Khái niệm chung: amilase là một trong những enzyme được ứng dụng rộng rãi hơn cả,
đặc biệt là trong cơng nghiệp thực phẩm.
Amilase là tên gọi một nhóm enzyme thuỷ phân tinh bột, bao gồm nhiều enzyme khác
nhau về tính đặc hiệu tác dụng lên tinh bột (vị trí khác nhau trên mạch tinh bột) như:αamilase, β-amilase, γ-amilase…
Chế phẩm enzyme amilase kĩ thuật và tinh khiết được sản xuất ở dạng dịch đặc có nồng
độ chất khơ 50% hay ở dạng bột khơ thơ hay tinh khiết. Phương pháp thu amilase từ canh
trưởng rắn hay lỏng, trên cơ bản giống phương pháp chung thu enzyme từ vi sinh vật.
Về phương pháp ni, ta có thể sử dụng phương pháp bề sâu hay bề mặt.
Ví dụ: với chủng Asp. Awamori, Asp. Niger, endomyces pecies các nước Liên xơ cũ,
Tiệp Khắc, Đơng Đức đã sản xuất glucoamilase ở quy mơ cơng nghiệp bằng phương pháp
ni chìm.
Ở Nhật, Mỹ, Hungari, Tiệp Khắc… ni Asp. Oryzae tạo α-amilase và Rhizopus
neveus tạo glucoamilase bằng phương pháp bề mặt với vi khuẩn B.subtilis người ta ni
bằng phương pháp chìm thu enzyme α-amilase bền với nhiệt độ cao
Nhóm enzyme amilase, đa phần được tổng hợp bởi nấm mốc và vi khuẩn, một số ít từ
nấm men. Các chủng nấm mốc như: Asp. Oryzae; Asp. Niger; Asp. Awamori; Asp.usamii;
Rhyzopus neveus; Asp. Patatae; Rhizopus delemar; Rhizopus javamicus; Mucor sp; và một
số lồi vi sinh vật khác như Endomycopis, fibuliger; Endomycopis, bifubuliger;
saccharomycs diastaticus… tạo amylase, glucoamilase. Từ vi khuẩn B. diastaticus, B.
subtilis, B. mesentericus, B. Amylosolvens... thường để thu α-amilase chịu nhiệt độ cao.
Mỗi chủng vi sinh vật có thể tổng hợp nhiều loại enzyme nhưng khối lượng mỗi
enzyme tổng hợp được có khác nhau.
Ví dụ: Chủng Asp. Oryzae( mốc vàng) tổng hợp nhiều α-amilase nhưng ít
glucoamilase còn chủng Asp. Niger, Asp. Awamori ( mốc đen)thì ngược lại tổng hợp nhiều
glucoamilase và ít α-amilase. Đặc điểm α-amilase nấm mốc là có pH tối ưu 4,7- 4,9 Ca là
ngun liệu tăng hoạt động của enzyme này. α-amilase nấm mốc có khả năng chuyển được
80- 82% tinh bột thành maltose, khơng tác dụng lên tinh bột sống chỉ tác dụng lên tinh bột đã
hồ hố.

Amilase của vi khuẩn có khả năng dịch hố cao( tạo dextrin), khả năng đường hố
kém hơn amilase của nấm mốc, nhưng có ưu điểm là chịu được nhiệt độ cao( 90 0C). Ở Nhật
hàng năm sản xuất 7000 tấn amilase từ vi khuẩn. Các nấm mốc Asp. Awamori; Asp. Oryzae;

4


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Asp. Usami tổng hợp nhiều Olygo-1-6-glucozidase thuỷ phân liên kết 1-6-glucoside của tinh
bột.
b. Glucoamylase
Glucoamylase (3.2.1.3 α-1,4-glucanglucohydrrolase) hay cũng gọi là γ-amilase.
Glucoamylase có khả năng cắt đứt từng đơn vị glucose từ đầu không khử của tinh bột.
Khi thủy phân tinh bột glucoamylase bên cạnh glucose cũng có thể tạo ra oligosaccharide.
Glucoamylase cũng có thể thủy phân liên kết α-1,6-glucoside trong các oligo- và
polysaccharide. Ngoài ra glucoamylase cũng có khả năng phân cắt glucogen, amylopectin,
dextrin giới hạn, isomaltose và maltose đến glucose.
Glucoamylase của Aspergillus và Rhizopus có độ bền cao đối với nồng độ ion H+.
c. Chế phẩm amilase trong sản xuất đường glucose từ tinh bột:
Từ năm 1960 ở Nhật, 100% glucose được sản xuất bằng phương pháp thuỷ phân
enzyme. Ở các nước tiên tiến khác, phương pháp dùng enzyme vi sinh vật trong lĩnh vực này
cũng đã được áp dụng có hiệu quả và phổ biến, hay phối hợp phương pháp acid và enzyme.
Trong sản xuất mật tinh bột-glucose 2 enzyme chủ yếu là α-amilase và glucoamilase từ nấm
mốc và vi khuẩn. Enzyme α-amilase để dịch hoá tinh bột và tạo maltose còn glucoamilase
dùng để đường hoá tạo glucose, chế phẩm amilase cho sản xuất glucose được sản xuất từ vi
khuẩn
B. subtilis, B. mesentericus. Chế phẩm glucoamilase thường sản xuất từ nấm mốc

Asp. Niger; Asp. Awamori; Asp. Batatae; Rhizopus delamar; Mucor… hay từ một số nấm
men sacchromyce, Endomycoppis…
 Termamyl ( màu vàng nâu lỏng sánh , có độ nhớt cao ). Có chứa
anpha- amylase chịu được nhiệt độ cao và được sản xuất từ loài Bacillus licheniformis
Tính chất : to chịu đựng : 90 – 1000 C
PHopt : 6-7
Hoạt độ 120 KNU / g ( kilonovo đơn vị )
1 KNU là lượng enzyme phân cắt 5,6 gam tinh bột hòa tan ở nhiệt độ 370 C , PH 5,6 và thời
gian từ 7- 20 giờ
 AMGE chứa glucoamylase , được sản xuất từ loài Asp niger , đây là
chất lỏng có màu vàng nâu , có tỷ trọng 1,2 g/ml
Tính chất : topt : 60 -62 0C
PH opt : 4.1 – 4.3
3. Quy trình công nghệ:
1. Sơ đồ khối:

5


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

2. Giải thích quy trình:
2.1 Hòa bột:
• Mục đích công nghệ:
Chuẩn bị : Chuẩn bị cho quá trình hồ hóa nhằm tăng độ phân tán của huyền phù.
• Các biến đổi:
Biến đổi vật lý:


6


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

 Tăng thể tích
 Hệ số dẫn nhiệt tăng
 Sự khuếch tán của các hạt tinh bột tăng
Biến đổi hóa lý:
 Hạt tinh bột hấp thu một lượng nhỏ nước một cách thuận nghịch (25-50%
nước) nhưng chưa trương nở.
 Trạng thái của nguyên liệu sau khuấy trộn ở dạng huyền phù
 Tăng khả năng tiếp xúc giữa hạt tinh bột và nước
Biến đổi cảm quan: sự thay đổi trạng thái của dịch bột
• Các thiết bị:
Thùng hòa bột hình trụ làm bằng thép không rỉ, có cánh khuấy.
• Các thông số công nghệ:
 Nhiệt độ: 45-50oC
 Tốc độ cánh khuấy: 20 vòng/phút
 Thời gian: 30-40 phút
2.2 Hồ hóa:
• Mục đích công nghệ:
Chuẩn bị: Chuẩn bị cho quá trình dịch hóa, các hạt tinh bột hút nước và
trương nở tối đa tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dịch hóa
• Các biến đổi:
Biến đổi vật lý:
- Độ nhớt tăng cực đại
- Hạt tinh bột trương nở tối đa

- Nhiệt độ của dung dịch tăng
- Nồng độ chất khô tăng
Biến đổi hóa học:
- Xảy ra sự hydrate hóa các nhóm hydroxyl tự do và hình thành liên kết
hydro với nước.
Biến đổi hóa lý:
- Hạt tinh bột tiếp tục hấp thu nước, khi nhiệt độ càng tăng thì khả năng hút
nước càng tăng, lên đến 2500% nước.
- Hệ chuyển từ dạng huyền phù sang dung dịch nhớt đồng nhất.
- Tăng khả năng hòa tan
Biến đổi cảm quan: màu sắc từ đục chuyển sang trong hơn.
• Các thiết bị:
 Henze cooker:

7


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Hình 1 : Thiết bị Henze Cooker
Tỉ lệ h1:h2:d = 1:2:1.3
h1: chiều cao thân hình trụ
h2: chiều cao đáy côn
d: đường kính thân trụ
Thiết bị hình trụ đáy côn, bên trong có 1 trục nối với motor giúp trục xoay.
Trên trục có những cánh khuấy để đảo trộn cho mẫu đồng nhất. Phía dưới có
hệ thống hơi trung tâm. Hệ thống van an toàn kết nối trực tiếp với hệ thống
hơi trung tâm


Thông số công nghệ :
Thời gian xả: 20 phút
Nhiệt độ: 52-64oC
2.3 Dịch hóa:
a. Mục đích công nghệ:

Chuẩn bị: Chuẩn bị cho quá trình đường hóa
b. Các biến đổi:
Biến đổi vật lý:
 Độ nhớt giảm
 Khả năng truyền nhiệt tăng (do kích thước phân tử nhỏ hơn)
 Nồng độ chất khô tăng
Biến đổi hóa học:

8


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

 Hạt tinh bột bị phá tung, phá vỡ các liên kết hydro giữa nước và các sợi
tinh bột
 Phản ứng Maillard giữa đường và acid amine tạo ra sản phẩm có màu
- Thủy phân một phần tinh bột tạo những mạch dextrin có chiều dài mạch
ngắn hơn,
Biến đổi hóa lý:
 Sự bốc hơi nước
 Khả năng hòa tan của tinh bột tăng

Biến đổi hóa sinh:
- Enzym α-amylase hoạt động cắt các mạch amylose và amylopectin thành
các dextrin mạch ngắn có khả năng hòa tan .
Biến đổi sinh học:
- Vi sinh vật bị ức chế hoặc tiêu diệt
• Các thiết bị:
 Henze cooker
• Các thông số công nghệ:
 Nhiệt độ: 105oC
 pH: 6-6.5
 Hàm lượng chế phẩm enzym α-amylase: 0.25-0.3% lượng tinh bột khô
Chú ý:
Quá trình dịch hóa tiến hành đến hàm lượng đường khử đạt 10-15% DE.
2.4 Làm nguội:
a. Mục đích công nghệ:
Chuẩn bị:
- Chuẩn bị cho quá trình đường hóa, tạo điều kiện tối thích cho enzym
glucoamylase trong quá trình đường hóa tiếp theo
b. Các biến đổi:

Vật lý : - Nhiệt độ giảm

Các biến đổi khác không đáng kể
c. Các thiết bị:
- Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng

9


Công nghệ chế biến đường Glucose


GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Hình 2 : Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng
-

phận chính của thiết bị là những tấm bản hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và được
làm bằng thép không gỉ.
- Mỗi tấm bản sẻ có 4 lổ tại 4 góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo
sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.
- Khi ghép các tấm bản mỏng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành nên
những hệ thống đường vào và ra cho mẫu khảo sát và chất tải nhiệt. Tùy thuộc vào
điều kiện cụ thể, các nhà sản xuất sẻ bố trí hệ thống những đường dẩn thích hợp.
Nguyên tắc hoạt động :
Thực phẩm sẽ lần lượt đi qua 2 vùng, mỗi vùng gồm 4 khoang được kí hiệu là 4x 2.
Chất tải nhiệt sẻ lần lượt đi qua 4 vùng, mỗi vùng gồm 2 khoang và được kí hiệu là 2x4.
Thông số công nghê :
- Nhiệt độ hạ xuống : 55- 600C
2.5 Đường hóa:
a. Mục đích công nghệ:
Khai thác : Tạo thành syrup có thành phần chủ yếu là glucose, các đường đơn giản và
các dextrin mạch ngắn.
b. Các biến đổi:

Biến đổi vật lý:
- Giảm độ nhớt
- Tăng khả năng truyền nhiệt của dung dịch.
- Tăng hàm lượng chất khô

Biến đổi hóa học:


10


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

- Phản ứng thủy phân cắt dextrin mạch dài (sản phẩm sau quá trình dịch
hóa) thành sản phẩm chính là glucose, các đường đơn giản khác và dextrin
mạch ngắn,…
- Phản ứng Maillard tạo thành các chất màu làm sẫm màu dịch thủy phân

Biến đổi hóa lý: tăng khả năng hòa tan

Biến đổi hóa sinh:
- Có tương tác đồng thời của enzym α- amylase và glucoamylase lên các
mạch polysaccharide và oligosaccharide, tạo hỗn hợp sản phẩm gồm
maltose, glucose, triose và các oligosaccharide khác. Trong đó
glucoamylase hoạt động với điều kiện tối thích còn α- amylase vẫn hoạt
động nhưng hoạt tính yếu hơn.
c. Các thiết bị: Mash tub(Lực làm)
d. Các thông số công nghệ:
 Nhiệt độ: 55-60oC
 pH: 5.0-5.5
 Thời gian: 24-48h
 Lượng enzym: 2000Ukg-1 hàm lượng chất khô
2.6 Lọc:
a. Mục đích: khai thác,chuẩn bị cho quá trình cô đặc
b. Các biến đổi:

- Vật lí: giảm khối lượng dung dịch
tỷ trọng thay đổi
hệ số truyền nhiệt tăng
-Hoá lí: thay đổi pha , tách được pha rắn và pha lỏng
c. Thiết bị:
Máy lọc khung bản
Cấu tạo
Tay quay,thân trục vít,đế máy , đĩa holddown, bộ phận có thể di động, đĩa lọc , khung lọc ,
môi trường lọc, bộ phận tĩnh, đồng hồ đo áp suất, van, bơm nhập liệu, thùng chứa…

11


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Thông số công nghệ:
-Áp suất ≤0.3 Mpa
-Nhiệt độ :55oC
Nguyên tắc hoạt động:
-Khi quá trình lọc bắt đầu,dịch cần lọc sẽ được bơm bằng bơm nhập liệu vào khung lọc,chất
lỏng thấm qua môi trường lọc và vào bản lọc,dịch lọc được tháo ra.
-Khi bắt đầu bơm nhậo liệu vào, mở van khí thoát ra,mở van nhập liệu chậm, điều khiển tốc
độ chảy để để áp lực lọc chậm và đều ,tránh áp lực tăng quá nhanh, ảnh hưởng đến môi
trường lọc.
-Khi quá trình lọc hoàn thành, đóng van nhập liệu đầu tiên,sau đó dừng bơm ,ngăn cản dòng
quay trở lại hư hỏng môi trường lọc.
-Mở van khí vào, làm sạch chất lỏng trong đĩa ,bản lọc sử dụng áp lực của khí hoặc hơi
nước,sau đó nới lỏng bộ phận di chuyển được.cách này ta có thể tháo bã lọc ra và làm sạch

và thay thế môi trường lọc.
-Quay trở lại những bước như trên để thực hiện quá trình.
2.6 Trao đổi ion:
a. Mục đích :
+ Mục đích : - Chuẩn bị cho quá trình cô đặc, tách các ion và hấp thụ được những
hợp chất hữu cơ khác .
12


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

b. Các biến đổi:

-

Hóa học : Các anion và cation sẽ khếch tán qua các lỗ xốp và trao đổi ion với
chất rắn điện giải.


Trao đổi cation :

+ Ion làm việc là H+ hoặc là Na+ ( nên lựa chọn ion H+ vì có thể tách được cả ion
Na+ )
Cơ chế :
Mn+ + nHR
→
MRn +
nH+

Trong đó :
Mn+ : - Là các ion trong dung dịch như là : Na+ , Ca2+ , Mg2+, Cu2+,
Fe2+, Fe3+, Ba2+, Al3+…
- Là những chất hữu cơ mang điện tích dương trong dung dịch.
HR : Là các loại nhựa polymer tổng hợp không tan có chứa các
nhóm sulfonic , carboxylic hay phenolic. ( R- là biểu diễn phần anion cố định trong
nhựa )

Trao đổi anion :
+ Ion làm việc là Cl- hoặc OHCơ chế :
m RNH3- OH + Am→
( RNH3 )m – A + mOHH+
+ OH→
H2O
Trong đó :
Am- : - Là những anion trong dung dịch như là : SO42-, NO3-….
- Là những chất hưu cơ mang điện tích âm trong dung dịch
RNH3 – OH hay RNH3 – Cl : là các loại nhựa polimer không tan có
chứa nhóm amin và các anion để trao đổi . ( RNH3 + là biểu diễn phần cation cố
định trong nhựa )
c.

Thiết bị :

13


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn


-

Hệ thống gồm hai cột trao đổi ion , được làm từ vật liệu polimer .
+ 1 cột có khả năng trao đổi anion
+ 1 cột có khả năng trao đổi cation
- Gồm những đường ống để dẫn dòng dung dịch đến cột trao đổi ion , dòng hoàn
lưu , hệ thống dung dịch rửa giải và hệ thống để tái sinh ion làm việc trên cột.

14


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Ion – exchange system
 Nguyên lý hoạt động :

-

Dung dịch sẽ được cho đi qua cột trao đổi anion . Tại đây các anion sẽ bị giữ lại
trên cột .

-

Dung dịch tiếp tục đi qua cột trao đổi cation . Tại đây các cation sẽ bị giữ lại.
Tiến hành rửa giải để tách những ion

-


Sau quá trình trao đổi ion phải tiến hành tái sinh ion làm việc trên cột, bằng
cách ngâm cột vào những dung dịch thích hợp


-

Thông số công nghệ :

Thời gian tiến hành 20-25 phút
Nhiệt độ tiến hành 70 – 750C

Chiều cao và đường kính cột trao đôi ion sẽ do mỗi hãng sản xuất quy định .
Chú ý:
Khi lượng chất đã bão hòa trên cột thì ta phải tiến hành rửa giải cột và hồi lưu phần
dung dịch đi ra để dung dịch sạch hơn.
2.8 Cô đặc :
a. Mục đích công nghệ:
Hoàn thiện sàn phẩm: quá trình cô đạc nhằm tăng hàm lượng chất khô, tạo điều kiện
cho quá trình vận chuyển và phân phối sản phẩm.
Bảo quản: nồng độ cao ức chế vi sinh vật.
b. Các biến đổi:
Biến đổi vật lý:
 Độ nhớt tăng.

15


Công nghệ chế biến đường Glucose


GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

 Khối lượng giảm do mất đi một lượng nước.
 Nồng đọ tăng.
 Thể tích giảm.
 Nhiệt độ tăng.
Biến đổi hóa lý:
 Bốc hơi nước.
 Có thể bay hơi chất mùi.
Các biến đổi còn lại không đáng kể.
c. Thiết bị :
- Thiết bị cô đặc chân không :

Hình 10 : Hệ thống thiết bị
cô đặc chân không
1) Buồng đun nóng
2) Buồng bốc hơi nước
3) Hệ thống ống dẫn khí
nóng vào buồng đun nóng
4) Bơm chân không

16


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

d. Thông số công nghệ:


-

Nồng độ sau khi cô đặc đạt được từ 30 – 50%.
Áp suất hơi đốt: ≤ 2kg/cm2
Nhiệt độ cô đặc: 60-65oC
Thời gian cô đặc: 2-3giờ
Áp suất chân không: 720mmHg

2.8 Làm nguội :
a . Mục đích :
Chuẩn bị : hạ nhiệt độ dung dịch chuẩn bị cho quá trình kết tinh.
b. Biến đổi và thiết bị giống như làm nguội ở phần trên.
2.8 Kết tinh:
a. Mục đích công nghệ:
Chuẩn bị: tạo ra tinh thể đường, chuẩn bị cho quá trình ly tâm tách tinh thể tiếp theo.
b. Các biến đổi:
- Biến đổi vật lý: quá trình kết tinh glucose là quá trình tỏa nhiệt
(1mol hydrat glucose khi kết tinh tỏa 19.8kJ).
- Biến đổi hóa lý: kết tinh tạo tinh thể glucose có độ ẩm cao.
- Biến đổi cảm quan: tùy thuộc vào điều kiện kết tinh ta có thể thu
nhận được tinh thể thuộc nhiều hệ thống khác nhau.
• Thiết bị:

17


Công nghệ chế biến đường Glucose

•


GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Các thông số công nghệ:

-

Thời gian khuấy trộn với mầm là 12-24h

-

Đưòng giảm nhiệt độ thực tế nằm gần đưòng thẳng lý tưỏng.

Nhiệt độ kết tinh: 24°C
Thời gian kết tinh khoảng 100-120h
Đường non mẻ trước để lại là 1/3 thể tích .
Tốc độ giảm theo nhiệt độ theo một chế độ nhất định do thực nghiệm xây dựng

Nếu giảm quá chậm, trong mật còn lại những tinh thể lớn ,sau đó chúng lại lớn
rất nhanh do đó bị vàng.

18


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

-

Ngược lại nếu nhiệt độ giảm quá nhanh, nhiều tinh thể bé khó li tâm,giảm chất

lưọng sản phẩm. Nhược điểm của chế độ kết tinh này là thời gian quá dài.

-

Quá trình kết tinh kết thúc khi nhiệt độ bao quanh tinh thể (mật cái) thấp hơn
nồng độ đường non (khối dung dịch và các tinh thể sau khi kết tinh xong chưa
ly tâm) 12-14°Bx, độ tinh khiết của chúng chênh lệch 9-11%.
Bảng 2 : Các chỉ tiêu của quá trình kết tinh

Nồng độ mật vào kết tinh (°Bx)
Độ tinh khiết mật vào(% khối lượng
glucose so với chất khô)
Nhiệt độ mật vào(°C)
Lượng mầm bổ sung (% khối lượng)
Nhiệt độ sau khi trộn với giống(°C)
Thời gian từ khi trộn đến ly tâm(h)
Nồng độ mật cái (°Bx)
Độ tinh khiết mật nâu(%)-(mật 1)
Độ tinh khiết mật trắng (%)-(mật 2)
Nhiệt độ đường non trước ly tâm
pH đường non
Hệ số quá bão hoà α
2.10 Ly tâm:
Mục đích:chuẩn bị cho quá trình sấy.
Các biển đổi:
- Biến đổi vật lý:
Khối lượng dung dịch giảm.
Tỷ trọng thay đổi.
-Biến đổi hóa lý :
Tách lượng nước ra khỏi hỗn hợp.

Thiết bị:

74.3-75.5
91-93
48-50
30
43-44
100-120
62-63
78-80
88-90
24-25
4.2-4.3
1.15-1.2

77-78
84-85
48-50
30-35
43-44
220-265
65-67
68-71
-27-28
4.2-4.3
1.25-1.4

19



Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Hình 2:Thiết bị ly tâm lọc
2.11 Sấy và phân loại:
a. Mục đích công nghệ:
- Bảo quản: sấy để tách độ ẩm tự do.
b. Các biến đổi:
- Biến đổi vật lý:
Khối lượng giảm
Thể tích giảm.
20


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

- Biến đổi hóa học: nồng độ chất khô tăng.
- Biến đổi hóa lý: tách độ ẩm tự do, còn độ ẩm liên kết 8-9% (theo lý thuyết
glucose ngậm nước có độ ẩm 9.09%, nhưng trong sản xuất sấy đến độ ẩm nhỏ hơn để
glucose không bị vón cục khi bảo quản)
c. Các thiết bị: thiết bị sấy tầng sôi.

Đặc tính thiết bị
　　1.Thiết bị dùng luồng khí nóng để sấy .Khí nóng với áp lực lớn đẩy nguyên liệu tung lên
nhằm sấy nhanh chóng tức thì, tốc độ truyền nhiệt nhanh, do vậy lượng nước ngậm trong
nguyên liệu được bay hơi nhanh và theo khí nóng thoát ra ngoài.. Tốc độ sấy tùy thuộc vào
cài đặt nhiệt độ.

2.Thùng chứa nguyên liệu sấy được nâng lên để tạo độ kín khi vận hành, cơ cấu nâng
dùng xi lanh khí nén và có cấu tạo đơn giản, dế vận hành, bảo dưỡng, hoạt động ổn định.
3. Thùng chứa nguyên liệu sấy được lắp thêm bộ cánh khuấy và bộ đĩa chia gió đặc biệt
và không có góc cạnh bên trong. Nguyên liệu sau khi sấy được đổ ra ngoài bằng cách quay
nghiêng thùng chứa, kết cấu này cũng là để thuận tiện cho việc lau chùi vệ sinh hàng ngày
được nhanh chóng.
Thông số công nghệ:
Công suất máy (kg/mẻ) :80-120
Lượng gió lưu thông của quạt (m3/h):4723
Áp lực tối đa của quạt hút (Pa) :9590
Áp lực của hơi nóng (Mpa): 0.4-0.6
Nhiệt độ khí vào (oC) :6-110 (điều chỉnh được)
Sau khi sấy glucose được phân loại theo kích thước bằng hệ thống sàng. Thực tế nước
ta glucose sau khi sấy qua giai đoạn nghiền. Đường cục trên sàng chiếm khoảng 10%
thường đem đi hòa tan, cho hồi lưu với đưòng thô (cũng có thể đem nghiền trộn với
sản phẩm, nhưng chất lựong sản phẩm sẽ giảm đi rõ rệt)
2.11 Đóng gói :

21


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

22


Công nghệ chế biến đường Glucose


GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Giải thích quy trình 2:

-

Sau quá trình ly tâm, dung dịch đường không kết tinh được sẽ được đánh giá và
phân thành 2 loại:

23


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

Mật 1: có độ tinh khiết là 78-80% khối lượng glucose so với chất khô, được pha
loãng rồi trở lại quá trình đường hóa, sau đó tiến hành các quá trình tiếp theo như
quy trình công nghệ.
Mật 2: có độ tinh khiết là 88-90% khối lượng glucose so với chất khô

-

Ngoài ra trong quy trình 2 còn có sản phẩm phụ là hydron
Hydron là mật bỏ của nhà máy sản xuất glucose, chỉ có một số nơi dùng một
lượng rất ít để chỉnh lí đường non sản phẩm II nhằm giảm lượng tinh thể trong
đường non. Thành phần của nó như sau:
 Nồng độ chất khô 66°Bx







RS

68-72%

Tro

5-6%

pH

4,0-4,2

Không chứa tạp chất vô cơ.
Trong hydron còn hơn 20% glucose tạo thành khi thuỷ phân tinh bột nhưng tận
thu lượng glucose đó không kinh tế nên thực tế không tiến hành quá trình tận thu.
Hydron được ứng dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp như: làm môi
rường điều chế các chất kháng sinh, thuộc da, làm chất khử trong sản xuất tơ nhân
tạo, làm thức ăn gia súc hỗn hợp… Chúng có thể dùng một lượng nhỏ trong quá
trình lên men rượu.

Vấn đề
Quy trình sản xuất

Quy trình 1
Quá trình kiểm soát
nghiêm ngặt hơn


Chi phí năng lượng
Đầu tư thiết bị

Thấp hơn
Thấp hơn

Hiệu suất thu hồi sản phẩm

Cao hơn

Chất lượng sản phẩm

Kém hơn

Ô nhiễm môi trường

nhiều hơn

Quy trình 2
ít Phức tạp hơn. Cần kiểm soát
nghiêm ngặt hơn vể thông số
công nghệ nhăm đáp ứng các
hàm đa mục tiêu (thiết bị,
năng lượng, kinh tế,...)
Cao hơn.
Cao hơn do chi phí nhiều cho
thiết bị.
Thấp hơn do tổn thất nhiều
trong quá trình

Tốt hơn do có quá trình hồi
lưu sản phẩm chưa đạt yêu
cầu ở giai đoạn ly tâm.
Ít hơn do tận dụng mật bỏ
hydron.

d. Sản phẩm:

24


Công nghệ chế biến đường Glucose

GVHD:PSG.TS. Lê Văn Việt Mẫn

1. Mô tả sản phẩm glucose: Sản phẩm glucose phải trắng, tinh thể đều, khô, rời, không
có mùi lạ, độ tinh khiết cao. Bảo quản trong bao bì PE hay lọ thuỷ tinh, kín, sạch để nơi mát
mẻ.
2. Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm:
Các chỉ tiêu
Độ ẩm (%)
Độ tinh khiết (DE)
Tro (%)
Muối sắt
Các acid vô cơ, kim loại
nặng và tạp chất
Độ acid (ml)
Độ màu
Độ trong


Đường tiêm
≤ 9.0
99.9
≤0.1
≤0.004
Không cho phép

Đường ăn
≤ 9.0
99.7
≤0.1
≤0.004
Không cho phép

<0.1
<3
<4

<0.1

3. Sản phẩm phụ Hydron
V.

Thành tựu công nghệ và hướng phát triển :

Một lần nữa, các vi sinh vật chính là chìa khoá then chốt. Nguồn nguyên liệu chính tạo
ra đường glucose công nghiệp tại vùng Bắc Mỹ là cellolose ngô có giá tương đối đắt. Cũng
giống như tinh bột, cellulose là một hợp chất polime từ đường glucose. Nhưng không giống
với tinh bột, cellulose rất dai. Nhưng nếu có thể sử dụng nó để tạo ra đường glucose, thì phần
lớn chất thải nông nghiệp như rơm và phần thừa của cây ngô đều có thể trở nên có giá trị. Có

thể phá vỡ chúng bằng con đường sinh học và các enzyme có thể làm được công việc đó
được phát hiện thấy ở rất nhiều vi khuẩn và nấm. Hiện nay một số hãng đang tiến hành
nghiên cứu nhằm tìm ra những loại enzyme và các phương pháp tốt nhất để nâng cấp chúng
thành những sản phẩm công nghiệp.
Một số tiến bộ đáng kể đã đạt được. Novozymes, một công ty của Đan Mạch có phòng
thí nghiệm nghiên cứu nằm ở Davis, California đang đi sâu vào vấn đề này. Công ty này
đang tiến hành nghiên cứu một hỗn hợp gồm các enzyme nấm, chúng có thể hoạt động bằng
cách tấn công vào các phần khác nhau trên mạch cellulose.

Một loại vi khuẩn mới được chế tạo sản xuất cellulose có thể được dùng để chế
biến ethanol và các loại nhiên liệu sinh học khác. Các nhà khoa học thuộc đại học Texas
tại Austin nói rằng loại vi khuẩn này có thể cung cấp một lượng đáng kể nhiên liệu vận
chuyển cho cả quốc gia nếu phương thức sản xuất này được thúc đẩy.
Ngoài cellulose, vi khuẩn cyanobacteria do giáo sư R. Malcolm Brown Jr. và tiến sĩ
David Nobles Jr. còn sản xuất cả glucose và sucrose.
Theo Brown và Nobles, vi khuẩn cyanobacteria của họ có thể phát triển trong các điều
kiện sản xuất trên diện tích đất không dùng để trồng cấy sử dụng nước mặn không thích hợp
với con người và cả mùa màng.
Những phát hiện quan trọng khác bao gồm:

25