Báo cáo Xanthan gum

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINHKHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC    Bộ môn Công nghệ thực phẩm 
Báo cáo tiểu luận môn học: Công nghệ lên men 
 Đề tài : XANTHAN GUM 
 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn 
 SVTH: Nguyễn Văn Đức 
 Nguyễn Thị Ái Ngọc 
 Vũ Thị Kim Ngân 
 Nguyễn Thị Huỳnh Anh 
 Phạm Tố Nga 
NỘI DUNG CHÍNH 
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XANTHAN GUM 
NGUYÊN LIỆU 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 
SẢN PHẨM XANTHAN GUM 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Khái niệm và cấu tạo 
Xanthan gum là một polysaccharide . Là sản phẩm lên men bởi vi khuẩn Xanthomonas campestris. 
Cấu tạo: 
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XANTHAN GUM 
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XANTHAN GUM 
Tính chất 
Tạo dung dịch có độ nhớt 
Tính tương hợp của xanthan 
Với các loại enzyme 
Với alcohol 
Gel thuận nghịch về nhiệt độ 
Khả năng hydrate hóa 
Vi khuẩn Xanthomonas campestris 
Ngành: 	 Proteobacteria 
Bộ :	 Gamma Proteobacteria 	 
Họ:	 Xanthomonadaceae 
Giống:	 Xanthomonas 
NGUYÊN LIỆU 
	 Đặc điểm hình thái và sinh lí: 
Vi khuẩn Xanthomonas campestris có dạng hình que đơn, thẳng. Rộng 0.4 – 0.7µm, dài 0.7 – 1.8 µm. 
Vi khuẩn Gram âm. 
Có khả năng di động nhờ tiên mao mọc ở cực. 
Là loại vi khuẩn dị dưỡng, hiếu khí bắt buộc. 
Không có khả năng khử nito, phản ứng catalase dương tính, oxidase âm tính. 
Tiêu chí chọn giống: 
NGUYÊN LIỆU 
NGUYÊN LIỆU 
Môi trường nhân giống quy mô phòng thí nghiệm: dịch malt trong ống thạch nghiêng chứa: 
10 g/l glucose. 
5 g/l peptone 
3 g/l dịch chiết nấm men. 
20g/l agar. 
Môi trường nhân giống quy mô công nghiệp: 
K 2 HPO 4 : 5 g/l 
MgSO 4 .7H 2 O: 0,1 g/l 
Dịch chiết nấm men: 0,5 g/l 
Ure : 0,4 g/l 
Glucose: 20 g/l 
NGUYÊN LIỆU 
Môi trường lên men 
Nguồn Carbon 
Dùng syrup glucose làm nguồn cung cấp carbon cho vi khuẩn 
Nguồn Nitơ 
Thường được sử dụng nhất là muối amoni trong môi trường nhân giống và nitrat trong môi trường lên men 
Nguồn khoáng và yếu tố sinh trưởng 
Muối công nghiệp và cồn tinh luyện 
Muối và cồn là phụ liệu cần thiết cho quá trình kết tủa của xanthan. Để đảm bảo cho chất lượng của sản phẩm xanthan thì muối và cồn cần đạt những tiêu chuẩn nhất định. 
STT 
T ên chỉ tiêu 
Đơ n v ị đ o 
Yêu c ầ u 
1 
E t han o l 
% v/v 
K h ông t h ấ p h ơn 96 , 2 
2 
A l d eh yd e t ổ ng 
m g/ l 
K h ông vư ợ t q u á 4 
3 
R ư ợ u c a o p h ân tử 
m g/ l 
K h ông vư ợ t q u á 4 
4 
E s t er 
m g/l 
K h ông vư ợ t q u á 30 
5 
Methanol 
PP t h ử v ới f u c h s in acid 
Âm t í nh 
6 
A c i d h ữu cơ 
m g/ l 
K h ông vư ợ t q u á 15 
7 
F u fur o l 
K h ông có 
Bảng . Chỉ tiêu chất lượng muối và cồn 
NGUYÊN LIỆU 
Tên chỉ tiêu 
Yêu cầu 
Màu sắc 
Muối tinh chế, tinh thể màu trắng đều, sạch, không có tạp chất . Khi hòa tan trong nước phải được dung dịch trong, đồng nhất 
Mùi 
Không có mùi 
Dạng bên ngoài 
Khô ráo, tơi đều, trắng sạch 
Cỡ hạt 
1÷15 mm 
Độ ẩm 
< 10% 
Nghiền 
Đóng gói 
Sản phẩm 
Bao bì 
Hình 3.1. Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất xanthan 
Hình: Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất xanthan 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Nhân giống 
Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men. 
Các biến đổi: 
Hóa sinh: 
Hóa lý: 
Vật lý: 
Sinh học : 
Thiết bị: 
Nhân giống được chia làm hai giai đoạn: 
Nhân giống ở phòng thí nghiệm 
Nhân giống ở phân xưởng: Thiết bị có dạng hình trụ đứng, bên trong có cánh khuấy và bộ phân sục khí. 
Thông số công nghệ: 
Nhiệt độ: tối ưu là 28 – 30 0 C. 
pH trung tính là tối ưu cho sự phát triển của X. campestris. 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Chuẩn bị môi trường lên men 
 Mục đích: 
	 Chuẩn bị cho quá trình lên men. Môi trường được phối trộn theo một tỷ lệ nhất định đảm bảo nguồn dinh dưỡng cho vi khuẩn lên men. Sau khi được phối trộn, môi trường này sẽ được thanh trùng để đảm bảo cho môi trường được vô trùng. 
 Biến đổi: 
Vật lý: tăng nhiệt độ của dịch. 
Sinh học: ức chế và tiêu diệt vi sinh vật. 
Hóa học: một số phản ứng hóa học dưới tác dụng của nhiệt độ có thể xảy ra như Maillard. 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Chuẩn bị môi trường lên men 
 Tỷ lệ phối trộn môi trường lên men : 
Glucose: 30g/l 
MgSO 4 .7H 2 O: 0,24g/l 
(NH 4 ) 2 SO 4 : 3,33g/l 
H 3 BO 3 : 0,0072g/l 
FeCl 3 .6H 2 O: 0,0042g/l 
KH 2 PO4: 7,2g/l 
CaCO 3 : 0,029g/l 
Acid citric: 2g/l 
ZnO: 0,006g/l 
Dịch chiết nấm men: 0,75 g/l 
Peptone: 0,34 g/l 
Chất chống bọt: 0,06 g/l 
HCl: 0,16 ml/l 
pH ban đầu: 7,0 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Chuẩn bị môi trường lên men 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Thiết bị khuấy trộn môi trường 
Thiết bị thanh trùng môi trường 
Lên men 
Mục đích: khai thác. 
Biến đổi: 
Sinh học: 
Hóa lý: 
Vật lý : 
Hóa sinh: 
Thiết bị 
Thông số công nghệ 
Tốc độ sục khí: 0,2 – 2 vvm, tối ưu: 0,5 – 1 vvm 
Nhiệt độ lên men: 20 – 35 0 C, tối ưu: 28– 30 0 C 
Thời gian lên men: 96 h. 
pH: 5,5 – 8, tối ưu: 6,4 – 7,4 
Oxy hòa tan: 10 – 30% 
Tốc độ khuấy đảo: 200 – 500 rpm. 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Thanh trùng 
Mục đích: chuẩn bị 
Các biến đổi : 
	 Vật lý : 
Sinh học : 
Thiết bị 
Thông số công nghệ 
	 Nhiệt độ: 70 0 C 
	 Thời gian: 30 phút. 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Pha loãng 
Mục đích : chuẩn bị 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
 Thiết bị: dạng hình trụ có cánh khuấy. Sử dụng nước nóng để pha loãng. 
Thông số công nghệ: 
Tỷ lệ pha loãng: tùy vào độ nhớt cuối cùng của canh trường lên men. 
Nhiệt độ nước pha loãng: 70-80 0 C 
Độ nhớt của dịch sau pha loãng: 100cP 
Tách vi sinh vật 
Mục đích : chuẩn bị 
Thiết bị : Sử dụng thiết bị ly tâm có chén xoay dạng côn 
Thông số công nghệ: 
Gia tốc li tâm: 8000g 
Nhiệt độ của dịch ban đầu: 70 o C 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Kết tủa 
Mục đích : Khai thác. 
Các biến đổi: 
	 Vật lý: dịch trở lên đục. 
Hóa lý: sự kết tủa của các phân tử xanthan nhờ sự hình thành liên kết của các cation của muối với các gốc tích điện ẩm có trong canh trường 
Thiết bị 
	 Quá trình kết tủa được diễn ra trong các bồn chứa có cánh khuấy. Muối và ethanol được bổ sung vào với tỷ lệ nhất định so với nồng độ xanthan và thể tích của dịch thu được sau ly tâm . 
Thông số công nghệ: 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Tách nước 
Mục đích: chuẩn bị cho quá trình sấy. 
Biến đổi : 
Thiết bị: sử dụng thiết bị li tâm đĩa 
 Thống số công nghệ : 
Gia tốc li tâm: 
Độ ẩm tủa rắn: 30 – 50% 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Sấy 
Mục đích: khai thác, hoàn thiện và bảo quản. 
Biến đổi : 
Vật lý: nhiệt độ sẽ tăng cao trong bán thành phẩm. 
Hóa học: độ ẩm giảm, nhiệt độ cao có thể phân hủy mạch polymer trong cấu trúc của xanthan. 
Hóa lý: sự chuyển pha từ lỏng sang hơi của nước. 
Sinh học: các vi sinh vật còn sót lại bị ức chế hoặc tiêu diệt, hoạt độ của nước giảm 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Thiết bị: Sử dụng thiết bị sấy bức xạ hoạt động liên tục dạng đường hầm (tunnel). 
 Thống số công nghệ : 
Thời gian lưu: 
Cường độ bức xạ. 
Độ ẩm cuối của sản phẩm: 8-15% 
Sấy 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Nghiền 
Mục đích : hoàn thiện 
Thiết bị: thiết bị nghiền búa 
Các biến đổi: 
Vật lý: 
Hóa lý : 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Đóng gói 
Mục đích : bảo quản và hoàn thiện. Sản phẩm xanthan là một sản phẩm hút ẩm mạnh nên cần bao gói chúng trong các bao bì có khả năng chống hút ẩm cao . 
Các biến đổi : sản phẩm ít biến đổi trong quá trình này . 
Thiết bị : quá trình đóng gói tiến hành trên dây chuyền tự động. 
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 
Chỉ tiêu vật lý 
Trạng thái: dạng bột mịn, không vón cục. 
Màu sắc: màu kem 
SẢN PHẨM XANTHAN GUM 
Chỉ tiêu vi sinh 
Tổng số vi sinh vật: không được quá 5000 CFU/g. 
E.Coli : âm tính đối với mẫu thử. 
Salmonella : âm tính đối với mẫu thử. 
Nấm men và nấm mốc: không được quá 500 CFU/g. 
 Chỉ tiêu hóa lý 
Theo QCVN 4 -21: 2011/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm – chất làm dày. Yêu cầu: 
Định tính: 
Độ tan: tan trong nước, không tan trong ethanol. 
Tạo gel: phải có phản ứng tạo gel đặc trưng. 
Độ tinh khiết: 
Giảm khối lượng khi sấy khô: không được quá 15% (nhiệt độ sấy 105 0 C trong 2.5 giờ). 
Tro toàn phần: không được quá 16% sau khi sấy. 
Acid pyruvic: không được nhỏ hơn 1.5% 
Nitrogen: không được quá 1.5% 
Ethanol và isopropanol: không được quá 500mg/kg, ở dạng đơn chất hoặc hợp chất. 
Chì: không được quá 2 mg/kg. 
SẢN PHẨM XANTHAN GUM 
4 . SẢN PHẨM XANTHAN GUM 
Một số sản phẩm có trên thị trường 
5 . TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nout R.M.J. et al, Food Fermentation, Wagemngen aceademic publicshers, 2005 
[2] Nguyễn Lân Dũng, Vi Sinh Vật Học, NXB Giáo Dục, 2003 
[3] V.S.Wadhai and A.N.Dixit, Production of xanthan gum by xanthomonas campestrisand comparative study of xanthomonas campestris isolates for the selection of potential xanthan producer, 2011. 
[4] Flores Candia J-L, Deckwer W-D. Xanthan gum. In: Flickinger MC, Drew SW, editors. Encyclopedia of bioprocess technology: fermentation, biocatalysis, and bioseparation, vol. 5. New York: Wiley, 1999. pp. 2695±711. 
[5] Rosalam S, England R. Review of xanthan gum production from unmodified starches by Xanthomonas campestris sp. Enzym Microbial Technol. 2006. 
[6] Souw P, Demain AL. Nutritional studies on xanthan production by Xanthomonas campestris NRRL-B-1459. Appl Environ Microbiol. 1979;37:1186–1192. 
[7] Druzian JI, Pagliarini AP. Xanthan gum production by fermentation from residue of apple juice. Ciência e Tecnologia de Alimentos. 2007. 
[8] Papagianni M, Psomas SK, Batsilas L, Paras SV, Kyriakidis DA, Liakopouloukyriakides M. Xanthan production by Xanthomonas campestris in batch cultures. Process Biochem. 2001. 
CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE