Công nghệ sản xuất isomaltulose

Đường chức năng isomaltulose được đánh giá là một sự thay thế hợp lý cho đường mía (sucrose) bởi rất nhiều ưu điểm như không gây sâu răng, chỉ số đường huyết thấp, không bị lên men bởi phần lớn các vi khuẩn và nấm men. Isomaltulose có thể được ứng dụng trong sản xuất các thực phẩm chức năng cho thể thao, cho người bị tiểu đường, …

Mô tả quy trình công nghệ sản xuất isomaltulose sử dụng nấm men tái tổ hợp:

Nhân giống

– Nhân giống cấp 1:

Chủng nấm men tái tổ hợp P. pastoris CNTP 9102 được hoạt hóa trên môi trường thạch YPD (1% yeast extract, 2% peptone, 2% glucose) ở 28°C trong 2 ngày. Lấy một khuẩn lạc nấm men cấy vào 100 ml môi trường YPD lỏng, nuôi lắc ở 28°C với tốc độ 150 rpm trong 24 giờ.

– Nhân giống cấp 2:

Chuyển 10 mL sinh khối cấp 1 sang 990 mL môi trường YPD lỏng, nuôi lắc ở 28°C với tốc độ 150 rpm trong 2 ngày.

– Nhân giống cấp 3:

Chuyển 1L sinh khối cấp 2 vào hệ thống lên men 500L chứa 200L môi trường YPD lỏng, nuôi lắc 150rpm, 28°C trong 24 giờ ở chế độ hiếu khí.

* Chuyển hóa

100 L giống cấp 3 được chuyển vào hệ thống lên men 1.500L chứa 600 L môi trường chuyển hóa SPY (0,5% yeast extract, 1% peptone, 40% sucrose) nuôi lắc 100-150rpm, 28°C ở chế độ hiếu khí. Sau hơn 16 giờ, sucrose được chuyển hóa hoàn toàn thành đường isomaltulose.

* Lọc khung bản

Lọc khung bản được áp dụng để tách sinh khối tế bào khỏi dịch đường sau chuyển hóa. Dịch lọc đầu vào được chứa trong thiết bị 200L, được bơm qua qua hệ thống lọc dưới áp suất 0,15-0,2 MPa, độ chênh lệch áp suất đầu ra duy trì dưới 0,1MPa. Lưu lượng đầu ra điều chỉnh trong khoảng 100-300 L/giờ để đảm bảo áp suất lọc.

Máy lọc khung bản gồm một dãy các khung và bản lọc có cùng kích thước, xếp liền nhau. Khung và bản có tay tựa trên hai thanh nằm ngang, giữa khung và bản có vải lọc. Giới hạn hai đầu gồm tấm cố định, đầu kia là tấm di động, di chuyển được nhờ tay quay. Ép chặt khung bản với một lực bằng cơ cấu vít đai ốc được thực hiện bởi tay quay. Toàn bộ thiết bị lọc được đặt trên bệ đỡ. Lỗ dẫn huyền nhập liệu của khung và bản lọc nối liền tạo thành ống dẫn nhô ra để ghép với hệ thống cấp liệu. Nước lọc từ bản lọc chảy xuống để lấy ra theo van. Dưới tác động của áp suất, dịch tế bào được đưa vào rãnh rồi và các khoảng rỗng của khung, chất lỏng thấm qua vải lọc sang các rãnh của bản lọc tiếp theo rồi theo van ra ngoài. Các hạt huyền phù, tế bào vi sinh vật được giữ lại trong khung. Để loại bỏ phần cặn này, ngừng cấp liệu sau đó xả bã nấm men và rửa vải lọc thủ công.

* Trao đổi ion:

Dịch đường sau lọc khung bản được trao đổi ion sử dụng hệ thống cột trao đổi ion UBA120 (DIAION^TM) và UBK08 (DIAION^TM) điều kiện nhiệt độ phòng 25-30°C, pH 5-7, lưu lượng 20-50 lít/phút. Lưu lượng trao đổi 2-10 m³/giờ tùy thuộc vào chất lượng dịch. Nhiệt độ làm việc tối đa 120°C, pH 0-14.

* Cô đặc dịch đường

Dung dịch đường isomaltulose từ bồn chứa nguyên liệu được bơm tới thiết bị gia nhiệt, dung dịch đường được đun nóng đến 70°C bằng hơi nước bão hòa có nhiệt độ khoảng 119.6°C (2 at) lấy từ lò hơi. Sau đó được bơm vào nồi cô đặc và được cô đặc đến 70°Bx. Sử dụng thiết bị cô đặc loại màng mỏng, nhiệt độ sôi của dung dịch trong nồi cô đặc duy trì nhiệt độ thấp 70,4°C. Dung dịch sau khi cô đặc được bơm ra khỏi nồi cô vào bồn chứa sản phẩm và kiểm tra nồng độ chất tan. Nếu dung dịch chưa đạt đến nồng độ cần thiết thì sẽ được bơm trở lại nồi cô đặc để tiếp tục cô đặc.

* Kết tinh

Dịch đường 70°Bx trong bồn chứa được tiến hành kết tinh ở nhiệt độ thường (25°C) trong thời gian 16-24 giờ, có thể kết hợp bổ sung tinh thể isomaltulsoe để tạo mầm kết tinh. Tinh thể đường sau kết tinh được chuyển sang ly tâm.

* Ly tâm vắt

Sau khi isomaltulose kết tinh ở nhiệt độ phòng, các hạt tinh thể được tách ra khỏi dịch đường thu hồi bằng cách đưa vào trong túi vải và ly tâm với tốc độ 3.000 vòng/phút trong thời gian 10 phút. Dịch đường chưa kết tinh sẽ thấm qua túi vải vào được thu lại để tiếp tục kết tinh. Có thể sử dụng mộ lượng nhỏ nước RO để rửa bề mặt tinh thể đường trong ly tâm.

* Sấy đường 

Sử dụng thiết bị sấy dùng không khí khô là tác nhân trao đổi ẩm, nhiệt độ sấy 45-50°C để tránh làm cháy đường. Thời gian sấy từ 8-10 giờ, hàm ẩm khi kết thúc đạt dưới 2%. Đường isomaltulsoe thành phẩm được đóng bao và bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát tránh nhiệt độ và độ ẩm cao.