تولید شیر کم لاکتوز به روش مداوم و بهینه سازی شرایط تولید این شیر در ستون های حاوی آنزیم لاکتاز تثبیت شده در کلسیم آلژینات93

دانشکده کشاورزی
گروه علوم و صنایع غذایی
عنوان
تولید شیر کم لاکتوز به روش مداوم و بهینه سازی شرایط تولید این شیر در ستون های حاوی آنزیم لاکتاز تثبیت شده در کلسیم آلژینات
نگارش
وحید برگشادلو
اساتید راهنما
دکتر محمد علیزاده
دکتر محمود رضازاد
رساله جهت اخذ درجهء کارشناسی ارشد
مرداد ماه 93

تقدیم به:خدایی که آفریدجهان را، انسان را، عقل را، علم را، معرفت را، عشق راو به کسانی که عشقشان را در وجودم دمید.
پدر ،مادر وعزیزان .تقدیر و تشکر:
– از استاد راهنمای ارجمندم جناب آقای دکتر علیزاده ،به پاس تمام زحماتی که در طی این دو سال و در جریان نگارش این پایان نامه متحمل شدند بی نهایت سپاس گذارم ،از استاد گرانقدر جناب آقای دکتر محمود رضازاد که زحمت استاد راهنمای دوم را برعهده داشته اند بسیار متشکرم .
تقدیر و تشکر از سرکار خانم مهندس الناز خدادادی (واحد کنترل کیفیت مجموعه صنایع غذایی سانا) به دلیل یاری ها و راهنمایی های بی چشم داشت ایشان .
از مهندسان کارخانه پگاه آذربایجان غربی به ویژه قائم مقام کارخانه آقای مهندس محمدزاده و مدیر تولید آقای مهندس مومنی جهت همکاری بیدریغ ایشان جهت پیشبرد این پایان نامه سپاسگذارم .
و در پایان از مسولین کارخانه لبنیاتی پاک تهران تقدیر و تشکر را دارم ضمن راهنمایی های دورادور و مفید و پر بارشان .
چکیده
در این مطالعه با کاربرد روش سطح پاسخ ،تاثیر چهار فاکتور دمای بیوراکتور ،غلظت آنزیم تثبیت شده ،غلظت آلژینات به کار رفته و دبی جریان شیر در ستون بیوراکتور ،بر هیدرولیز لاکتوز با هدف بهینه سازی شرایط تولید ،مورد مطالعه قرار گرفت ؛هر کدام از فاکتور ها در سه سطح به شرح زیر مورد مطالعه قرار گرفتند :
دمای بیوراکتور : 25 ، 35 و 45 درجه سانتی گراد
غلظت آنزیم : 12 ،18 و 24 درصد
غلظت آلژینات : 2/5 ،3 و 4 درصد
دبی جریان شیر : 150 ،300 و 450 میلی لیتر بر ساعت
تیمارهای مختلف هر کدام از چهار فاکتور مورد مطالعه در سه سطح ،مطابق با طرح Box – Behnken اجرا شدند و درصد های هیدرولیز مربوط به هرکدام از تیمارها اندازه گیری شدند .نتایج حاصله نشان داد که با افزایش دما از 25 درجه سانتی گراد تا دماهای نزدیک 40 درجه ،درصد هیدرولیز لاکتوز شیر افزایش می یابد .دماهای 25 تا حدود 40 درجه اثر مثبتی روی کارایی ستون بیوراکتور داشتند .اما در دماهای بالاتر از 40 درجه ،درصد هیدرولیز لاکتوز در بیوراکتور کاهش یافت .دماهای بالای 40 درجه اثر منفی روی کارایی ستون داشتند .با افزایش غلظت آنزیم در تثبیت ،هیدرولیز لاکتوز ،بوسیله بیوراکتور افزایش یافت .غلظت آنزیم تثبیت شده همواره اثر مثبتی روی کارایی بیوراکتور داشت .با افزایش غلظت آلژینات از 2/5 تا 3/625 درصد کارایی ستون برای هیدرولیز لاکتوز افزایش یافت ،اما درصدهای بالاتر از 3/625 ،اثر ممانعت کنندگی روی کارایی بیوراکتورداشتند .سرعت های جریان پایین تر از 300 میلی لیتر بر ساعت اثرات چشم گیرتری روی کارایی بیوراکتور داشتند ،در واقع سرعت های جریان کمتر از 300 میلی لیتر بر ساعت مهم ترین و بارزترین فاکتور روی کارایی ستون بودند .در بین متغیرها ،تنها فاکتور فلوریت اثرمنفی روی کارایی بیوراکتور در هیدرولیز لاکتوز موجود درشیرداشت .اثر متقابل متغیرهای دما و آنزیم روی هیدرولیز لاکتوز قابل توجه است .که نشان می دهد ،دما تاثیر مثبتی روی فعالیت آنزیم تثبیت شده دارد .
بعداز مدل سازی هیدرولیز لاکتوز به صورت تابعی از چهار متغیر فرآوری مورد مطالعه ،با در نظر گرفتن حدود و قیدهای منطقی ،شرایط بهینه جهت تولید شیر کم لاکتوز به روش مداوم مشخص گردید .مقادیر بهینه جهت تولید شیر کم لاکتوز با هدف حداکثر سازی هیدرولیز لاکتوز ،به صورت زیر به دست آمد:
غلظت آنزیم : 21/94 درصد ،غلظت آلژینات :3/44 ،دما : 37/83 درجه سانتی گراد و فلوریت 173/46 میلی لیتر بر ساعت ،برای 69/13 درصد از هیدرولیز لاکتوز شیر .
کلمات کلیدی : شیر کم لاکتوز ، درصد هیدرولیز لاکتور ، بهینه سازی ، بیوراکتور
عنوان فهرست مطالب صفحه
مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1
1- مروری بر تحقیق ……………………………………………………………………………………………………………………………………….2
1-1- فواید مصرف فرآورده های لبنی و سرانه مصرف شیر ………………………………………………………………………….2
1-2- بیماری عدم تحمل لاکتوز و اثرات لاکتوز در روده بزرگ…………………………………………………………………….2
1-2- -1 عارضه عدم تحمل لاکتوز در مناطق مختلف ………………………………………………………………………………..3
1-3- لاکتوز شیر ،آنزیم لاکتاز و هیدرولیز آنزیمی لاکتوز شیر …………………………………………………………………..3
1-4- هیدروکلوییدها و آلژینات ……………………………………………………………………………………………………………………..5
1-5- ویژگی های شیر کم لاکتوز ………………………………………………………………………………………………………………….5
1-5-1- به چه شیری کم لاکتوز گفته می شود؟ …………………………………………………………………………………………6
1-6- روش نقطه انجماد و نقطه انجماد شیر…………………………………………………………………………………………………..6
1-6-1-عوامل موثر درتغییرات نقطه انجماد شیر و اصطلاحات نقطه انجماد ………………………………………………7
1-6-2- اصول روش نقطه انجماد …………………………………………………………………………………………………………………8
1-6-3- افت نقطه انجماد و درصد آب کافت لاکتوز………………………………………………………………………………………8
1-6-4- روش نقطه انجماد و کروماتوگرافی مایع و کلرآمین ،در اندازه گیری لاکتوز……………………………………8
1-7- تعریف آنزیم …………………………………………………………………………………………………………………………………………..9
1-8- اثر عوامل مختلف روی فعالیت آنزیم ها (دما ، PH و فغالیت آبی) …………………………………………………..10
1-9- تثبیت آنزیم ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………11
1-9-1- اهداف تثبیت آنزیم ………………………………………………………………………………………………………………………12
1-9-2- اثرات تثبیت آنزیم روی پارامترهای سنتیکی ……………………………………………………………………………….12
1-9-3- مزایای آنزیم های تثبیت شده………………………………………………………………………………………………………..12
1-10- روش های تثبیت آنزیم…………………………………………………………………………………………………………………….13
1-10-1- تثبیت با جذب غیر کوالانسی………………………………………………………………………………………………………13
1-10-2- تثبیت از طریق فعل و انفعالات یونی…………………………………………………………………………………………..13
1-10-3- تثبیت با اتصالات کوالانسی………………………………………………………………………………………………………….14
1-10-4- تثبیت بوسیله اتصال عرضی آنزیم ها …………………………………………………………………………………………15
1-10-5- تثبیت بوسیله به دام انداختن در یک ژل پلیمری یا کپسول …………………………………………………….15
1-11- کپسوله کردن آنزیم و روش محصور کردن …………………………………………………………………………………… 16
1-11-1- مزیت های تثبیت آنزیم در میکروکپسول ها ……………………………………………………………………………..16
1-11-2- تکنولوژی انکپسوله کردن برای کاربردهای غذایی …………………………………………………………………….17
1-12- اتلاف فعالیت آنزیم های تثبیت شده و ویژگی های آن ها …………………………………………………………… 18
1-13- تکنولوژی نوین آنزیم برای کاربردهای غذایی ………………………………………………………………………………….19
1-14- هیدرولیز لاکتوز و مزایای هیدرولیز لاکتوز شیر ………………………………………………………………………….. 20
1-15- هیدرولیز لاکتوز آب پنیر ………………………………………………………………………………………………………………..21
1-16- کاربردهای بالقوه آب پنیر هیدرولیز شده …………………………………………………………………………………….21
1-18- کاربردهای تثبیت آنزیم لاکتازدر صنعت فرآوری موادغذایی …………………………………………………………21
1-19- ویژگی های آنزیم لاکتاز حاصل از منابع مختلف …………………………………………………………………………..23
1-20- فاکتورهای موثر در هزینه فرآیند تثبیت ………………………………………………………………………………………..25
2- مواد و روش ها ………………………………………………………………………………………………………………………………………26
2-1- طرح آزمایش و تجزیه و تحلیل آماری …………………………………………………………………………………………….27
2-2- مواد شیمیایی و تجهیزات مورد استفاده در آزمایش ها ……………………………………………………………………29
2-3- طراحی بیوراکتور و مشخصات ستون بیوراکتور …………………………………………………………………………….. 31
2-4-دیاگرام خط تولید شیر کم لاکتوز برای آزمایش ها ……………………………………………………………………………33
2-5-روش تولید و ساخت شیر کم لاکتوز (غیر مداوم و مداوم ) ……………………………………………………………….34
2-6- روش اندازه گیری درصد هیدرولیز لاکتوز ………………………………………………………………………………………….35
2-7- نحوه تثبیت آنزیم در سدیم آلژینات و رخداد های تثبیت آنزیم در آلژینات …………………………………….35
3- نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..38
3-1- درصد هیدرولیز لاکتوز شیر…………………………………………………………………………………………………………………39
3-1-1- آنالیز واریانس مدل ……………………………………………………………………………………………………………………….40
3-2- اثر دما روی آنزیم لاکتاز ……………………………………………………………………………………………………………………..42
3-2-1- اثر غلظت آنزیم تثبیت شده …………………………………………………………………………………………………………..44
3-3- اثر غلظت آلژینات روی کارایی بیوراکتور ………………………………………………………………………………………….45
3-3-1- اثر فلوریت روی کارایی ستون ………………………………………………………………………………………………………46
4- بهینه سازی و نتیجه گیری کلی ……………………………………………………………………………………………………………47
4-1- نتیجه گیری کلی ……………………………………………………………………………………………………………………………….48
4-2-

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *