intTypePromotion=3

Báo cáo: Công nghệ sản xuất bột ngọt

Chia sẻ: Truong Van Thanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:30

0
472
lượt xem
163
download

Báo cáo: Công nghệ sản xuất bột ngọt

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong chế biến thực phẩm hiện nay, bột ngọt (mì chính) là chất phụ gia thực phẩm được sử dụng khá rộng rãi. Để hiểu biết rõ hơn về công nghệ sản xuất bột ngọt ra sao, mời xem qua bài báo cáo của các bạn sinh viên trường Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: Công nghệ sản xuất bột ngọt

  1. BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ---------------------- Môn học: Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học Trong Công Nghệ Thực Phẩm Báo Cáo: Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông SVTH: 1. Trương Văn Thanh 2. Lê Văn Nghiệp 3. Trần Thanh Lộc 4. Lê Hồ Hiền Phi 5. Nguyễn Thị Bắc 6. Võ Thị Thanh Trúc 7. Trịnh Thị Nhi Quỳnh 8. Lê Thị Quỳnh Thư 9. Nguyễn Hồng Kim Cương
  2. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông TPHCM 11/2013 Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 2
  3. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông MỤC LỤC Môn học: ............................................................................................ 1 Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học Trong Công Nghệ Thực Phẩm ....................1 Báo Cáo:............................................................................................. 1 Công nghệ sản xuất Bột Ngọt ................................................................1 GVHD: Liêu Mĩ Đông ........................................................................... 1 SVTH:............................................................................................... 1 MỤC LỤC.......................................................................................... 3 I. Mở đầu B ột ngọt (hay mì chính) là tên thường gọi Natri glutamat tên ti ếng anh là Monosodium Glutamate (viết tắt là MSG), • Tên quốc tế và cộng đồng châu Âu: INS 621, EEC 621 • Tên hóa học: Monosodium L – glutamat monohydrat, muối monohydra natri đơn của axit glutamic. • Công thức: C5H8NO4Na. • Trọng lượng phân tử: 187,13 • Là hợp chất muối natri của axit glutamic, .Axit glutamic (còn gọi là axit – aminoglutaric) là một trong hơn 20 loại axit amin để kiến tạo nên protein cơ thể và là hợp chất phổ biến nhất trong các protein của các loại h ạt ngũ cốc, như trong prolamin của các hạt đậu chứa 43-46% axit này. Axit glutamic đóng vai rò rất quan trọng trong việc trao đổi chất của cơ thể động vật, nhất là các cơ quan não bộ, gan và cơ nâng cho khả năng hoạt động c ủa c ơ th ể. Axit glutamic tham gia phản ứng thải loại amoniac, một chất độc với hệ thần kinh. Amoniac là chất thải trong quá trình trao đổi chất. Axit glutamic ph ản Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 3
  4. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông ứng với amoniac cho aminoaxit mới là glutamin. Trong y h ọc, axit glutamic được dùng như thuốc chữa bệnh yếu cơ và choáng. 1. Sơ lược lịch sử phát triển của Bột Ngọt • Cách đây hàng ngàn năm người nhật bắt đầu dùng rong biển làm th ực ph ẩm, họ phát hiện ra loại rong lá( có tên khoa học là Laminaria japonica) còn là một loại gia vị hảo hạn. Vào thời ấy, hoạt chất của loại rong lá làm th ức ăn có hương vị đậm đà (do acid glutamic) chưa được nhận diện. Vào năm 1980, nhà bác học Rittenhausen người Đức đang tìm kiếm để xác định cơ cấu của các protein động vật, đặc biệt là acid amin kể cả acid glutamic. • Tuy nhiên, việc phát hiện ra hoạt chất có trong rong bi ển làm cho th ức ăn có mùi vị ngon là Ikeda. ông đã khám phá ra thứ hoạt chất trích từ rong biển là monosodium glutamate, đây là một muối của acid glutamic. Vào 21/4/1909 ông đã đăng ký paten số 9440 với nhan đề là " sản xuất chất liệu gây vị". • Năm 1909 ông kết hợp với nhà kinh doanh có tên là (là một dược sĩ), h ọ đã chọn từ " Aji nomoto " làm tên cho sản phẩm c ủa mình. "Aji" có nghĩa là nguồn gốc, "moto" có nghĩa là hương vị. Đến năm 1933 sản xuất bọt ngọt tại Nhật đạt 4,5 triệu kg hàng năm. Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 4
  5. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông 2. phân loại • Bột ngọt tự nhiên • Bột ngọt có sẵn trong các thực phẩm tự nhiên như thịt, cá, sữa (kể cả sữa mẹ) và có trong nhiều loại rau quả như cà chua, đậu hà lan, bắp, cà rốt … ... Trong khoảng 100g cà chua hiện hữu 0,14g bột ngọt; 0,044g/100g thịt gà; 0,043g/100g tôm. Cơ thể con người cân nặng từ 60g đến 70g, thì lượng prôtêin chiếm từ 14 đến 17% trong đó có khoảng 1/5 là bột ngọt. Bột ngọt d ạng tự nhiên t ồn t ại trong thực phẩm cũng như trong các tế bào dưới hai trạng thái: trạng thái độc lập không kết nối với các axít amin khác trong thành phần prôtein. Khi trong trạng thái độc lập, bột ngọt mới có thể phát huy tác dụng t ạo h ương v ị đ ậm đà cho món ăn. • Bột ngọt sản xuất • Mô tả: Bột kết tinh trắng không dính vào nhau, rời rạc, không mùi, tan d ễ dàng trong nước, tan vừa phải trong cồn. MSG vừa có vị ngọt ho ặc h ơi m ặn. pH của dung dịch mẫu có tỷ lệ 1/20 giữa 6,7 và 7,2. • Chức năng sử dụng trong thực phẩm: tăng vị Umami. • Monosodium Glutamate (bột ngọt) là một loại phụ gia thực phẩm có tác d ụng điều vị làm cho thực phẩm ngon và hấp dẫn hơn. • Bột ngọt hiện nay được làm từ nguyên liệu thiên nhiên như tinh bột sắn và mật mía đường bằng phương pháp lên men, một quá trình tương tự như sản xuất bia, giấm, nước tương. Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 5
  6. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông • Công thức phân tử của bột ngọt và hạt bột ngọt: 3. Các công ty sản xuất bột ngọt • Ajinomoto • Vedan • Miwon • A- One • Orgsan • Milliket 4. Các phương pháp sản xuất bột ngọt • Hiện nay trên thế giới có 4 phương pháp sản xuất cơ bản: • Phương pháp tổng hợp hóa học • Phương pháp thủy phân protit • Phương pháp lên men • Phương pháp kết hợp Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 6
  7. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông • Phương pháp tổng hợp hóa học • Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên các a.glutamic và các aminoaxit khác từ các khí th ải của công nghi ệp dầu hỏa hay các ngành khác. • Ưu điểm: Phương pháp này có thể sử dụng nguồn nguyên liệu không phải thực phẩm để sản xuất ra và tận dụng được các phế liệu của công nghi ệp dầu hỏa • Nhược điểm: • Chỉ thực hiện được ở các nước có công nghiệp dầu h ỏa phát tri ển và yêu cầu kĩ thuật cao. • Tạo hỗn hợp không quay cực D,L-axit glutamic, Việc tách L-axit glutamic ra lại khó khăn làm tăng giá thành sản phẩm. • Phương pháp thủy phân protit: • Phương pháp này sử dụng các tác nhân xúc tác là các hóa chất hoặc fecmen để thủy phân một nguồn nguyên liệu protit nào đó( khô đậu, khô l ạc…) ra một hỗn hợp các aminoaxit, từ đây tách các axit glutamic ra và sản xuất bột ngọt. • Ưu điểm: dễ khống chế quy trình sản xuất và áp dụng được vào các cơ sở thủ công , bán cơ giới và cơ giới dễ dàng. • Nhược điểm: • Cần sử dụng nguyên liệu giàu protit hiếm và đắt. • Cần nhiều hóa chất và các thiết bị chống ăn mòn. • Hiệu suất thấp đưa đến gía thành cao. Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 7
  8. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông • Phương pháp lên men • Phương pháp này lợi dụng một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra các axit amin từ các nguồn gluxit và đạm vô cơ . • Sử dụng một số vi sinh vật để lên men như là Micrococcus glutamicus, Brevi bacterium • Ưu điểm: • Không sử dụng nguyên liệu protit; • Không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn mòn; • Hiệu suất cao, gía thành hạ; • Tạo ra axit glutamic dạng L, có họat tính sinh học cao. • Phương pháp kết hợp: • Đây là phương pháp tổng hợp hóa học và vi sinh vật học. • Phương pháp vi sinh vật học tổng hợp nên axit amin từ các ngu ồn đạm vô c ơ và gluxit mất nhiều thời gian, do đó người ta lợi dụng các phản ứng tổng hợp tạo ra những chất có cấu tạo gần giống axit amin , từ đó lợi dụng vi sinh vật tiếp tục tạo ra axit amin. • Phương pháp này tuy nhanh nhưng yêu cầu kỹ thuật cao, chỉ áp dụng và nghiên cứu chứ ít áp dụng vào công nghiệp sản xuất. II. Nội dung 1. Nguồn nguyên liệu • Để lên men sản xuất axit glutamic, người ta dùng nguyên liệu chủ yếu là dịch có đường, hoặc rỉ đường, hoặc các nguồn nguyên liệu tinh bột đã qua giai đoạn đường hóa. Khoai mì là nguyên liệu tinh bột được sử dụng nhiều nh ất hiện nay. Ngoài ra còn có các nguồn dinh dưỡng bổ sung nh ư mu ối amôn, photphat, sulfat, biotin, vitamin B… Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 8
  9. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông Củ khoai mì (sắn) Bột khoai mì(sắn) • Trong thực tế sản xuất, người ta dùng rỉ đường làm môi trường lên men thay cho cao bắp. Rỉ đường thường pha loãng đến 13 – 14% và thanh trùng trước khi lên men. Nếu là nguyên liệu chứa tinh bột, thì tinh b ột ph ải đ ược th ủy phân (quá trình dịch hóa và đuờng hóa) nhờ enzym a -b- amylaza rồi sau đó mới bổ sung thêm dinh dưỡng vào môi trường lên men. Mật rỉ Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 9
  10. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông 2. Chủng vi sinh: • Tham gia vào quá trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường sử dụng là: Corynebacterium Glutanicum, Brevibacterium Lactofermentus, Micrococus Glutamicus; nhưng chủ yếu nhất vẫn là chủng Corynebacterium Glutamicum (loại vi khuẩn này đã được nhà vi sinh vật Nh ật B ản Kinosita phát hiện từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì đ ể tạo ra axit glutamic). • Giống vi khuẩn thuần khiết này được lấy từ ống thạch nghiêng t ại các c ơ s ở giữ giống, sau đó được cấy truyền, nhân sinh khối trong môi trường lỏng (như đã nói ở phần trên). Khối lượng sinh khối đuợc nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất đại trà. Trước khi nhân, cấy, môi trường l ỏng phải được thanh trùng bằng phương pháp Pasteur. • Chủng vi khuẩn giống phải có khả năng tạo ra nhiều axit glutamic, tốc độ sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định cao trong thời gian dài, chịu được nồng độ axit cao, môi trường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng trong th ực tế sản xuất. 3. Kỹ thuật sản xuất axit glutamic và bột ngọt: • Bột ngọt (còn gọi là mì chính) là một trong 20 axit amin c ấu t ạo nên phân t ử protein được sử dụng nhiều trong thực tế cuộc sống vì công dụng của nó. Axit glutamic sản xuất bằng phương pháp lên men vi khu ẩn, v ới nguyên li ệu là đường. Quá trình này được xúc tác nhờ hệ enzym có sẵn trong vi khuẩn, chuyển hóa qua nhiều giai đoạn trung gian với nhiều phản ứng khác nhau t ạo ra nhiều sản phẩm phụ, và cuối cùng là sản phẩm axit glutamic. Th ực ch ất của quá trình này là đuờng đuợc chuyển hóa (quá trình đường phân theo Enbden – Meyerhoff), rồi sau đó thông qua chu trình Krebs của quá trình hô hấp hiếu khí của vi khuẩn, sản phẩm axit glutamic được hình thành. S ự hình thành axit glutamic phụ thuộc vào sự tích tụ axit a - xêtoglutaric trong tế bào vi khuẩn và sự có mặt của NH3 và enzym xúc tác là glutamat dehydrogenaza. • Phương pháp lên men vi khuẩn là phương pháp được sử dụng rộng rãi hiện nay trên thế giới để sản xuất axit glutamic và bột ngọt. Hằng năm, sản lượng bột ngọt cả thế giới sản xuất theo phương pháp này khoảng 25 – 30 vạn t ấn. Ở Việt Nam cũng có nhiều nhà máy sản xuất bột ngọt bằng phương pháp lên men như VeDan, Ajino Moto, Việt Trì, Thiên Hương… • Để sản xuất bột ngọt từ axit glutamic bằng phương pháp lên men, quy trình công nghệ được triển khai theo các giai đoạn sau: Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 10
  11. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông 3.1 Chuẩn bị dịch lên men: • Môi trường lên men được chuẩn bị sẵn từ các nguyên liệu đường hoặc tinh bột (như đã nêu ở phần trên) được thanh trùng kỹ trước khi cấy vi khu ẩn lên men glutamic vào. gọi là corynebacterium glutamicum. 3.2 Giai đoạn lên men: • Dung dịch nhân sinh khối vi khuẩn, dung dịch lên men được chuyển vào các dụng cụ, thiết bị lên men, sau đó cho corynebacterium glutamicum vào, cho lên men trong điều kiện thoáng khí, giữ ở nhiệt độ 32 – 37 0 C trong thời gian 38 – 40 giờ. Kết thúc quá trình lên men, lượng acid glutamic có th ể đạt 50 – 60g/ lít. • Trong thời gian lên men, pH sẽ chuyển dần sang acid do sự hình thành acid glutamic do đó người ta thường bổ sung thêm dinh dưỡng vào môi tr ường nguồn amôn (NH4Cl, (NH4)2SO4, urê) để giữ ổn định độ pH cho vi khuẩn hoạt động tốt. • Không được để điều kiện lên men là yếm khí vì sản phẩm tạo ra sẽ là acid lactic. Để tạo thoáng khí, trong các thiết bị lên men bố trí bộ phận khuấy trộn dịch với tốc độ V = 450 vòng/ phút. 3.3 Tinh sạch acid glutamic: • Kết thúc quá trình lên men, acid glutamic được tạo thành cùng v ới một s ố t ạp chất khác, do đó cần phải tinh chế các tạp chất này ra khỏi dung dịch chứa acid glutamic. Phương pháp thường dùng là nhựa trao đổi rezin. Nhựa trao đổi rezin có hai loại: rezin dương tính (mang tính acid) và rezin âm tính (mang tính kiềm). • Dịch lên men có chứa acid glutamic và tạp chất cho ch ảy qua cột nh ựa (có chứa rezin) từ dưới lên với tốc độ 150 – 180 lít/ phút, th ời gian ch ảy qua c ột là 150 – 180 phút. Song song, người ta cho dòng nước chảy qua cột cùng chiều với dung dịch lên men để rửa các vi khuẩn bám vào bề mặt rezin. Gi ữ nhiệt độ trong cột trao đổi ion là 60 – 65 0 C. Sau khi kết thúc quá trình trao đổi ion, dùng NaOH 4 – 5% để tách acid glutamic ra kh ỏi c ột (t ốc đ ộ ch ảy NaOH là 5 – 6m/ giờ, lưu lượng 100lít/ phút). Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 11
  12. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông • Người ta có thể sử dụng than hoạt tính để khử màu. Acid glutamic được thu bằng cách điều chỉnh pH = 3,2 rồi cô đặc dung dịch và gi ảm nhi ệt đ ộ xu ống 40 – 150C sẽ thu được tinh thể acid glutamic với lượng 77 – 88% hoặc cao hơn. 3.4 Sự tạo thành bột ngọt = Axit glutamic + NaOH • Đến đây, người ta đã có axit glutamic. Từ axit glutamic, người ta tạo ra bột ngọt bằng cách dùng NaOH 40 – 50% để trung hòa dung dịch axit glutamic đến pH = 6,8, sau đó đem lọc, cô đặc, và kết tinh bằng phương pháp sấy chân không ở nhiệt độ thấp. • Theo TS. Đàm Sao Mai, Viện trưởng Viện Công nghệ Sinh h ọc và Th ực phẩm - Trường ĐH Công nghiệp TPHCM, sau khi sấy, bột ngọt đóng thành từng tảng, hạt tinh thể không đồng nhất nên yêu cầu phải nghiền. • Người ta sử dụng hệ thống nghiền bằng bi thép không rỉ để nghiền các t ảng tinh thể này thành bột. • Sau đó, dùng rây làm bằng lụa hoặc sợi hóa h ọc để rây, lọc thành các h ạt có kích thước đồng nhất. Yêu cầu chất lượng là s ản phẩm ph ải là tinh th ể màu trắng, có kích thước > 1mm, đồng đều, độ tinh khiết 80 – 99%, độ ẩm
  13. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông 4.Dây chuyền công nghệ sản xuất Bột Ngọt Boä Thuûy t phaân HCl, H2SO4, phaân Enzim phaân Trung H2 hoøa PHAÂN O EÙp PHAÂN Ba loïc õ Saùt Giai ñoaïn thuyû Tuyeån choïn truøng gioáng vi sinh Laøm vaät laïnh Gioáng caáp 1 Leân men Biotin Gioáng caáp penicillin 2 G Giai ñoaïn leân men Gioáng caáp 3 Loïc taùch sinh khoái VK Pha cheá dòch sau leân men Nhóm: 6 Nhöïa resin Trao ñoåi Lớ 02DHLTP6 traopñoåi ion Trang 13 nöôùc Taùch Taùi cheá a.glutam
  14. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông Laøm laïnh keát tinh Giai ñoaïn taùch L-AG Trung hoøa Trung 2 hoøa Na2S vôùi meû Trung hoøa sau 1 Than hoaït Taåy Baõ tính maøu, loïc than Coâ ñaëc, keát tinh Ly taâm Giai ñoaïn trung hoøa vaø taùch bột ngọt Bột Nöôùc ngọt caùi Coâ laïi vôùi meû sau Saáy Saøng Saøng Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 14 Bao Baûo goùi quaûn
  15. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông 5.Thuyết minh dây chuyền Căn cứ vào dây truyền sản xuất ta có thể chia ra bốn công đoạn như sau : 1. Công đoạn thủy phân tinh bột; 2. Công đoạn lên men; 3. Công đoạn trao đổi ion tách axit glutamic ra khỏi dịch lên men; 4. Công đoạn trung hòa, tinh chế tạo glutamic natri tinh khiết. 5.1 Công đoạn thủy phân Mục đích của công đoạn này là tạo điều kiện để thực hiện các phản ứng thủy phân tinh bột thành đường lên men được chủ yếu là đường glucoza Phản ứng sảy ra như sau : nH2o (C6H10O6)n nC5H12O6 Có 3 phương pháp sau đây : • phương pháp thủy phân bằng enzim • Người ta có thể dùng amila , amila của các hạt n ảy m ầm hay c ủa n ầm m ốc để thủy phân tinh bột thành đường. Phương pháp này có ưu điểm là không dùng đến hóa chất hay thiết bị chịu axit, chịu áp lực … không độc h ại cho người và thiết bị. • Nhược điểm : • Đường hóa không triệt để tinh bột, mà còn ổ dạng trung gian nh ư detrin ….làm cho vi khuẩn lên men mì chính không có kh ả năng sử dụng. • Thời gian dường hóa tương đối dài • Lượng đường sau khi đường hóa thấp, do đó phải sử dụng thiết bị to, cồng kềnh. • Phương pháp thủy phân bằng H2SO4 • Ưu điểm : sau khi thủy phân việc trung hòa axit dư sau này không phải dùng Na2CO3 hay NaOH mà dùng CaO rẻ tiền hơn, mặt khác sản phẩm của phản ứng trung hòa lại kết tủa làm cho dịch đường trong theo phản ứng: CaO +H2SO4 =CaSO4 +H2O Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 15
  16. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông • Nhược điểm: hiệu suất thủy phân bằng H2SO4 thấp hơn bằng HCl, trong thực tế hay dùng HCL. • Phương pháp thủy phân bằng HCL • Ưu điểm: cho hiệu suất nhanh, thời gian phản ứng ngắn hơn do cường lực xúc tác mạnh, khi trung hòa tạo ra một lượng NaCl trong dung dịch ảnh hưởng tới quá trình nuôi cấy vi khuẩn. • Nhược điểm: phải dùng thiết bị chịu axit ở nhiệt độ cao, áp suất cao. Sau khi thuỷ phân xong ta tiến hành tiếp các giai đoạn sau: • Trung hòa Thủy phân xong dung dịch vào thiết bị trung hòa cho 30% vào đ ể đ ạt pH=4.8. cho than hoạt tính vào tẩy màu (khoảng 100kg tinh bột cho 0.45 kg than ). Than tẩy màu và giúp cho quá trình lọc dễ, dung dịch có màu trong sáng . • Ép lọc Tách các phần bã và các chất không hòa tan, được dịch đường glucoza 16- 18% 5.2 Công đoạn lên men : Đây là khâu có tính quyết định nhất đối với toàn b ộ dây chuy ền s ản xu ất. Trong công đoạn này có 3 giai đoạn nhỏ là :nuôi giống cấp I, gi ống c ấp II và lên men lớn. Ngòai ra cón có những công đoạn phụ phục vụ cho quá trình lên men như: dây chuyền lọc khí, xử lí urê, xử lí dầu khử bọt. Các khâu của quá trình lên men lần lượt được nghiên cứu như sau : • Giống -chủng : phần giống chủng đã được tuyển chọn ở trên. • Môi trường lên men: Phần giống sau khi được tuyển chọn xong tiến hành nhân giống lần lượt từ ống nghiệm ( môi trường nuôi cấy ban đầu ) sang các môi trường nuôi c ấy lớn hơn như bình lắc , nuôi ở thùng tôn, cuối cùng là cho vào nồi lên men chính. Người ta thường sử dụng các môi trường sau : • Môi trường thạch nghiêng :pepton 1%; cao thịt 15 %; NaCl tinh ch ế 0.5%; thạch 2% • Môi trường giống cấp I: đường glucoza tinh khi ết 2.5%; rỉ đ ường 0,25%; nước chấm 0,32%; MgSO4.7H2O 0,04%; Fe, Mn (đã pha 2000g/l)0,002%;urree 0,5% ; B1(đã pha 150g/l)0,00015%. • Môi trường nhân giống cấp II(VD ứng với thể tích thiết bị lên men 60 lít):đường glucoza 200g; MgSO4 24g ;H3PO4 60g; KOH, pH=9; nước chấm 300ml; rỉ đường 600g; urê 480g; dầu lạc 60ml; B1 20ml. • Quá trình nuôi giống được tiến hành theo các bước sau : Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 16
  17. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông Giống gốc cấy truyền ra ống thạch nghiêng đ ời 1 c ấy chuy ền ống thạch nghiêng đời 2 lên men bình lắc (giống cấp 1) nuôi ở thùng tôn (giống cấp 2) lên men chính (nồi lên men cấp ). • Trong quá trình nhân giống cấp 1: dùng que cấy cấy từ ống gốc sang ống môi trường thạch nghiên rồi để vào tủ ấm trong 24h cho các khuẩn lạc phát tri ển, sau đó chọn tiếp những khuẩn lạc cấy sang môi trường thạch nghiên th ứ hai, cuối cùng cho vào bình tam giác đã chứa sẵn môi trường tiến hành lên men trên máy lắc 12h ta được giống cấp 1. • Giống cấp 2: chuẩn bị môi trường và thiết bị như lên men chính, ti ến hành thanh trùng môi trường ở 120 0 C trong 30 phút. Nuôi giống ở nhiệt độ 32 0 C áp suất 1kg/cm2 không thêm urê và dầu, lượng không khí cho vào kho ảng 850-1100 l/h. Khi đến giờ thứ 8 bắt đầu soi chọn giống n ếu đ ạt thì c ấy ti ếp sang môi trường lên men chính (đo OD của dịch lên men, soi nồng độ vi khuẩn …) nếu chưa đạt thì kéo dài thêm thời gian 1-2h. • Khi giống đã chuẩn bị xong mà môi trường lên men chưa xong thì giữ nguyên giống trong nồi, tắt cánh khuấy, giữ nguyên áp lực, cho nước đông lạnh qua vỏ ngoài thiết bị để nhiệt độ hạ xuống gần bằng 10 0 C, không được để giống quá 3 h vì giống sẽ già và hiệu suất tạo L-AG thấp. • Các nguồn chất chính để nuôi đảm bảo yêu cầu trên: • Hợp chất cacbon : đường glucoza. • Đạm vô cơ :urê. • Các muối khoáng cần thiết. • Các chất phát triển ….. 5.3 Quá trình lên men công nghiệp ở nồi lên men Sau khi tiến hành nhân giống qua ống nghiệm, bình lắc , thùng tôn ta chuyển toàn bộ VSV vào nồi lên men chính để chuy ển hóa đ ường glucoza và đạm vô cơ thành axit glutamic. 5.3.1 xử lí urê và dầu phá bọt. • Xử lí urê : urê tham gia vào thành phần môi trường gồm urê đầu và urê ti ếp cho quá trình. Urê đầu là urê cho vào môi trường, sau khi môi trường đ ược thanh trùng và làm nguội nhiệt độ 32 0 C. urê tiếp là urê bổ sung trong quá trình lên men, số lượng không cố định, khi pH dịch lên men đang t ừ trên 7 xuống dần thì phải tiếp dần urê cho đạt lên 7.5-8 sau đó đo l ường axit glutamic tạo ra trong môi trường càng nhiều, pH càng gi ảm xu ống 7 ho ặc dưới 7 lại tiếp urê nữa cho đến khi đường trong dịch lên men còn kho ảng 1% thì không cần tiếp nữa. • Xử lí dầu :trong quá trình lên men, do hoạt động chất men c ủa vi khu ẩn, th ải ra nhiều CO2 tạo ra nhiều bọt, vì vậy cần phải dùng một lượng dầu thích hợp để phá bọt. Ta hay dùng loại lạc dầu thô. Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 17
  18. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông 5.3.2 Xử lí không khí Các loại vi khuẩn lên men axit glutamic là loại hiếu khí nên quá trình lên men đều phải cung cấp không khí. Không khí từ khí trời được hút qua thùng tách bụi sơ bộ, qua máy nén, qua h ệ thống tách bụi, làm nguội, qua bình lọc bông thuỷ tinh đ ến các bình l ọc riêng s ơ bộ rồi mới vào nơi sử dụng như nồi giống, nồi lên men. 5.3.3 Các giai đoạn xảy ra trong quá trình lên men chính. a.giai đoạn đầu : 8-12 giờ gọi là giai đoạn sinh khối , làm cho vi khuẩn l ớn lên, đ ạt kích th ướt cực đại và bắt đầu sinh sản, phân chia. Những biễu hiện của giai đoạn này là : • Càng về cuối giai đoạn tốc độ tăng nhiệt càng nhanh, • PH tăng dần từ 6.5-6.7 lên 7.5-8. • Bọt tạo thành tăng dần. • Lượng đường tạo thành tăng dần, thường 2-3 giời đầu hao rất ít, càng v ề sau tốc độ càng nhanh, chung cho cả giai đoạn là 2-3 giờ. • Lượng tế bào vi khuẩn tăng dần từ khoảng 0,13-0,14 đến số 1 (s ố đo OD trên máy so màu ) • Hàm lượng axit glutamic chưa có hoặc rất ít. b.giai đoạn giữa : Từ giờ thứ 10,12 đến giờ thứ 24,26.giai đoạn này giữ cho số tế bào không tăng thêm nữa hoặc tăng rất ít. Lượng axit glutamic tạo thành l ại hòa tan vào các môi trường làm cho pH môi trường giảm dần, CO2 bay ra nhiều, bọt tăng ào ạt. c.giai đoạn cuối : Những giờ còn lại tất cả các biểu hiện đều giảm dần cho đến khi hàm lượng đường chỉ còn 40 m3/h cho 1m3 môi trường • Tốc độ cánh khuấy 180 -> 200 v/phút • Khi pH giảm đến 7 phải bổ sung ngay urê để tăng pH lên đến 8, thường quá trình lên men bổ sung 2 lần • Khi bọt nhiều phải bổ sung dầu phá bọt ngay để phá b ọt, tạo đi ều kiện cho CO2 thoát ra ngoài dễ dàng. • Các chế độ kiểm tra ở giai đoạn này: • Các thông số: • Nhiệt độ, áp suất phải kiểm tra thường xuyên để điều chỉnh kiệp thời • PH mỗi giờ kiểm tra một lần Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 18
  19. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông • đo OD ở giờ thứ: 0, 6,12, 18, • Đo đường: phân tích hàm lượng đường ở giờ thứ : 0, 6, 12, 18, 20, 24. và đến khi kết thúc. • Bổ sung urê vào giờ : 0, 6, 12 • Đo hàm lượng acid glutamic : 6 , 12, 16, 20, 24, 28, 30 và đến khi k ết thúc. • Kiểm tra thiết bị, vệ sinh và thanh trùng nồi lên men. • Kiểm tra thiết bị:trước khi phối trộn phải kiểm tra toàn bộ h ệ th ống van vào, van ra, van kim của nồi lên men, kiểm tra bình lọc khí xem bông than còn tốt không, kiểm tra mô tơ cánh khuấy,vệ sinh n ồi lên men, thanh trùng nồi- đóng van khí, mở van hơi vào bình lọc khí riêng. Thời gian thanh trùng 45 phút ở 120 0 C, sau khi thanh trùng xong đóng van hơi lại, mở van khí nén vào bình lọc riêng và các đo ạn ống liên quan để giữ áp • Pha môi trường:đường ở thùng chứa đường. H3PO4 cân đủ lượng cho vào. Cho một ít nước vào thùng pha, cho cánh khuấy ho ạt đ ộng r ồi l ần lượt cho rỉ đường, nước chấm, KH 2PO4, khuấy tan hết rồi cho MgSO 4. điều chỉnh pH =6.5-6.8, cuối cùng cho B1 và dầu vào rồi bơm vào thùng lên men. Sau khi bơm vào nồi lên men cho cánh khuấy hoạt động, cho sục hơi vào môi trường nâng dần nhiệt độ lên 115 0 C và giữ ở 15 phút thì kết thúc thanh trùng. Làm lạnh nhiệt độ giảm xuống 32 0 C thì tiếp urê vào( urê được thanh trùng và làm nguội), kiểm tra các thông s ố kỹ thuật rồi tiếp giống cấp hai vào tiến hành lên men. 5.3.4 Công đoạn trao đổi ion: Mục đích của công đoạn này là lấy axit glutamic ra kh ỏi d ịch lên men. Ng ười ta lợi dụng tính chất hạt nhựa polyetilen sunfuric (rezin) sau khi được cation hoá ( được tái sinh) có khả năng giữ lại trên bề mặt nó anion ( ở đây ch ủ y ếu là a.glutamic). Sau đó lại dùng NaOH để tách anion ( axit glutamic) ra kh ỏi h ạt nhựa. Quá trình này xảy ra như sau: • Quá trình hấp phụ : R'-SO3H+ + NH3ROO- -> R'SO3NH3RCOOH • Quá trình tách ( nhả hấp phụ) R'SO3NH3RCOOH +NaOH -> R'SO3Na + NH2RCOOH + H2O • Quá trình trao đổi ion diễn ra theo các bước sau : a)Pha chế dịch lên men: Dịch lên men có hàm lượng axit glutamic khoảng 40g/l tức là m ật độ phân t ử tương đối dày đặc, nếu cứ để vậy thì dòng chảy qua khối nhựa sẽ giảm, mức độ hấp thu giữa a.glutamic và hạt nhựa kém gây ra hiệu suất trao đổi th ấp. Vì thế trước khi đưa vào trao đổi ion người ta phải pha loãng dịch lên men b ằng dịch thải lần trao đổi trước hay bằng nước lạnh với tỷ lệ nào đó sao cho hàm Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 19
  20. Công nghệ sản xuất Bột Ngọt GVHD: Liêu Mĩ Đông lượng a.glutamic khoảng 18 -> 20 g/l. mặt khác dịch lên men thường có pH = 6 -> 7, ở điều kiện này khả năng hấp thụ kém. Để tăng khả năng hấp ph ụ phải dùng HCl điều chỉnh pH dịch lên men xuống 5 -> 5.5. b)Xử lý hạt nhựa rezin Nhựa rezin sau 1 mẻ trao đổi không còn khả năng hấp phụ nữa vì vậy phải xử lý. Quá trình xử lý như sau: Dùng nước sạch rửa ngược trong 1h , th ỉnh thoảng dùng áp suất chân không và van đóng mở gián đoạn để sục đảo cho khối nh ựa tơi, đều , rửa xuôi cho tới khi pH =7 thì kết thúc và tiến hành tái sinh. Tái sinh : dùng axit thu hồi cho chảy ngược 15 -> 20 phút, sau đó cho axit mới pha vào và giữ cho tốc độ ra vào ngang nhau để cho m ặt nước có chi ều cao cố định cho tới khi dịch ra có pH = 2->2.5 thì ngừng cho HCl. Rửa tái sinh: mở van đáy thu hồi axit cho tái sinh lần sau rồi mới cho n ước lạnh rửa xuôi cho tới khi pH = 3 thì ngừng . th ời gian rủa tái sinh th ường là 40 -> 60 phút c)Trao đổi ion: Sau khi hạt nhựa đã được tái sinh, rửa tái sinh và dùng chân không đóng m ở ng ắt quãng làm cho hạt nhựa tơ xốp để ổn định rồi cho dịch lên men vào và trao đ ổi ngược. Rửa trao đổi: sau khi trao đổi hết để cho rezin lắng xuống tự nhiên , b ỏ lớp dịch bẩn ở trên bề mặt, đảo trộn hạt nhựa rồi cho nước sạch vào rửa ng ược cho tới khi sạch thì thôi. Giữ nhiệt : sau khi rửa sạch , ngừng cho nước lạnh vào và cho nước nóng 0 60 C và để gia nhiệt hạt nhựa. Nước thải ra lúc đầu có chứa 1 lượng nh ỏ a.glutamic nên được thu hồi lại làm nước pha dịch men ở m ẻ sau. Gia nhi ệt cho đến khi nước thải đạt 450 C thì thôi và cho NaOH 5% vào để tách a.glutamic. d)Tách axit glutamic: Dung dịch NaOH 5% đã được đun nóng đến 60 0C được đưa vào để tách a.glutamic. lúc này dịch thải ra vẫn thu hồi để pha ch ế m ẻ sau nh ưng đ ồng th ời phải liên tục kiểm tra pH và độ baumé vì axit glutamic theo dịh ra nhanh chóng. Khi độ baumé đạt 00 Be thì lập tức thu hồi a.glutamic. chỉ 4-> 5 phút sau độ baumé đạt cực đại ( khoảng 40 -> 500 Be ), lúc này thôi choNaOH. Sau khi đạt cưc đại độ Be giảm dần và cũng chỉ 4 -> 5 phút sau nó giảm về 00 Be thi kết thúc thu hồi axit glutamic, phần còn lại được thu hồi làm nước chấm. 5.3.5 Tinh chế và hoàn thành phẩm axit glutamic a) Axit hoá axit glutamic. Toàn bộ axit glutamic thu được ở trên đưa về thùng kết tinh. Cho cánh khu ấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa axit glutamic kết tủa quá s ớm , tinh th ể nh ỏ và hiệu suất thấp. Cho HCl 31% vào để tạo điểm đẳng điện ở pH 2,9 -> 3,2 thì thôi và bắt đầu làm lạnh. Nhóm: 6 Lớp 02DHLTP6 Trang 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản