BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

–&—

   BÀI TIỂU LUẬN:

SẢN XUẤT MÌ CHÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP

LÊN MEN

                                             GVHD:                         TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG

                                             NHÓM  SVTH:           1. TÔ ĐẠI

                                                                                    2. HÀNH PHÚC ĐÀ

                                                                                    3. TRẦN TIẾN LỘC

                                                                                    4. THỜI THỊ BÍCH NGA

                                                                                    5. DƯƠNG THỊ TƯỜNG VIÊN

TP.Hồ Chí Minh, Tháng 5, 2011

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU.. 5

1.1   Khái quát về mì chính. 5

1.1.1 Khái niệm.. 5

1.1.2 Vai trò của mì chính và glutamic acid. 5

1.1.2.1 Vai trò của glutamic acid. 5

1.1.2.2 Vai trò của mì chính. 5

1.2   Các phương pháp sản xuất mì chính. 6

1.2.1 Phương pháp thủy phân protit:6

1.2.2 Phương pháp lên men. 7

1.3   Tình hình sản xuất mì chính trên Thế giới và ở Việt Nam.. 7

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN SẢN XUẤT MÌ CHÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN.. 8

2.1   Giống, chủng vi sinh vật8

2.2   Nguyên liệu chính. 8

2.2.1 Tinh bột sắn. 8

2.2.2 Rỉ đường mía. 9

2.3   Quá trình sinh tổng hợp Glutamic acid. 10

2.3.1 Vi khuẩn lên men glucose tạo glutamic acid. 10

2.3.2 Sản phẩm của quá trình lên men. 11

2.3.2.1 Sản phẩm chính. 11

2.3.2.1 Sản phẩm phụ. 12

2.4   Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men sản xuất mì chính. 12

2.4.1 Các yếu tố môi trường. 12

2.4.1.1 Nguồn carbon:12

2.4.1.2 Nguồn nitrogen:13

2.4.1.3 Các nguồn muối vô cơ khác:13

2.4.1.4 Các yếu tố tăng trưởng:13

2.4.1.5 Cung cấp oxygen:14

2.4.1.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ:14

2.4.1.7 Ảnh hưởng của pH:14

2.4.1.8 Ảnh hưởng của dầu phá bọt:15

2.4.2 Ảnh hưởng của tính thấm màng tế bào lên sản xuất glutamic acid:16

CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT MÌ CHÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN.. 18

3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất18

3.2   Thuyết minh quy trình. 20

3.2.1 Công đoạn thủy phân tinh bột20

3.2.1.1 Phương pháp thủy phân bằng enzyme. 20

3.2.1.2 Phương pháp thủy phân bằng H2SO4. 20

3.2.1.3 Phương pháp thủy phân bằng HCl21

3.2.1.4 Trung hòa. 21

3.2.1.5 Ép lọc. 21

3.2.2 Công đoạn lên men. 21

3.2.2.1 Giống, chủng vi sinh vật21

3.2.2.2 Quá trình lên men công nghiệp ở nồi lên men. 23

3.2.3 Giai đoạn trao đổi ion:25

3.2.3.1  Pha chế dịch lên men. 26

3.2.3.2 Xử lý hạt nhựa rezin. 26

3.2.3.3 Trao đổi ion. 26

3.2.3.4 Tách glutamic acid. 27

3.2.4 Tinh chế và hoàn thành phẩm axit glutamic. 27

3.2.4.1 Acid hoá glutamic acid. 27

3.2.4.2 Làm lạnh kết tinh. 27

3.2.4.3 Trung hoà kết tinh. 27

3.2.4.4 Cô đặc kết tinh. 29

3.2.4.5Sấy mì chính. 30

3.2.4.6  Phân loại và bao gói30

3.3   Kiểm soát các thông số trong giai đoạn lên men chính. 30

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN.. 32

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

1.1       Khái quát về mì chính

1.1.1 Khái niệm

            Monosodium glutamate (MSG) còn gọi là mì chính là muối natri của amino acid không thiết yếu glutamic acid. Glutamic acid là một trong những amino acid phổ biến nhất trong thực phẩm của con người.

            Khi glutamate hiện diện dưới dạng tự do, không phải là một thành phần của protein hoặc peptide, nó có tác dụng tăng cường hương vị và vì thế nó được thêm vào thực phẩm dưới dạng muối mono natri.

1.1.2 Vai trò của mì chính và glutamic acid

1.1.2.1 Vai trò của glutamic acid

            Glutamic acid đôi khi còn được gọi là glutamate là một amino acid không thiết yếu có chức năng như là một chất trao đổi trung gian quan trọng.

            Glutamic acid có thể được tổng hợp từ oxoglutaric acid, được hình thành trong chuyển hóa của carbohydrate, thế nên nó không đòi hỏi nguồn cung cấp trực tiếp từ chế độ ăn uống.

            Glutamic acid được cơ thể sử dụng để tổng hợp protein. Trên cơ sở phân tử, glutamic acid được kết hợp thành protein ở mức 6.2% so với các amino acid khác. Glutamic acid cũng là một tiền chất của GABA, một chất dẫn truyền thần kinh quan trọng trong hệ thần kinh trung ương. Glutamic acid giúp vận chuyển kali vào tủy sống. Nó còn được sử dụng để điều trị chậm phát triển tâm thần, động kinh, bệnh Parkinson, bệnh teo cơ và nghiện rượu.

            Glutamic acid phân bố rộng rãi trong thực phẩm, có trong thành phần của protein động và thực vật. Các nguồn thực phẩm giàu glutamic acid là đậu nành, thịt, cá, trứng và các thực phẩm từ sữa.

1.1.2.2 Vai trò của mì chính

            Mì chính được sử dụng như một chất điều vị trong chế biến thực phẩm, nó được sử dụng rộng rãi ở các nước phương Đông. Nó cung cấp một lượng glutamic acid cho cơ thể.

            Tại Mỹ, mì chính được xem như một thành phần thực phẩm phổ biến như muối và hạt tiêu. Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) đã xếp mì chính vào danh sách các chất được xem là an toàn (GRAS).

            Ngoài FDA, một số tổ chức như Hiệp hội Y khoa Mỹ (AMA), Ủy ban Khoa học Thực phẩm của Cộng đồng chung châu Âu (SCF), Liên Ủy Ban chuyên gia về Phụ gia Thực phẩm (JECFA) của Tổ chức Lương nông Liên Hợp Quốc (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cũng đã khẳng định tính an toàn của mì chính.

            Tại Việt Nam, mì chính là gia vị đã được sử dụng mấy chục năm qua, được liệt kê trong danh mục các chất phụ gia thực phẩm được phép sử dụng do Bộ Y tế ban hành.

1.2       Các phương pháp sản xuất mì chính

            Mì chính hiện nay được sản xuất chủ yếu bằng hai phương pháp: phương pháp thủy phân protit và phương pháp lên men.

1.2.1 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 lạc…) ra một hỗn hợp các aminoaxit, từ nay tách các axit glutamic ra và sản xuất mì chính.

Ø        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

Ø        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 giá thành cao

1.2.2 Phương pháp lên men

            Phương pháp này dựa vào tính chất của một số loại nấm men có khả năng chuyển hóa đường thành glutamic acid và từ đó sản xuất mì chính.

            Một số vi sinh vật để lên men như là Corynebacterium glutamicum, Micrococcus glutamicus, Brevibacterium.

            Hiện nay trên thế giới mì chính được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp lên men vì các ưu điểm:

Ø        Sử dụng được nhiều nguồn nguyên liệu rẻ: tinh bột, rỉ đường.

Ø        Không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn mòn.

Ø        Hiệu suất thu hồi cao, giá thành rẻ.

Ø        Tạo ra axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao.

1.3       Tình hình sản xuất mì chính trên Thế giới và ở Việt Nam

            Hiện nay trên thế giới mì chính được sản xuất hoàn toàn bằng phương pháp lên men. Sản lượng mì chính trên thế giới ngày càng tăng cao, phần lớn mì chính được dùng trong sản xuất thực phẩm, một phần nhỏ được dùng trong thức ăn chăn nuôi.

            Hiện nay Trung Quốc là nước sản xuất và tiêu thụ mì chính lớn nhất Thế giới. Trong năm 2009, sản lượng mì chính của Trung Quốc chiếm 73% toàn Thế giới và tiêu thụ chiếm 67%, xuất khẩu chiếm 37%.

            Sản xuất mì chính tập trung chủ yếu ở châu Á, nơi có nguồn lao động dồi dào và sức tiêu thụ lớn nhất thế giới. Sản lượng ở châu Á chiếm 91% toàn thế giới trong năm 2009.

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN SẢN XUẤT MÌ CHÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

2.1       Giống, chủng vi sinh vật

            Các chủng vi khuẩn dùng lên men sản xuất mì chính phải đáp ứng các yêu cầu sau:

Ø        Tạo ra nhiều glutamic acid

Ø        Tốc độ sinh trưởng phát triển nhanh

Ø        Chịu được nồng độ acid cao

Ø        Các đặc tính ổn định trong thời gian dài

Ø        Môi trường nuôi cấy đơn giản

Ø        Dễ thu hồi glutamic acid

Ø        Dễ áp dụng trong thực tế sản xuất

            Các chủng vi khuẩn thường được sử dụng để lên men sản xuất mì chính là Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium lactofermentus, Micrococus glutamicus; nhưng chủ yếu vẫn là Corynebacterium glutamicum.

            Corynebacterium glutamicum được nhà vi sinh vật Nhật Bản phát hiện năm 1956, có khả năng lên men đường tạo glutamic acid.

            Ngày nay, với nhiều phương pháp hiện đại như gây đột biến, chuyển gen, các nhà khoa học đã tạo ra được những giống mới có đặc tính quý mà các chủng gốc không có được, như tạo L-GA với hiệu suất cao, không cần bổ sung chất kháng biotin trong quá trình lên men,...

2.2       Nguyên liệu chính

            Ở Việt Nam sử dụng hai nguồn nguyên liệu sẵn có là tinh bột sắn và rỉ đường mía cho việc lên men sản xuất mì chính.

2.2.1 Tinh bột sắn

            Tinh bột sắn được sản xuất từ hai loại sắn đắng và sắn ngọt. Sắn đắng có hàm lượng tinh bột cao hơn sắn ngọt nhưng đồng thời lượng acid cyanhydric cũng cao hơn. Sắn ngọt ít acid cyanhydric hơn được sử dụng làm lương thực.

Thành phần

Hàm lượng (%)

Tinh bột

83-88

Nước

10.6-14.4

Cellulose

0.1-0.3

Đạm

0.1-0.4

Chất khoáng

0.1-0.6

Chất hòa tan

0.1-1.3

2.2.2 Rỉ đường mía

            Rỉ đường mía là phần còn lại của dịch đường sau khi đã tách phần đường kính kết tinh. Số lượng và chất lượng của rỉ đường phụ thuộc giống mía, điều kiện trồng trọt, hoàn cảnh địa lý và trình độ chế biến của nhà máy đường.

Thành phần

Tỷ lệ

Đường tổng số

48-56%

Chất hữu cơ khác đường

9-12%

Protein

2-4%

K

1.5-5%

Ca

0.4-0.8%

Mg

0.06%

P

0.6-2%

Biotin

1-3 mg/kg

Acid pantoteic

15-55 mg/kg

Inositol

2500-6000 mg/kg

Tiamin

1.8 mg/kg

2.3       Quá trình sinh tổng hợp Glutamic acid

2.3.1 Vi khuẩn lên men glucose tạo glutamic acid

            Nguồn carbon là glucose được phân hủy thành các đoạn C3 và C2 bởi các vi sinh vật sản xuất glutamic acid thông qua con đường Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) và chu trình pentose-phosphate, và các đoạn đi vào chu trình Tricarboxylic acid (TCA).

            Con đường EMP phổ biến hơn trong điều kiện sản xuất glutamic acid. Tiền chất chính của glutamic acid là α-ketoglutarate được hình thành trong chu trình TCA thông qua citrate và isocitrate và sau đó chuyển hóa thành L-glutamic acid qua khử amin với các ion NH4+ tự do. Bước cuối cùng được thực hiện nhờ xúc tác của NADP- dependent glutamate dehydrogenase. NADPH2 cần thiết cho giai đoạn phản ứng này được cung cấp nhờ quá trình oxy hóa khử nhóm carboxyl của isocitrate thành α-ketoglutarate nhờ enzyme isocitrate dehydrogenase. NADPH2 sau đó được tái tạo bằng cách khử amin của α-ketoglutarate.

            Các chủng sử dụng trong thương mại cho sản xuất glutamic acid có hoạt tính α-ketoglutarate dehydrogenase. Trong trường hợp không có ion NH4+, α-ketoglutarate tích tụ do gián đoạn chu kỳ TCA.

Hình 2.1. Sinh tổng hợp L-glutamic acid sử dụng glucose như nguồn carbon.

Con đường glucoxylic acid, nét liền; con đường pentose-phosphate, nét đứt. 1, Malic enzyme; 2. Oxalacetate carboxylase; 3, Isocitrate dehydrogenase; 4, Isocitrate lyase; 5, Glutamate acid dehydrogenase; 6, Glutamine synthetase.

2.3.2 Sản phẩm của quá trình lên men

2.3.2.1 Sản phẩm chính

Sản phẩm chính là glutamic acid:

            Glucose + NH3 + 1,5 O2 à L-GA + CO2 + 3 H2

            3 Acetate + NH3 + 1,5 O2 àL-GA + CO2 + 3 H2

Theo lý thuyết 1 mol L-GA được tổng hợp từ 1 mol glucose hoặc 3 mol acetate.

2.3.2.1 Sản phẩm phụ

Ø        Acid lactic: chiếm tỉ lệ nhỏ, có thể sinh ra nhiều trong quá trình lên men do quá dư thừa biotin hoặc thiếu hụt O2.

Ø        Acid Succinic: sinh ra trong quá trình lên men do quá dư thừa biotin hoặc thiếu hụt O2.

Ø        Acid α-ketoglutaric: sinh ra do môi trường thiếu NH4+ và pH ở phạm vi acid yếu.

2.4       Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men sản xuất mì chính

2.4.1 Các yếu tố môi trường

2.4.1.1 Nguồn carbon:

            Đây là thành phần chính vi sinh vật hấp thu. Nguồn carbon cung cấp vật chất cho vi sinh vật sinh trưởng và hình thành bộ khung của L-Glutamic acid.

Có nhiều loại carbonhydrate có thể sử dụng làm nguồn carbon cho quá trình lên men.

            Trong số monosaccharide, glucose và sucrose thường được sử dụng, và fructose, maltose, ribose, xylose cũng có thể được sử dụng.

            Trong các nguồn carbon chưa tinh chế sử dụng trong công nghiệp sản xuất bột ngọt ở Việt Nam, rỉ đường mía và tinh bột sắn thủy phân là quan trọng nhất. Ở các nước trên thế giới thì củ cải đường, lúa mì cũng thường được sử dụng.

            Khi sử dụng các nguồn carbon rẻ tiền trong lên men công nghiệp, như rỉ đường mía và củ cải, thường chúng chứa hàm lượng biotin cao ( 0.4 - 1.2mg/kg rỉ đường mía và 0.02 – 0.08mg/kg đối với rỉ đường củ cải). Do đó, trong môi trường lên men cần bổ sung một số chất kháng biotin, như penicillin hoặc các acid béo bão hòa (C16­  - C18) với liều lượng và thời gian thích hợp.

2.4.1.2 Nguồn nitrogen:

            Cung cấp nguồn nitrogen cho quá trình lên men là rất cần thiết, chúng được vi sinh vật sử dụng cho việc tổng hợp protein tế bào và chiếm tới 9.5% trọng lượng phân tử glutamic acid.

            Nguồn nitrogen chủ yếu là các loại muối ammonium, như NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, …NH3 ( dưới dạng khí hoặc trong dung dịch) cũng  có thể được sử dụng như nguồn nitrogen.

            Phần lớn các vi khuẩn sản xuất glutamic acid có enzyme urease, vì thế urea cũng thường được sử dụng như nguồn nitrogen.

            Trong khoảng pH acid với sự dư thừa của NH3, glutamine được sản xuất thay vì glutamic acid.

2.4.1.3 Các nguồn muối vô cơ khác:

            Các ion vô cơ cần cho sinh trưởng và tích lũy L-Glutamic acid, làm tăng hoạt lực phosphoryl hóa hiếu khí, tăng sự đồng hóa acetate, tăng hiệu suất lên men.

            Các ion cần thiết: K+, Mg+2, Fe+2, Mn+2, PO4-3, SO4-2, Cu+2.

Ø        K2HPO4: 0.05-0.2%

Ø        KH2PO4: 0.05-0.2%

Ø        MgSO4: 0.025-0.1%

Ø        FeSO4: 0.0005-0.01%

Ø        MnSO4: 0.0005-0.005%

2.4.1.4 Các yếu tố tăng trưởng:

            Chất điều hòa sinh trưởng quan trọng nhất  trong môi trường lên men tạo L-Glutamic acid là biotin.

            Hàm lượng biotin tối ưu cho quá trình lên men L-Glutamic acid phụ thuộc vào từng giống vi sinh vật, nguồn carbon sử dụng. Trong môi trường với 10% glucose, hàm lượng biotin là 5µg/l ; trong môi trường có lượng glucose thấp hơn, hoặc môi trường sử dụng acetate như nguồn carbon thì hàm lượng biotin thấp hơn đáng kể ( 0.2 - 1µg/l đối với môi trường sử dụng acetate).

            Một số củng vi khuẩn đòi hỏi L-Cysteine như một yếu tố tăng trưởng; với môi trường n-alkane, việc bổ sung thiamine có thể cần thiết.

2.4.1.5 Cung cấp oxygen:

            Năng suất glutamic tối ưu thu được ở một giá trị Kd = 3.5x10-6 mol O2/atm-phút-ml.

            Nồng độ O2 không được cao cũng không được thấp. Dưới điều kiện nồng độ O2 thấp, sinh lactate và succinate, trong khi dư thừa O2 và thiếu hụt ammonium ion làm ức chế sự tăng trưởng và sản xuất α-ketoglutarate; cả hai trường hợp đều làm giảm năng suất glutamic acid.

2.4.1.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ:

            Đa số vi khuẩn sinh L-Glutamic acid sinh trưởng và tạo L-Glutamic acid tốt ở 30-350C, số ít ở 35-370C, cá biệt ở 41-430C. Khi tiến hành quá trình nuôi dưỡng chính ở 370C và nuôi dưỡng phụ ở 300C thì hiệu suất chuyển hóa là 15% và kéo theo sự chuyển hóa của acid lactic gây ảnh hưởng đến năng suất L-Glutamic acid.

            Khi quá trình nuôi dưỡng chính và phụ cùng nhiệt độ thì hiệu suất chuyển hóa glucose thành L-Glutamic acid là 45%.

2.4.1.7 Ảnh hưởng của pH:

            pH tối ưu cho sinh trưởng và tạo L-GA của các vi khuẩn sinh L-GA là trung tính hay hơi kiềm, tốt nhất là từ 6-8. Khi dùng môi trường saccharide, người ta phải điều chỉnh pH suốt quá trình lên men vì môi trường luôn có xu hướng trở nên acid do sự hình thành L-GA và các acid hữu cơ khác gây nên.

            Để tránh tình trạng tụt giảm pH do quá trình lên men gây ra, người ta thường bổ sung các loại hợp chất của NH4+ như urea dưới dạng khí hoặc dung dịch vào môi trường lên men. Thêm urea ngoài mục đích điều chỉnh pH còn cung cấp thêm nitrogen cho lên men. Thường bổ sung urea chia hai lần:

Ø        Lần 1: urea được bổ sung vào môi trường trước quá trình lên men.

Ø        Lần 2: khi pH môi trường giảm đến 7 do sản sinh L-GA thì ta phải bổ sung urea để pH đạt 7.5 – 8. Khi lượng đường trong môi trường lên men còn 1%, quá trình lên men chấm dứt thì không bổ sung urea nữa.

2.4.1.8 Ảnh hưởng của dầu phá bọt:

            Do khuấy trộn, sục khí và lên men thải CO2 nên tạo bọt khá nhiều, chúng làm giảm trao đổi chất trong quá trình lên men và làm giảm hiệu suất sử dụng thiết bị. Do đó, phá bọt có tác dụng tốt cho quá trình lên men. Song có nhiều dầu quá cũng gây nên những ảnh hưởng có hại, dầu bám vào bề mặt tế bào do đó ngăn cản quá trình trao đổi chất. Để phá bọt kịp thời ta dựa vào các kinh nghiệm:

Ø        Khi bọt xốp, to, dễ vỡ khi va chạm vào cái gạt bọt thì chưa cần cho.

Ø        Bọt nhỏ, mịn và dai thì cần cho dầu phá bọt, lượng dầu cho vào vừa đủ để bọt tan, thông thường với thiết bị lên men 50m3 thì cho vào chừng 3 lít.

Các loại dầu phá bọt có thể dùng là: dầu lạc tinh chế, dầu đậu, dầu oliu, oleic acid.

            Để tránh cho môi trường lên men khỏi bị nhiễm trùng  do dầu mang vào, dầu trước khi cho vào phá bọt phải được thanh trùng và làm nguội, thường thanh trùng dầu ở nhiệt độ 120-1400C trong 120 phút.

2.4.2 Ảnh hưởng của tính thấm màng tế bào lên sản xuất glutamic acid:

            Sự sản sinh glutamic acid phụ thuộc vào tính thấm của tế bào. Làm tăng tính thấm của màng tế bào vi khuẩn sinh glutamic acid có thể được thực hiện bằng vài cách khác nhau:

Ø        Làm thiếu hụt biotin.

Ø        Làm thiếu hụt oleic acid trong oleic acid auxotrophs.

Ø        Thêm các acid béo bão hòa (C16-C18) hoặc các dẫn xuất của acid béo.

Ø        Thêm penicillin.

Ø        Làm thiếu hụt glycerol trong glycerol auxotrophs.

            Tất cả các chủng sản xuất glutamic acid đều có nhu cầu về biotin cho quá trình tăng trưởng, là một coenzyme thiết yếu trong tổng hợp acid béo.

            Với sự có mặt của biotin nồng độ >5µg/l, tăng quá trình tổng hợp oleic acid, kết quả nồng độ phospholipids trong thành tế bào tăng cao. Tế bào với hàm lượng phospholipids cao không có khả năng sản xuất glutamic acid; lên tới 25-35µg/l glutamic acid/mg trọng lượng khô là tích lũy nội bào, vì vậy quá trình tổng hợp dừng lại vì ức chế ngược.

            Mặt khác, trong môi trường thiếu biotin làm tổn thương màng tế bào thông qua việc suy giảm tổng hợp phospholipids, dẫn tới thay đổi tỷ lệ từ bão hòa đến không bão hòa acid béo. Dưới điều kiện đó, glutamic acid nội bào có thể được bài tiết ra ngoài.

            Ngoài ra penicillin trong pha log thúc đẩy đáng kể sự bài tiết L-glutamic acid, ngay cả khi có sự hiện diện của biotin. Penicillin được thêm vào môi trường lên men có chứa lượng lớn biotin sau khi cấy vào thiết bị lên men 8-12 giờ. Nồng độ penicillin được chọn (5-3000 đv/ml) sao cho tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn giảm tới một mức tương ứng với tốc độ trong môi trường có hàm lượng biotin thấp.

            Việc sử dụng penicillin hoặc acid béo bão hòa có thể dùng trong thương mại khi sử dụng các thành phần môi trường rẻ tiền, như rỉ đường mía và củ cải, nếu không không thể sử dụng chúng vì hàm lượng biotin cao.

            Phát hiện ra vai trò của tính thấm tế bào trong việc sản xuất glutamic acid, do đó đã thực hiện được một vài phương pháp tiếp cận hợp lý cho sản xuất công nghiệp của amino acid quan trọng này.

CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT MÌ CHÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất

3.2    Thuyết minh quy trình

Căn cứ vào dây truyền sản xuất ta có thể chia ra bốn công đoạn:

Ø              Thủy phân tinh bột thành đường.

Ø              Lên men đường thành glutamic acid.

Ø              Trao đổi ion tách glutamic acid ra khỏi dịch lên men.

Ø              Trung hòa, tinh chế tạo glutamate natri tinh khiết.

3.2.1 Công đoạn thủy phân tinh bột

            Mục đích công đoạn này là thủy phân tinh bột thành đường lên men, chủ yếu là glucose.

            Phản ứng sảy ra như sau:

                              (C6H10O6)n + nH2O à nC5H12O6

            Có 3 phương pháp thủy phân được sử dụng:

3.2.1.1 Phương pháp thủy phân bằng enzyme

            Người ta có thể dùng α-amylase, β-amylase của các hạt nảy mầm hay của nấm mốc để thủy phân tinh bột thành đường.

Ø        Ưu điểm: Không dùng đến hóa chất hay thiết bị chịu acid, chịu áp lực, không độc hại cho người và thiết bị.

Ø        Nhược điểm:

§        Đường hóa không triệt để tinh bột, mà còn ổ dạng trung gian như dextrin, làm cho vi sinh vật lên men mì chính không có khả năng sử dụng.

§        Thời gian đường hóa tương đối dài.

§        Lượng đường sau khi đường hóa thấp, do đó phải sử dụng thiết bị to, cồng kềnh.

3.2.1.2 Phương pháp thủy phân bằng H2SO4

            Sau khi thủy phân việc trung hòa acid 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

            Nhược điểm: Hiệu suất thủy phân bằng H2SO4 thấp hơn bằng HCl, trong thực tế hay dùng HCl.

3.2.1.3 Phương pháp thủy phân bằng HCl

            Ưu điểm: cho hiệu suất nhanh thời gian phản ứng ngắn hơn do cường lực xúc tác mạnh.

            Nhược điểm: phải dùng thiết bị chịu axid ở nhiệt độ cao, áp suất cao, khi trung hòa acid dư phải dùng Na2CO3 theo phản ứng:

2HCl + Na2CO3 à 2NaCl + CO2 + H2O

            Khi trung hòa tạo ra một lượng NaCl trong dung dịch ảnh hưởng tới quá trình nuôi cấy vi khuẩn.

3.2.1.4 Trung hòa

            Thủy phân xong dung dịch được trung hòa bằng Na2CO3 để đạt pH=4.8. Cho than hoạt tính vào tẩy màu (khoảng 100kg tinh bột cho 0.45 kg than ). Than ngoài tẩy màu còn giúp cho quá trình lọc dễ, dung dịch có màu trong sáng .

3.2.1.5 Ép lọc

Mục đích: Tách phần bã và các chất không hòa tan, được dịch đường glucose 16-18%.

3.2.2 Công đoạn lên men

            Đây là khâu có tính quyết định nhất đối với toàn bộ dây chuyền sản xuất. Trong công đoạn này có 3 giai đoạn nhỏ là: nuôi giống cấp I, giống cấp II và lên men lớn. Ngoài ra cón có những công đoạn phụ phục vụ cho quá trình lên men như: dây chuyền lọc khí, xử lý urê, xử lý dầu phá bọt.

Các khâu của quá trình lên men lần lượt như sau:

3.2.2.1 Giống, chủng vi sinh vật

Chủng vi khuẩn sử dụng: Corynebacterium glutamicum

Phân loại khoa học:

Ø        Giới: Bacteria

Ø        Ngành: Actinobacteria

Ø        Bộ: Actinomycetales

Ø        Họ: Corynebacteriaceae

Ø        Chi: Corynebacterium

Ø        Loài: Corynebacterium glutamicum

            Đặc điểm chung: Corynebacterium glutamicum là vi khuẩn Gram (+), hình que, không di động, không sinh bào tử, có khả năng lên men glucose tạo glutamic acid.

            Chuẩn bị giống cho quá trình lên men như sau: giống gốcàống thạch nghiêng à nhân giống cấp 1à nhân giống cấp 2à lên men chính.

·        Giữ giống:

            Corynebacterium glutamicum được nuôi cấy qua 2 lần trong các ống thạch nghiêng, ủ trong 24 giờ.

Môi trường nuôi cấy:

Thành phần

Tỷ lệ

Peptone

1%

Cao thịt

15g

NaCl

0.5%

Agar

2%

            Dùng que cấy cấy từ ống gốc sang ống môi trường thạch nghiêng rồi để vào tủ ấm trong 24h cho các khuẩn lạc phát triển, sau đó chọn tiếp những khuẩn lạc cấy sang môi trường thạch nghiên thứ hai.

·        Nhân giống cấp 1:

            Giống vi khuẩn được cấy chuyển từ ống thạch nghiêng thứ 2 sang bình tam giác chứa môi trường dinh dưỡng, nuôi trong điều kiện lắc ở 12 giờ.

Môi trường nuôi cấy:

Thành phần

Tỷ lệ

Glucose

2.5%

Rỉ đường

0.25%

Nước chấm

0.32%

MgSO4.7H2O

0.04%

Fe, Mn (2000g/l)

0.002%

Urea

0.5%

Vitamin B1 (150g/l)

0.00015%

·        Nhân giống cấp 2:

            Môi trường nuôi cấy: (ví dụ ứng với thiết bị lên men thể tích 60 lít)

Thành phần

Tỷ lệ

Glucose

200g

MgSO4

24g

H3PO4

60g

Nước chấm

300ml

Rỉ đường

600g

Urea

480g

Dầu lạc

60ml

Vitamin B1

20ml

pH

8

            Nuôi giống ở nhiệt độ 320C, áp suất 1kg/cm2, không thêm urea và dầu lạc, lượng không khí đi vào khoảng 850-1100 l/h.

            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 100C, không được để giống quá 3giờ vì giống sẽ già và hiệu suất tạo L-glutamic acid thấp.

3.2.2.2 Quá trình lên men công nghiệp ở nồi lên men

            Sau khi tiến hành nhân giống cấp 2, toàn bộ VSV vào nồi lên men chính để chuyển hoá đường glucose và đạm vô cơ thành glutamic acid.

a.      Xử lí urea và dầu phá bọt

            Xử lý urea: urea tham  gia vào thành phần môi trường gồm urea đầu và urea tiếp cho quá trình. Urea đầu là urea cho vào môi trường, sau khi môi trường được thanh trùng và làm nguội nhiệt độ 320c. Urea tiếp là urea bổ sung trong quá trình lên men, số lượng không cố định, khi pH dịch lên men đang từ trên 7 xuống dần thì phải tiếp dần urea cho đạt lên 7.5-8 sau đó đo lường axit glutamic tạo ra trong môi trường càng nhiều, pH càng giảm xuống 7 hoặc dưới 7 lại tiếp urea nữa cho đến khi đường trong dịch lên men còn khoảng 1% thì không cần tiếp nữa.

            Xử lý dầu phá bọt: Trong quá trình lên men, CO2 tạo thành nhiều và sinh ra bọt, làm giảm thể tích hữu ích thiết bị vì vậy cần phải dùng một lượng dầu thích hợp để phá bọt, ta hay dùng loại lạc dầu thô.

b.      Xử lý 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 hệ thống tách bụi, làm nguội, qua bình lọc bông thuỷ tinh đến các bình lọc riêng sơ bộ rồi mời vào nơi sử dụng như nồi giống, nồi lên men.

c.      Các giai đoạn xảy ra trong quá trình lên men chính

·        Giai đoạn đầu

            Giai đoạn này diễn ra trong 8-12 giờ đầu tiên gọi là giai đoạn sinh khối, làm cho vi khuẩn lớn lên, đạt kích thước cực đại và bắt đầu sinh sản, phân chia.

Những biễu hiện của giai đoạn này là :

Ø        Càng về cuối giai đoạn tốc độ tăng nhiệt càng nhanh,

Ø        pH tăng dần từ 6.5-6.7 lên 7.5-8.

Ø        Bọt tạo thành tăng dần

Ø        Lượng đường giảm dần, thường 2-3 giờ đầu hao rất ít, càng về sau tốc độ hao càng nhanh, chung cho cả giai đoạn là 2-3 giờ.

Ø        Lượng tế bào vi khuẩn tăng dần từ khoảng 0,13-0,14 đến 1 (số đo OD)

Ø        Hàm lượng glutamic acid chưa có hoặc rất ít.

·        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 glutamic acid tạo thành làm cho pH môi trường giảm dần, sinh nhiều CO2 và bọt.

            Trong giai đoạn này nhiệt độ tăng nhanh (1 giờ có thể tăng 1-20C), lượng đường giảm nhanh từ 8.9 xuống còn 2.3%, pH giảm xuống dưới 7 nên phải bổ sung urea để tăng pH lên 8. Lượng glutamic acid tăng nhanh từ 0 lên 30-40 g/l.

·        Giai đoạn cuối

            Những giờ còn lại tất cả các biểu hiện đều giảm dần cho đến khi hàm lượng đường chỉ còn ≤1% thì lên men kết thúc.

            Thông thường để đảm bảo quá trình lên men đạt hiệu quả cao cần chú ý các điều kiện kỹ thuật sau:

Ø        Nhiệt độ lên men luôn giữ 320C

Ø        Áp suất : 1kg/cm2

Ø        Lượng không khí cho vào: 30 - 40 m3/h cho 1m3 môi trường

Ø        Tốc độ cánh khuấy 180 - 200 vòng/phút

Ø        Khi pH giảm đến 7 phải bổ sung ngay urea để tăng pH lên  đến 8, thường quá trình lên men bổ sung 2 lần.

Ø  Khi bọt nhiều phải bổ sung dầu phá bọt ngay để phá bọt, tạo điều kiện cho CO2 thoát ra ngoài dễ dàng.

3.2.3 Giai đoạn trao đổi ion:

            Mục đích của công đoạn này là tách glutamic acid ra khỏi dịch lên men. Người ta lợi dụng tính chất hạt nhựa polyethylen sulfuric (rezin) sau khi được cation hoá (được tái sinh) có khả năng giữ lại trên bề mặt nó anion (ở đây chủ yếu là glutamic acid). Sau đó lại dùng NaOH để tách anion (glutamic acid) ra khỏi hạt nhựa. Quá trình này xảy ra như sau:

            Quá trình hấp phụ:

                  R’-SO3H+  + NH3ROO- à R’SO3NH3RCOOH

            Quá trình tách (nhả hấp phụ):

                  R’SO3NH3RCOOH +NaOH à R’SO3Na + NH2RCOOH + H2O

Quá trình trao đổi ion diễn ra theo các bước sau :

3.2.3.1  Pha chế dịch lên men

            Dịch lên men có hàm lượng axit glutamic khoảng 40g/l, tức là mật độ phân tử tương đối dày đặc, nếu cứ để vậy thì dòng chảy qua khối nhựa sẽ giảm, mức độ hấp thu giữa glutamic acid và hạt nhựa kém gây ra hiệu suất trao đổi thấp. Vì thế, trước khi đưa vào trao đổi ion người ta phải pha loãng dịch lên men bằng dịch thải lần trao đổi trước hay bằng nước lạnh với tỷ lệ nào đó sao cho hàm lượng glutamic acid khoảng 18 - 20 g/l. Mặt khác dịch lên men thường có pH khoảng 6 - 7, ở điều kiện này khả năng hấp phụ kém. Để tăng khả năng hấp phụ phải dùng HCl điều chỉnh pH dịch lên men xuống 5 - 5.5.

3.2.3.2 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 1 giờ, thỉnh thoảng dùng áp suất chân không và van đóng mở gián đoạn để sục đảo cho khối nhựa tơi, đều sau đó 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 mặt nước có chiều 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 nước lạnh rửa xuôi cho tới khi pH = 3 thì ngừng . Thời gian rửa tái sinh thường là 40 - 60 phút.

3.2.3.3 Trao đổi ion

            Sau khi hạt nhựa đã được tái sinh, rửa tái sinh và dùng chân không đóng mở ngắt quãng làm cho hạt nhựa tơ xốp, để ổn định  rồi cho dịch lên men vào và trao đổi ngược.

            Rửa trao đổi: sau khi trao đổi hết để cho rezin lắng xuống tự nhiên, bỏ lớp dịch bẩn ở trên bề mặt, đảo trộn hạt nhựa rồi cho nước sạch vào rửa ngược cho tới khi sạch thì thôi.

            Giữ nhiệt: sau khi rửa sạch, ngừng cho nước lạnh vào và cho nước nóng 600C và để gia nhiệt hạt nhựa. Nước thải ra lúc đầu có chứa 1 lượng nhỏ glutamic acid nên được thu hồi lại làm nước pha dịch men ở mẻ sau. Gia nhiệt cho đến khi nước thải đạt  450C thì thôi và cho NaOH 5% vào  để tách glutamic acid.

3.2.3.4 Tách glutamic acid

            Dung dịch NaOH 5% đã được đun nóng đến 600C được đưa vào để tách glutamic acid. Lúc này dịch thải ra vẫn thu hồi để pha chế mẻ sau nhưng đồng thời phải liên tục kiểm tra pH và độ baumé vì glutamic acid theo dịch ra nhanh chóng. Khi độ baumé đạt 0 thì lập tức thu hồi glutamic acid.  Chỉ  4-5 phút sau độ baumé đạt cực đại ( khoảng 4 - 50 Be ), lúc này thôi cho NaOH. Sau khi đạt cực đại độ Be giảm dần và cũng chỉ 4 -5 phút sau nó giảm về 00Be thi kết thúc thu hồi axit glutamic, phần còn lại được thu hồi làm nước chấm.

3.2.4 Tinh chế và hoàn thành phẩm axit glutamic

3.2.4.1 Acid hoá glutamic acid

            Toàn bộ glutamic acid thu được ở trên đưa về thùng kết tinh. Cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa axit glutamic kết tủa quá sớm , tinh thể nhỏ 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.

3.2.4.2 Làm lạnh kết tinh

            Dịch axit glutamic sau khi đạt pH đẳng điện thì cho nước lạnh vào vỏ thùng và làm lạnh nhằm làm tăng độ quá bão hoà của dung dịch tạo cho kết tinh axit glutamic được tốt. Trong quá trình này cánh khuấy hoạt động liên tục làm cho axit glutamic kết tinh to, xốp và tơi, 8 giờ sau thì ngừng khuấy nhưng vẫn tiếp tục giảm dần nhiệt độ (tốt nhất là giảm đến và giữ ở 120C) sau ít nhất 48 giờ thì quá trình kết tinh kết thúc . Lúc này trong hỗn hợp có 2 pha:

Ø        Pha rắn: gồm glutamic acid đã kết tinh và lắng xuống.

Ø        Pha lỏng : gồm nước và một ít glutamic acid không kết tinh hoà tan và ta gọi đó là nước cái

Phần nước cái đem đi trao đổi lại, phần kết tinh đưa ly tâm ta được glutamic acid ẩm.

3.2.4.3 Trung hoà kết tinh

            Mục đích giai đoạn này là chuyển từ axit glutamic thành mỳ chính glutamatnatri theo phản ứng :

                        C5H9NO4 + Na2CO3 = C5H8NO4Na + CO2 + H2O

            Kết hợp quá trình này là các phản ứng khử sắt và tấy mùi . Để có hiệu quả, quá trình này phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Ø        Nồng độ của dung dịch trung hoà khống chế ở 21-310Be.

Ø        pH = 6.5-6.7

Ø        Sắt phải được khử hết

Ø        Kiểm tra Na2S quá lượng không còn vết tủa đen.

Ø        Dich thải trong suốt.

         Để phản ứng trung hoà và phản ứng khử sắt được tốt, triệt để, phản ứng nên để xảy ra 70-800C là tốt nhất và quá trình xảy ra như sau:

+        Trung hoà 1:

         Cho nước vào thùng trung hoà (tính toán lượng nước cho vào sao cho sau khi trung hoà, dịch có nồng dộ 22-230Be), gia nhiệt đến 700C, cho cánh khuấy hoạt động rồi từ từ vừa cho axit glutamic vào, vừa cho Na2CO3  cho đến khi pH = 5-5.5. Cho gần 50% lượng than vào để tẩy màu, sau đó cho Na2S vào để khử sắt (Na2S đã được pha loãng đến 13-15 0Be)

Khi cho Na2S vào sẽ có những phản ứng sau:

               FeCl2 + Na2S à FeS  + 2NaCl

               Fe(OH)2 + Na2S à FeS + 2NaOH

  2HOOC–(CH2)2–CH–COOH + Na2S = 2HOOC–(CH2)2–CH–COONa+ H2S

                                     NH2                                                         NH2

         Do các phản ứng trên nên khi cho Na2S vào thì pH tăng lên và có H2S toả ra (H2S độc nên chú ý đến an toàn) sau 1 giờ  phản ứng được thục hiện xong người ta cho Na2CO3 vào để trung hoà và tạo glutamat natri  đến pH 6.5-6.8, rồi đem đi ép lọc lần 1.

+        Trung hoà 2 :

         Mục đích là tẩy màu dịch ép lọc được sau trung hoà 1. Sau ép lọc lần 1, dịch được bơm sang thùng trung hoà 2. Ở đây dịch được gia nhiệt cho nóng lên đến 50-600C rồi cho than hoạt tính vào và khuấy đều. Đồng thời cũng kiểm tra qua lượng Na2S, nếu còn sắt thì tiếp tục cho Na2S vào khử cho hết, lọc màu thấy trắng , trong suốt thì tiến hành ép lọc lần 2 được dung dịch glutamat natri và đưa đi cô đặc.

Dịch ép lọc lần 1 : yêu cầu trong suốt, pH 6.5-6.8

Dịch ép lọc lần 2: yêu cầu trắng trong , pH = 6.5-6.8 kiểm tra không còn sắt.

3.2.4.4 Cô đặc kết tinh

            Đây là một trong những khâu phức tạp để sản xuất ra mỳ chính tinh khiết. Quá trình cô đặc nếu các chỉ tiêu kỹ thuật không thực hiện được  nghêm túc thì có thể xảy ra môt trong các các hiện tượng sau:

Ø        Kết tinh thành mảng trong nồi: mỳ chính không kết tinh thành tinh thể như mong muốn mà kết tinh thành mảng to và cuối cùng toàn bộ kết tinh thành khối lớn chặt trong nồi. Khi đó phải cho nước nóng vào hoà tan rồi cô đặc thành mỳ chính bột.

Ø        Mầm tinh thể tiếp vào bị hòa tan hết.

Ø        Kết tinh dày đặc: Ngoài màng tinh thể tiếp vào còn xuất hiện các mầm tinh thể mới nhỏ và dày đặc, khi đó ta thu được mỳ chính nửa bột, nửa tinh thể và không đạt yêu cầu.

Quá trình cô đặc kết tinh mỳ chính như sau:

Ø        Cô đặc: cho 80% dung dịch cần cô đặc có nồng độ 20-210Be vào nồi cô đặc, cô ở nhiệt độ 700C với áp suất chân  không 600mmHg và áp suất hơi p ≤ 1kg/cm2.

Ø        Tiếp mầm tinh thể:khi dich đã đạt nồng độ 31.5- 32 0Be thì cho cánh khuấy hoạt động và cho mầm tinh thể vào (mầm là mỳ chính tinh thể sàng lấy ra ở mẻ trước, loại hạt nhỏ đều), lượng mầm tiếp vào khỏang 7% so tổng lượng mỳ chính đưa vào cô đặc.

Ø        Nuôi mầm: sau khi tiếp mầm số dịch còn lại (20%) pha loãng đến120Be, gia nhiệt đến 600C rồi bổ sung liên tục vào nồi cô đặc sao cho lương bổ sung cân bằng với lượng nước bay hơi. Lúc này mầm tinh thể lớn dần nhưng phải chú ý, nếu thấy xuất hiện các mầm tinh thể nhỏ thì phải tiếp nước ngưng tụ ở 600C vào. Khi thấy các mầm tinh thể lớn thành hạt mỳ chính như mong muốn thì ngừng cô đặc và đưa ngay xuống ly tâm.

Ø        Ly tâm: khi ly tâm phải dùng 1 ít nước ấm, sạch, tia nhẹ vào khối mỳ chính để hòa tan những hạt kết tinh nhỏ và phần dịch bám ngoài tinh thể làm cho mỳ chính được sáng bóng. Qua ly tâm ta được mỳ chính tinh thể và tạo nước cái. Mỳ chính tinh thể được đưa đi sấy còn nước cái pha vào cô với mẻ sau.

3.2.4.5       Sấy mì chính

            Mỳ chính sau khi được ly tâm được tải ra khay và đưa đi sấy. Bề dày lớp mỳ chính trong khay là 2-3 cm, nhiệt độ không khí sấy t ≤ 800C, cứ 30 phút ta đảo trộn 1 lần khi độ ẩm mỳ chính còn lại W ≤ 0,5 % thì kết thúc quá trình sấy . Thường thì sấy mất khoảng 2 giờ.

3.2.4.6  Phân loại và bao gói

            Để phân loại được người ta dùng sàng 12 lỗ, 24 lỗ và 36 lỗ/tấc vuông anh đổ phân loại và ta được:

Ø        Loại trên sàng 12 lỗ là loại vón cục quá to, có thể hoà nước được và cô mẻ sau.

Ø        Loại trên và dưới sàng 24 lỗ, trên sàng 36 lỗ là mỳ chính thành phẩm

Ø        Loại dưới sàng 36 lỗ dùng làm mầm tinh thể cho mẻ sau.

            Mỳ chính sau khi được phân loại được bao gói polyetilen 2 lần, khối lượng mỗi túi từ 100-1000g tuỳ theo yêu cầu khách hàng, ở giữa 2 túi có nhãn hệu ghi rõ khối lượng tịnh, hàm lượng ngày sản xuất, người bao gói và hướng dẫn cách sử dụng.

3.3       Kiểm soát các thông số trong giai đoạn lên men chính

Các chế độ kiểm tra ở giai đoạn này:

Các thông số:

Ø        Nhiệt độ, áp suất phải kiểm tra thường xuyên để điều chỉnh kiệp thời

Ø        pH mỗi giờ kiểm tra một lần.

Ø        Đo OD ở giờ thứ: 0, 6, 12, 18.

Ø        Đo lượng đường: phân tích hàm lượng đường ở giờ thứ : 0, 6, 12, 18, 20, 24 và đến khi kết thúc.

Ø        Bổ sung ure vào giờ: 0, 6, 12

Ø        Đo hàm lượng glutamic acid vào giờ: 6 , 12, 16, 20, 24, 28, 30 và đến khi kết 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 hệ thống van vào, van ra, van kim của nồi lên men, kiểm tra bình lọc khí xem bong than còn tốt không, kiểm tra mô tơ cánh khuấy,vệ sinh nồi lên men, thanh trùng nồi, đóng van khí, mở van hơi vào bình lọc khí riêng. Thời gian thanh trùng 45 phút ở 1200C, sau khi thanh trùng xong đóng van hơi lại, mở van khí nén vào bình lọc riêng và các đoạn 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 hoạt động rồi lần lượt cho rỉ đường, nước chấm, KH2PO4, khuấy tan hết rồi cho MgSO4. 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 1150C và giữ ở 15 phút thì kết thúc thanh trùng. Làm lạnh nhiệt độ giảm xuống 320C  thì tiếp urea vào( urea được thanh trùng và làm nguội), kiểm tra các thông số kỹ thuật rồi tiếp giống cấp hai vào tiến hành lên men.

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN

            Hiện nay, mì chính được sản xuất hoàn toàn bằng phương pháp lên men.

            Ở Việt Nam sử dụng hai nguồn nguyên liệu chính là tinh bột sắn và rỉ đường mía cho việc lên men sản xuất mì chính. Hai nguồn nguyên liệu này chứa hàm lượng biotin cao, vì vậy trong quá trình lên men phải bổ sung các chất kháng biotin như penicillin, các acid béo chưa bão hòa.

            Trong quá trình lên men, pH môi trường giảm do lượng glutamic acid được vi khuẩn bài tiết ra ngoài môi trường, vì vậy cần theo dõi thường xuyên độ pH và bổ sung urea, bảo đảm ổn định pH 7-8.

            Cần theo dõi thường xuyên lượng oxy, hàm lượng đường, mật độ vi sinh vật trong môi trường lên men để điều chỉnh cho thích hợp. Việc bổ sung dầu phá bọt có thể làm giảm hàm lượng oxy, tăng độ nhớt môi trường gây giảm hiệu quả truyền khối. Việc kiểm tra lượng đường trong môi trường để biết thời gian ngừng vận hành quá trình lên men, làm tăng hiệu quả sản xuất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.      Nguyễn Hoài Hương (2011), Bài giảng Công nghệ lên men, Khoa Môi Trường & Công nghệ Sinh học, Đại học Kỹ thuật Công nghệ.

2.      Nguyễn Thị Hiền (2009), Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên men cổ truyền, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.