Tiểu luận công nghệ sản xuất axit lactic slide

Sản xuất axit lacticI.Giới thiệu1.Lịch sử phát hiện 2,3Axit lactic là axit tồn tại rộng rãi trong tự nhiên, được tìm thấy ở người, động vật, thực vật và vi sinh vật.Năm 1780, nhà hóa học người Thụy Điển Sheele lần đầu tiên tách được axit lactic từ sữa bò lên men chua.Năm 1857, Louis Pasteur (18221895) chứng minh quá trình lên men lactic là gây nên bởi vi sinh vật.Năm 1878, Joseph Lister đã phân lập thành công vi khuẩn lactic đặt tên là Bacterium lactic, nay gọi là streptococcus lactic.2.Giới thiệu về axit lactic 4Axit lactic hay axit sữa có tên IUPAC là 2Hydroxypropanoic acid là một hợp chất hóa học đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh.Axit lactic là một axít carboxylicvới công thức hóa học CH3CH(OH)COOH. Axit lactic tồn tại dạng tinh thể, không màu, mùi nhẹ, tan trong nước và cồn. Khối lượng phân tử của axit lactic là 98,08. Nhiệt độ sôi là 1220C. Nhiệt độ nóng chảy 16,80C.Tồn tại hai dạng đồng phân L(+) và dạng D() hay dạng raxemic.Tính chất hóa lý của hai đồng phân nàykhông khác nhau nhưng khả năng làm quay mặt phẳng phân cực của chúng thì khác nhau, do đó tính chất sinh học của chúng là hoàn toàn khác nhau. Ở tế bào người và động vật thì chỉ tồn tại dạng axit lactic L(+).3.Ứng dụng của axit lactic 2 Axit lactic là một loại axit hữu cơ có nhiều ứng dụng nhất.Axit lactic được dùng trong bảo quản và chế biến thực phẩm như làm sữa chua, muối chua rau củ, làm nem chua.Do vị chua dễ chịu và đặc tính bảo quản, một lượng lớn axit lactic được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Nó được sử dụng như một chất gia vị đối với các loại đồ uống nhẹ, tinh dầu, dịch quả, mứt, xiro cũng như ngành đóng hộp hoa quả và cá.Axit lactic được dùng để axit hóa rượu vang hoa quả nghèo axit, axit hóa dịch đường quá trong công nghiệp rượu mạnh và để sản xuất bột chua trong ngành bánh mì.Axit lactic được dùng trong công nghiệp thuộc da, công nghiệp dệt và công nghiệp đồ nhựa như sản xuất chỉ khâu tự hủy hoặc làm tiền chất để tạo ra polyme sinh học có thể tự phân hủy.Axit lactic có thể trở thành một hoá chất để sản xuất este lactate, propylene glycol, propylen oxit, axit acrylic, 2,3pentanedione, acidacetaldehyde propanoic, và dilactide.Trong phẫu thuật chỉnh hình người ta thường sử dụng loại vật liệu có tên là Purasorb. Purasorb là một hợp chất cao phân tử được sản xuất từ acid lactic. Nó giúp gắn các phần xương lại với nhau khi xương định hình Purasorb sẽ tự tiêu hủy. 5

Sản Xuất Axit Lactic GVHD: PHẠM THỊ HƯƠNG

SVTH:

1 PHAN THỊ NHUNG

2 ĐỖ NGUYỄN KHÁNH PHƯƠNG

3 NGUYỄN THỊ TÂM

4 NGUYỄN BÁ LỘC

5 PHẠM MINH LÂN

6 BÙI ĐÌNH LINH

Sản Xuất Axit Lactic

Giới thiệu

1

Phương pháp sản xuất

2

Phương hướng phát triển

3

Lịch sử phát hiện

 Axit lactic tồn tại rộng rãi trong tự nhiên, được tìm thấy ở người, động vật, thực vật và vi sinh vật.

 Năm 1780, nhà hóa học người Thụy Điển Sheele lần đầu tiên tách được axit lactic từ sữa bò lên men chua.

 Năm 1857, Louis Pasteur (1822-1895) chứng minh quá trình lên men lactic là gây nên bởi vi sinh vật.

 Năm 1878, Joseph Lister đã phân lập thành công vi khuẩn lactic đặt tên là Bacterium lactic.

Giới thiệu về axit lactic

Axít lactic hay axít sữa có tên IUPAC là 2-Hydroxypropanoic acid

là một hợp chất hóa học đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa

Axit lactic là một axít carboxylic với công thức hóa

học CH3CH(OH)COOH

Axit lactic tồn tại dạng tinh thể, không màu, mùi nhẹ, tan trong nước và cồn

Do chứa một nguyên tử cacbon không đối xứng nên trong tự nhiên axit lactic tồn tại hai dạng đồng phân L(+) và dạng D(-) hay dạng raxemic

Ứng dụng của axit lactic

Công nghiệp rượu

Thực phẩm

Công nghiệp

Bảo quản

Axit Lactic

Trong y học

Sản xuất axit lactic

Sản xuất axit

lactic

Vi khuẩn lên men lactic

Vi khuẩn lactic

• Thuộc về họ Lactobacteriaceae

• Là vi khuẩn Gram dương, phần lớn không có khả năng chuyển động,

không sinh bào tử

• Có cơ thể đơn bào, kích thước nhỏ

• Có dạng hình cầu, hình que ngắn hay bầu dục

ĐẶC ĐiỂM SINH LÝ SINH HÓA

• Khả năng sinh axit khác nhau,khả năng chịu axit cũng khác nhau

• Nhiệt độ sinh trưởng tối thích ưa ấm(25-35 0C),ưa nhiệt (40-55 0C)

• Hầu hết là vi khuẩn kị khí không bắt buộc

Streptococcus

Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic

Nguồn

cacbon

Nguồn nitơ Muối

Vitamin

Oxi

• Có thể là monosaccarit,

disaccarit, oligosaccarit,

hay tinh bột.

• Cung cấp năng lượng, xây

dựng cấu trúc tế bào và

sinh ra axit lactic và các

sản phẩm khác

• Phần lớn đòi hỏi nguồn nito sẵn có như các axit amin.

• Rất ít loài có thể tổng hợp các chất hữu cơ từ nguồn nito vô cơ.

• Tổng hợp protein, axit nucleic

• Các muối chỉ cần rất ít nhưng ảnh hưởng rất lớn.

• Cần hàng loạt các vitamin như riboflavin, biotin, tiamin, axitfolic

• Axit béo cũng ảnh hưởng quá trình sinh trưởng.

• Hầu hết vi khuẩn lactic là sinh vật kỵ khí không bắt buộc Trong thực tế, khi nồng độ oxygen thấp thì

vi khuẩn phát triển tốt nhất.

Nhóm 8

Lactobacillus delbrueckii

• Là loài điển hình của chi Lactobacillus

• Bao gồm ba phân loài : delbrueckii , bulgaricus , và lactis

• Trong môi trường dịch thể chúng có khả năng tạo ra khoảng 70% acid lactic từ đường

• Chúng là Gram dương, không thể tự di chuyển, không hình thành bào tử, lên men đồng hình bắt buộc và sản xuất L (+)-lactic acid

• Nhiệt độ tối ưu cho chúng phát triển là 40-44 0C, tối thiểu

là 18 0C và tối đa là 55 0C

• pH: 6.2±0.2

• Nhiệt độ bảo quản: 4oC

• Có thể sử dụng cơ chất tinh bột

Cơ chế hoạt động của vsv-vi khuẩn lên men lactic

Những nghiên cứu cụ thể để nâng cao hoạt lực, năng suất của loại vsv

Dựa vào nghiên cứu các điều kiện lên men tối ưu, ví dụ: cơ chất thích hợp với từng loại vi khuẩn

Lựa chọn phương pháp lên men phù hợp với loại vi khuẩn

Dựa vào việc tác động vào các gen trong bộ gen vi khuẩn

+ Trong L helveticus và Lactobacillus plantarum, tăng

cường sản xuất L(+)-lactic axit bởi sự bất hoạt của ldhD

và tăng số lượng bản sao của ldhL

+ Thiết kế Escherichia coli tái tổ hợp cho việc chuyển

đổi của đường hexose, cũng như đường pentose, thành

L (+) - lactic acid

+ Sản xuất L-acid lactic bởi Thermoanaerobacterium

aotearoense đột biến

Môi trường – Cơ chất

lactose

nguyên liệu đầu vào giá thành khá cao

• 1,2 propandiol được dùng làm nguyên liệu lên men cho Lactobacillus bulgaricus vì chủng này có khả năng lên men

lactose

Lactobacillus delbrueckii

• Bột sắn : là nguyên liệu rẻ tiền chứa hàm lượng cacbohyrate cao nhưng lại ít dưỡng chất cần thiết.

• Bùn thải từ ngành công nghiệp sản xuất giấy : Bùn chứa một tỷ lệ phần trăm cellulose cao và có thể thủy phân

thành glucose trước khi được lên men với vi khuẩn lactic

Mật rỉ đường

Trong rỉ đường bao gồm 25-40% saccarose, 15-25% đường khử (glucose và fructose), và 3-5% đường không lên men được tạo nên trong quá trình chế biến đường, 20% nước và khoảng 10% các chất phi đường

Trong rỉ đường mía còn chứa rất nhiều các vitamin như axit pantotenic, nicotinic, folic, B1,B 2, đặc biệt là biotin

Phi đường chứa nito của rỉ đường mía chủ yếu là các

axit amin

oNguồn N là ure hoặc amoni sulfat

oNguồn P là supephosphat (khoảng 1 % so với rỉ

đường)

Quy trình công nghệ

Phương pháp và kĩ thuật nhân giống trong quy trình

Quy trình sản xuất

 Vi khuẩn lactic đã được nuôi cấy riêng lượng men giống chiếm khoảng 3-5% thể tích thùng lên men Thùng lên men được trang bị cánh khoáy và ruột gà để cấp nhiệt độ

 Lên men được tiến hành ở 500 C

 pH duy trì 5-6

 Thời gian lên men 7-10 ngày

 Hằng ngày người ta cho vôi mịn vào 3—4 lần trong ngày

 Phương pháp thu nhận axit lactic chung:Thu nhận ở điều kiện pH>pKa

 Phương pháp tách pha

 Phương pháp trích ly

Ưu nhược điểm của phương pháp lên men đồng hình

+Ưu điểm:

oCơ chất mang vào quy trình là dễ kiếm, rẻ tiền, phổ biến

oPhương pháp lên men đồng hình sẽ tạo được lượng acid tạo ra lớn năng suất cao đến 90% acid lactic

oSử dụng loại vi khuẩn phổ biến

+ Nhược điểm:

oTuy nhiên sử dụng cơ chất là rỉ đường thì quy trình sản xuất sẽ kéo dài tốn nhiều công đoạn, hóa chất để xử lý

oLượng sản phẩm tạo ra không tinh khiết bằng công nghệ lên men hiện đại

Hướng phát triển

 Vấn đề vi sinh vật là rất quan trọng

Cần tìm và tạo ra các chủng vi sinh vật sản xuất axit lactic có thể sử dụng các cơ chất thô ban đầu như

cellulose, tinh bột mà không cần thủy phân trước hay các chủng có thể vẫn sinh trưởng và phát triển khi nồng độ axit lactic trong môi trường lên men đạt nồng độ cao

 Vấn đề về công nghệ và máy móc cũng là một vấn đề cần cải thiện để nâng cao chất lượng sản phẩm

Ví dụ như công nghệ lên men kết hợp điện phân dung dịch sẽ giúp lấy dần lượng axit lactic làm giảm nồng độ của nó trong môi trường lên men để khỏi ức chế quá trình phát triển của vi khuẩn lên men

Thank You For Your Listen !