Sản Xuất Axit Citric Bằng Lên Men Aspergilluc

Mục lục 1 SẢN XUẤT ACID CITRIC BẰNG LÊN MEN ASPERGILLUS. NIGER TRONG DUNG DỊCH RỈ ĐƯỜNG I. Đặt vấn đề: Công nghệ sinh vật có tác dụng to lớn đến dời sống của con người. Với tác tính ưu việt là có thể tạo ra hoạt chất trong nồi lên men với thời gian ngắn mà không phụ thuộc vào thời vụ, đất đai, thời tiết như ở cây trồng; tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao với giá trị rẻ hơn. Vì thế xu hướng sản xuất acid citric hữu cơ bằng phương pháp vi sinh vật đã thay thế phương pháp hóa học. Acid hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, thực phẩm và công nghệ đồ uống bởi các đặc tính: độ hòa tan cao, háo nước, khả năng duy trì PH, khả năng liên kết với các ion hóa trị cao. Về mặt sản lượng: acid citric và acid acetic chiếm khoảng ¾ tổng số acid hữu cơ được sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Do đó chúng tôi xin giới thiệu” sản xuất acid citric theo con đường lên men chìm sử dụng Aspergillus. niger trên cơ chất rỉ đường” với những nội dung chính sau: - Vật liệu và đối tượng. - Quy trình công nghệ sản xuất acid citric - Xu hướng sản xuất acid citric trong tương lai. II.Tổng quan tài liệu: 1. Acid citric: - Công thức cấu tạo: 2 - Cấu hình không gian: 3 - Công thức phân tử C6H8O7 - Imiles: C(C(=O)O)C(CC(=O)O)(C(=0)O)O. - Tên chuẩn: 2- Hydroxypropane- 1,2,3- tricacbocilic acid. - Tên thường: acid chanh. - Khối lượng phân tử: 192.13 g/mol. - Có dạng: tinh thể màu trắng. - Số CAS: [77- 92- 9]. - Khối lượng riêng: 1665 kg/m3 - Nhiệt độ nóng chảy: 153 0 C(307.4 0 F; 426K). - Nhiệt độ sôi: phân hủy ở 175ºC - pKa + pKa1= 3.15. + pKa2= 4.77. + pKa3= 6.4. - Acid citric có mặt trong các loại trái cây như cam, chanh. - Tính acid là do ảnh hưởng nhóm cacbocyl- COOH, mà mỗi nhóm có thể cho đi một proton để thành ion citrat. - Ở nhiệt độ phòng acid citric tồn tại ở dạng tinh thể, màu trắng, dạng bột, hoặc ở dạng khan, hoặc ở dạng monohydrate có chứa phân tử nước trong mổi phân tử của acid citric. Dạng khan được thu khi acid citric được kết tinh trong nước nóng, dạng monohydrate sẽ chuyển sang dạng khan. 2. Lịch sử acid citric: - Vào thế kỷ thứ 8, nhà giả kim thuật JabirIbn Hayyan, người Iran đã phát hiện ra acicd citric. - Năm 1784, acid citric được kết tinh bởi Scheel( người Thủy Sĩ). Do kết tủa citrate canxi khi bổ xung hydroxit canxi vào nước chanh. 4 - Năm 1983 C.wehmer phát hiện ra nấm mốc có thể tạo nên acid citric từ đường. - Năm 1917 James Currie( Mỹ ) phát hiện ra nấm mốc hình sợi có thể sản xuất acid citric rất hiệu quả. - Trước 1920 acid citric được sản xuất chủ yếu ở Sicily và công ty Arenella( Palermo) và độc quyền sản xuất. - Năm 1923, tại New York, acid citric được sản xuất từ vi sinh vật theo phương pháp lên men bề mặt. - Năm 1930, phương pháp lên men chìm được sử dụng để sản xuất acid citric. - Hiện nay cả hai phương pháp lên men chìm và lên men bề mặt đều được sử dụng để sản xuất acid ctric. + Công nghệ lên men chìm được lựa chọn bởi công ty sản xuất acid citric lớn nhất thế giới: Bayer.ADM Jungbunzlauer và Cargill. + Công nghệ lên men bề mặt được sử dụng ở công ty: Citrique Belge( Bỉ ) và Ceresrar ( Italya ). 3. Ứng dụng: - Acid citric được sử dụng như một chất phụ gia thực phẩm, bảo quản thực phẩm, đồ uống, hiệu chỉnh độ pH. Muối citrate của nhiều kim loại được sử dụng để vận chuyển các khoáng chất trong các thành phần của chất ăn kiêng trong cơ thể. - Acid citric có khả năng tạo phức với nhiều kim loại có tác dụng tích cực trong xà phòng. Bằng cách phức hóa các kim loại có trong nước cứng. các phức này cho phép các chất tẩy rửa tạo nhiều bọt hơn và tẩy sạch đồ hơn mà không cần làm nước trước. 5 - Trong dược phẩm muối của acid citric được sử dụng để sản xuất thuốc ho, vitamin, thuốc hạ sốt, xiro trị ho, trị tiêu chảy… - Trong mỹ phẩm: Thuốc nhuộm và thuốc uốn tóc, thuốc tẩy trắng da, có thành phần acid ctric. - Ngoài ra acid citric còn được dùng trong ngành luyện kim, mạ điện, thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng hóa học, thuốc nhuộm vải, mực… - Trong lĩnh vực hoá sinh: acid citric có vai trò trung gian vô cùng quan trọng trong chu trình Krebs của các quá trình trao đổi chất xảy ra trong tất cả các vật thể sống. 4. Sản phẩm: - Trên thị trường VN, các nhà nhập khẩu đã giới thiệu 2 sản phẩm của acid citric + Citric acid monohydrate: là loại thông dụng nhất và cũng là rẻ tiền nhất. Phổ biến với teen gọi là bột chua. Dùng rộng rãi trong sản xuất và chế biến. Trong phân tử citric này có mặt 1 phân tử nước. + Citric acid anhydrous. Giá cao hơn. Phân tử citric này không có mặt H 2 O nên không làm cho sản phẩm trở nên ẩm sau khi chế biến. Chúng là nguyên liệu không thể thiếu trong chế biến dược phẩm và các sản phẩm đóng gói hoà tan (trà hoà tan, nước giải khát, kẹo ) 6 Citric acid monohydrate Citric acid Anhydrous Xuất xứ: THÁI LAN hoặc CHI NA. Quy cách: bao giấy 25 Kg. 7 5. Thông tin an toàn: - Citric acid được coi là an toàn sử dụng cho thực phẩm ở các quốc qia trên thế giới. - Nó là một thành phần tự nhiên có mặt hầu hết ở vật thể sống, lượng dư citric acid sẽ dược chuyển hóa và đào thải ra khỏi cơ thể. - Acid citric khô có thể làm kích thích da và mắt, do đó nên mặt áo bảo hộ khi tiếp xúc trực tiếp với acid này. III. Vật liệu và quy trình sản xuất 1.Giống: - Nấm mốc Aspergillus niger - Phân loại khoa học - Domain: Euharyota - Kingdom: Fungi - Phylum: Ascomycota - Class: Eurotiomycetes - Order: Eurotiales - Family: Trichocomaceae - Genus: Aspergillus - Species: A.niger - Binomial name: Aspergillus niger - Synomyms: • Aspergillus niger var • Aspergillus nigre • Hopalocyshs nigra 8 • Sterigmatocystis nigra - Aspergillus niger thường được nuôi để sản xuất công nghiệp của acid citric là E330. - Ngoài ra, một số giống ở bảo tàng giống quốc tế như: A.niger NRRL 2270; NRRL 599; ATCC 11414; ATCC 9142 cũng có thể ứng dụng cho sản xuất acid citric. 9 2. Cơ sở hóa sinh acid citric: 10 [...]... trường lên men công nghiệp với nồng độ 510% (v/v) - Sau đó, mở cánh khuấy và cung cấp khí vô trùng ( nạp khí và đảo trộn suốt quá trình nhân giống) c Lên men: - Trong quá trình lên men, lượng đường giảm nhanh để bù lại dùng dung dịch rỉ có nồng độ: 25 – 28% để bổ sung gián đoạn vào thiết bị lên men - Quá trình lên men sản sinh nhiệt và cần thiết phải đảm bảo nhiệt độ lên men trong 28 – 350C bằng các... Chuẩn bị và thanh trùng môi trường để sản xuất lớn dạng công nghiệp Nồi lên men công nghiệp số 11 Lên men công nghiệp Lọc chân không số 15, thùng chân Lọc và rửa mixen khong sồ 17 18 19 Thu nhận acid citric từ chất lọc: Công đoạn cơ bản - Lắng cặn acid citric bằng vôi Thiết bị tương ứng - Nồi trung hòa số 3 - Tách cặn acid citric - Máy lọc số 4 - Chuyển acid citric vào trạng thái - Nồi phản ứng số... kết tủa citric Tách nấm mốc: - Khi kết thúc quá trình lên men thì đun nóng dịch lên men 60 – 650C và chuyển vào thùng trung gian để tách nấm mốc - Nấm mốc và các thiết bị không tan được lọc bằng cách sử dụng hệ thống lọc băng liên tục Tạo canxi citrat: - Dung dịch đã lên men là hỗn hợp gồm: acid citric, acid gluconic, acid oxalic, đường không lên men và các hợp chất khoáng 24 - Dịch lọc được cho vào... citric 20 21 6 Quy trình sản xuất theo phương pháp lên men chìm: a Chuẩn bị dịch lên men: - Cơ chất được sử dụng ở đây là rỉ đường hoặc siro glucose - Rỉ đường 400 Brix với 52-57% là đường, là 1 nguồn cacbon rẻ tiền, được sử dụng phổ biến trong công nghệ vi sinh Cần phải xử lý rỉ đường thoát trước khi sữ dụng Có thể xử lý như sau: Xử lý bằng acid H2SO4: • pH (10% dung dịch đường) được chỉnh về 3 bằng. .. liệu rỉ đường bằng tinh bột thủy phân nhằm làm giảm mức độ phức tạp trong thu hồi (Miles) Acid citric có thể thu hồi thông qua một bước duy nhất nếu thu hồi tricalcium citrate từ dịch lên men đã lọc và loại màu bằng điện ly giải và acid citric được hấp phụ lên nhựa trao đổi anion yếu hoặc zeolite sử dụng kỹ thuật sắc ký trao đổi ion pha rắn chuyển động Sản phẩm sau đó có thể thu hồi bằng acid loãng... truyền nhiệt chung vào khoảng 500 kJ/m2/h và chênh lệch nhiệt độ thực tế giữa dịch lên men và dung dịch làm lạnh là 50C, diện tích trao đổi nhiệt cần để đảm bảo sự ổn định nhiệt độ là 3,2 m2 cho 1m3 dịch lên men Do đó thiết bị làm lạnh bằng vỏ ngoài sẽ có đường kính trong của nồi lên men không quá 1m - Cung cấp oxi bằng cách bơm 0,1 – 0,4 thể tích hỗn hợp khí cho một đơn vị thể tích dịch trong 1 phút... nấm mốc giống và lên men ban đầu Nồng độ 25-28% để bổ sung trong quá trình lên men - Để pha chế dịch lên men, dùng nước vô trùng trộn với dung dịch các muối dinh dưỡng và rỉ đường rồi khuấy - Môi trường 3-4% được pha chế trong thiết bị nuôi cấy - Môi trường được tiệt trùng theo mẻ ở 1210 C trong 15-30 phút 22 b Nuôi cấy nấm mốc ( nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nhân giống trong sản xuất) : - Việc tiếp... không số 8 - Tách acid citric khỏi cặn - Nồi chân không 13 - Cô dung dịch acid citric - Bơm 17, lọc ép 18 - Tách cặn thạch cao (CaSO4) khỏi dung dịch acid citric - Cô lần 2 dung dịch acid citric - Nồi cô chân không 20 - Nồi tinh thể 19 - Tinh thể hóa acid citric bằng cách đảo và làm lạnh liên tục - Ly tâm 20 - Phân ly các tinh thể acid citric - Sấy thùng quay 24 - Sấy tinh thể acid citric - Máy đóng bì... phận kết tinh 26 - Tinh thể acid citric thu được đem đi đóng gói Đóng gói, bảo quản: - Tinh thề khan acid citric có thể ở dạng hạt, bột - Sản phẩm được bảo quản trong cáo thùng cứng, tránh nơi ẩm thấp - Vật liệu để chứa, ống dẫn, máy bơm tay, acid citric là thép không rỉ 316 stell, polyethylene,polypropylene, poly vinylchloride 7 Các thông số kỹ thuật: - Để sản xuất acid citric từ nấm mốc Aspergillus... acid citric - Thời gian nuôi cấy nấm mốc là 7 – 10 ngày - Độ ẩm: 40 – 60% 1 tấn acid citric tạo ra cần 3650 kg đường, 5 – 10 kg chất dinh dưỡng, 650kg H2SO4 và 450kg Ca(OH)2 IV Một số hướng tương lai trong sản xuất acid citric: Công nghệ thu hồi acid citric truyền thống làm phát sinh một số vấn đề liên quan tới việc xử lý dịch thải ( với COD 20kg/m3) và chất thải rắn Một số công nghệ được đề xuất nhằm . quyền sản xuất. - Năm 1923, tại New York, acid citric được sản xuất từ vi sinh vật theo phương pháp lên men bề mặt. - Năm 1930, phương pháp lên men chìm được sử dụng để sản xuất acid citric. -. Hiện nay cả hai phương pháp lên men chìm và lên men bề mặt đều được sử dụng để sản xuất acid ctric. + Công nghệ lên men chìm được lựa chọn bởi công ty sản xuất acid citric lớn nhất thế giới:. có thể tạo nên acid citric từ đường. - Năm 1917 James Currie( Mỹ ) phát hiện ra nấm mốc hình sợi có thể sản xuất acid citric rất hiệu quả. - Trước 1920 acid citric được sản xuất chủ yếu ở Sicily