Công nghệ sản xuất bột ngọt

Công nghệ sản xuất bột ngọt Công nghệ sản xuất bột ngọt Công nghệ sản xuất bột ngọt Công nghệ sản xuất bột ngọt Công nghệ sản xuất bột ngọt Công nghệ sản xuất bột ngọt Công nghệ sản xuất bột ngọt Công nghệ sản xuất bột ngọt Công nghệ sản xuất bột ngọt

Trung hòa

NaoH,NaH2PO4,Na2HPO4,

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT NGỌT (MÌ CHÍNH)

1 TỔNG QUAN VỀ BỘT NGỌT:

a Bột ngọt là gì?

-Bột ngọt (hay mì chính) là tên thường gọi của Monosodium Glutamate (viết tắt là MSG),

-Là muối của axit glutamic, một trong hơn 20 loại axit amin để kiến tạo nên protein cơ thể

-Tên thường gọi: Natri glutamat, MSG

-Tên quốc tế và cộng đồng châu Âu: INS 621, EEC 621

b Cấu tạo :

-Tên hóa học theo IUPAC :

2 – aminopentanedioic acid

2 – aminoglutaric acid

-Tên thương phẩm:Mì chính,

Bột ngọt,

Chất điều vị E621

2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU:

Trên thế giới hiện nay sử dụng hai phương pháp chủ yếu để sản xuất mì chính là: phương pháp thủy phân protit và phương pháp lên men Nhưng do nhận thấy được những ưu điểm nổi bật của phương pháp lên men nên nhóm đã đi vào nghiên cứu phương pháp này

Do vi sinh vật lên men sử dụng nguồn dinh dưỡng chủ yếu là các loại đường, nên nguyên liệu cho công nghệ lên men phải giàu gluxit như: tinh bột sắn, rỉ đường, glucose, saccharose

a.Tinh bột sắn:

Tinh bột sắn được sản xuất trong quá trình chế biến sắn củ

Thành phần hóa học của tinh bột sắn phụ thuộc chủ yếu vào trình độ kĩ thuật chế biến Trong tinh bột sắn thường có các thành phần sau:

Trong thành phần của tinh bột sắn thường chứa tới 83%- 88% tinh bột rất thích hợp cho sản xuất

b.Rỉ đường mía:

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

Thành phần chính của rỉ đường là: đường 62%, các chất phi đường 10%, nước 20%

Đường trong rỉ đường bao gồm 25%- 40% sacaroza, 15%- 25% đường khử (glucoza và fructoza), 3%- 5% đường không lên men được

Rỉ đường mía rất giàu các chất sinh trưởng như: a.patotenic nicotinic, folic, B1, B2

và đặc biệt là biotin

Có rất nhiều loài vi sinh vật trong rỉ đường mía: có thể phân chúng thành 3 loại: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc Trong đó vi khuẩn là nguy hiểm hơn cả vì gồm nhiều giống có khả năng sinh bào tử

c.Chủng vi sinh vật:

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 Nhật Bản Kinosita phát hiện từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra acid Glutamic)

Đây là:

ketoglutarat thấp nhất

Biotin

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 thực tế sản xuất

d.Các chất phụ gia khác: gồm axit HCl, NaOH, Na2CO3, Na2S, than hoạt tính, NaCl tinh chế

3.Các phương pháp sản xuất mì chính:

Hiện nay trên thế giới có 4 phương pháp sản xuất mì chính cơ bản:

Phương pháp tổng hợp hóa học

Phương pháp thủy phân protit

Corynebacterium Glutamicum

Phương pháp lên men.

Phương pháp tổng hợp

a.Phương pháp tổng hợp hóa học:

Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên axit glutamic và các aminoaxit khác từ khí thải công nghiệp 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 nghiệp dầu hỏa

Nhược điểm:

Chỉ thực hiện được ở những nước có công nghiệp dầu hỏa phát triển và yêu cầu kĩ thuật cao

Tạo ra một hỗn hợp không quay cực D,L- axit glutamic, việc tách L- axit glutamic

ra lại rất khó khăn nên làm tăng giá thành sản phẩm Vì vậy phương pháp này ít được ứng dụng

b.Phương pháp thủy phân protit:

Phương pháp này sử dụng các tác nhân xúc tác là các chất hóa học hoặc fecmen để thủy phân một nguồn nguyên liệu protit nào đó (khô đậu, khô lạc…) ra một hỗn hợp các aminoaxit, từ đấy tách các axit glutamic ra và sản xuất mì chính

Ưu điểm: Dễ khống chế quy trình sản xuất và áp dụng được vào các cơ sở thủ

công, bán cơ giới, cơ giới dễ dàng

Nhược điểm:

Cần sử dụng nguyên liệu giàu protit hiếm và đắt

Cần nhiều hóa chất và thiết các thiết bị chống ăn mòn.

Hiệu suất thấp, đưa đến giá thánh cao

c.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 chủng Micrococcus glutamicus, Brevi bacterium hoặc Microbacteriurn

để lên men

Ưu điểm:

Không sử dụng nguyên protit

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

Hiệu suất cao, giá thành hạ

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

Do phương pháp này có nhiều ưu điểm nên hiện nay được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, kể cả ở Việt nam

d.Phương pháp kết hợp:

Đây là phương pháp kết hợp giữa tổng hợp hóa học và vi sinh vật học

Phương pháp vi sinh vật tổng hợp nên các axit amin từ các nguồn đạm vô cơ 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 đấy lợi dụng vi sinh vật tiếp tục tạo

ra axit amin

Phương pháp này tuy nhanh nhưng yêu cầu kĩ thuật cao, chỉ áp dụng nghiên cứu chứ ít áp dụng vào công nghiệp sản xuất

II.QUY TRÌNH SẢN XUẤT MÌ CHÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN 1.Sơ đồ quy trình:

Nước

Thủy phân

Trung hòa

Ép lọc

Lên men

Trao đổi Ion

Tách acid Glutamic

Acid hóa acid Glutamic

Tinh bột

Than hoạt tính

Bả

Nước nóng

và NaOH

Nướ

c chấm

Dịc

h thải

Làm lạnh kết tinh

Trung hòa

Cô đặc

Tiếp mầm tinh

thể

Nuôi mầm

Ly tâm

Sấy

Nước lạnh

Nướ

c cái

2.Thuyết minh quy trình:

a.Công đoạn thủy phân tinh bột:

Mục đích của công đoạn này là tạo điều kiện để thực hiện phản ứng thủy phân tinh bột thành đường lên men được, chủ yếu là đường glucoza

Phản ứng xảy ra như sau:

(C6H10O5)n nC6H12O6

Để thực hiện phản ứng trên, người ta có thể tiến hành theo nhiều phương pháp khác nhau và mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng, đáng chú nhất là 3 phương pháp: phương pháp thủy phân bằng enzyme, phương pháp thủy phân bằng

H2SO4,phương pháp thủy phân bằng HCl

b.Trung hòa:

Khi thủy phân xong đưa dung dịch vào thiết bị trung hòa cho 30% vào để đạt pH = 4,8 Cho than hoạt tính vào tẩy màu, giúp cho quá trình lọc dễ, dung dịch có màu trong sáng

nH2O

Sàng

Bao gói

Sản phẩm mì chính

c.Ép lọc:

Tách các phần bã và các chất không hòa tan, được dịch đường glucoza 16 – 18%

d.Công đoạn lên men.

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

Các khâu sẽ lần lượt được nghiên cứu theo quy trình sau:

Giống vi sinh vật Tạo môi trường

Bảo quản giống Thuần hóa giống

Lên men cấp I Lên men cấp II

Xử lý Urê và dầu phá bọt

Xử lý không khí

Lên men cấp III

- Với công đoạn này, trước tiên giống vi sinh vật sẽ được tuyển chọn một cách kĩ lưỡng Tiếp theo, tùy vào cấu trúc tế bào và thành phần hóa học của xác vi khuẩn

mà ta chọn môi trường nuôi cấy thích hợp Quá trình nuôi giống được tiến hành như sau:

Giống gốc  cấy truyền ra ống thạch nghiêng đời 1  cấy truyền ra 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 3)

- Giống sau nuôi cấy được bảo quản trong môi trường thạch nghiêng với điều kiện

vô trùng, được đem bảo quản lạnh Sau đó chúng ta tiến hành thuần hóa giống bằng cách phân ly và pha loãng hoặc chọn lọc để đảm bảo giống dùng trong sản xuất được khỏe ( giống thuần này được dùng để lên men cấp III )

Dịch đã được lên men

BD trong MTT2, ở 30độ, 48h VN3969 Trong môi trường MT1 ở 30 độ, 48h

- Lên men cấp I, là quá trình lên men cho không khí vào và khuấy trộn, lên men tạo bọt, do đó phải dùng dầu để khử bọt

- Lên men cấp II, ta chuẩn bị môi trường và thiết bị như quá trình lên men chính

- Xử lý Urê và dầu phá bọt: Xử lý Urê, gồm Urê đầu và Urê cuối trong quá trình;

Xử lý dầu phá bọt, do quá trình lên men của vi khuẩn thải ra nhiều CO2 tạo ra nhiều bọt, vì vậy cần phải dùng một lượng dầu thích hợp để phá bọt

- Xử lý không khí, không khí từ khí trời được hút qua một thùng tách bụi sơ bộ, qua máy nén, qua hệ thống tách bụi, làm nguội, qua bình lọc bông thủy tinh đến các bình lộc riêng sơ bộ rồi mới vào nơi sử dụng như nồi giống, nồi lên men

- Lên men cấp III, đây là công đoạn cuối cùng, mang tính chất quyết định cho việc lên men sản phẩm, mục đích của khâu này là thông qua hoạt động sống của vi khuẩn trong những điều kiện thích hợp để chuyển hóa đường Glucoza và đạm vô

cơ thành acid Glutamic Quá trình xảy ra theo 3 giai đoạn: giai doạn đầu, giai đoạn giữa và giai đoạn cuối Sau đó, ta lấy mẫu phân tích, xác định các thành phần, nếu sai số không quá lớn so với các tiêu chuẩn kỉ thuật cho phép thì tiếp giống cấp II sang và bắt đầu lên men Cuối cùng, ta dùng khí nén đẩy dịch lên men sang thùng cao vị để chuẩn bị tiến hành trao đổi ion

e.Công đoạn trao đổi ion:

Mục đích của công đoạn này là tách lấy acid Glutamic ra khỏi dịch lên men bằng hạt nhựa Polyetylen sunfuric hay còn gọi là Refin Quá trình trao đổi nhựa ion gồm các quá trình sau:

- Với dịch đã được lên men ở công đoạn lên men ta tiến hành pha chế dịch men bằng cách pha loãng dịch men bằng dịch thải của công đoạn trước hoặc bằng nước lạnh sao cho dịch men có hàm lượng acid Glutamic khoảng 18-20 g/l, và pH=6-7 (người ta có thể dùng HCl để điều chỉnh độ acid)

-Xử lý hạt nhựa Refin: Hạt nhựa rêfin sau một mẻ trao đổi không còn khả năng hấp thụ nữa, muốn tiếp tục trao đổi phải qua khâu xử lý tái sinh Dùng nước sạch rửa ngược khoảng 1 giờ, dùng thiết bị áp suất chân không, van đóng mở gián đoạn

để sục đảo cho khối nhựa được tơi, đều, rửa cho tới khi pH = 8 ÷ 9 thì thôi (trước

Pha chế dịch men

Dịch lên men

Xử lý hạt nhựa Refin

Trao đổi Ion

Acid Glutamic và dịch thải

Dịch thải

hoặc nước

Acid HCl

Nước

Dịc

h rò

khi rửa cho pH =12 ÷ 13), xả bỏ hết lớp nước bẩn ở trên, sau đó tiếp tục cho nước vào rửa xuôi cho đến khi pH = 7 thì thôi và tiến hành tái sinh

Tái sinh: Dùng axit thu hồi cho chảy ngược 15 ÷ 20 phút sau đó mới cho axit mới pha, giữ cho tốc độ vào và ra ngang nhau để cho mặt nước có chiều cao cố định tới khi dịch ra có pH = 2 ÷ 2,5 thì ngừng cho HCl

Rửa tái sinh: mở van đáy thu hồi lấy axit cho tái sinh lần sau rồi mới dùng nước lạnh rửa xuôi cho tới khi pH = 3 thì ngừng cho nước và có thể tiến hành trao đổi Thời gian kéo dài 40 ÷ 60 phút

-Trao đổi ion, sau khi hạt refin được tái sinh, rữa tái sinh và dùng chân không đóng mở ngắt quảng làm cho hạt nhựa được tơi, xốp để cho ổn định rồi cho dich vào trao đổi ngược, lưu tốc vừa phải, khống chế trong khoảng 80 phút trao đổi hết một mẻ là vừa Công đoạn này gồm:

Rửa trao đổi: Sau khi trao đổi hết để cho refin lắng xuống tự nhiên, xã bỏ lớp dịch bẩn trên bề mặt, đảo trộng hạt nhựa rồi cho nước vào rữa ngược cho tới khi sạch là thôi

Giữ nhiệt: Sau khi rữa sạch thì ngừng cho nước lạnh, cho nước nóng vào để gia nhiệt hạt nhựa Gia nhiệt cho tới khi nước thải đạt 48% thì thôi và cho NaOH 5% vào để tách

Công đoạn này chịu ảnh hưởng cua: pH, tốc đọ trao đổi, hàm lượng AG dịch men tới hiệu suất thu hồi AG, và xác vi khuẩn

f.Tách acid Glutamic:

Khi dịch đạt 450C thì ngừng cho nước nóng và bắt đầu cho NaOH 5% cũng đã được gia nhiệt đến 600C vào để tách axit glutamic, lúc này dịch thải ra vẫn dược thu hồi để pha sẵn mẻ sau đồng thời phải liên lục kiểm tra pH và độ Baumé Khi kết thúc, phần còn lại được thu hồi làm nước chấm

g.Acid hóa acid Glutamic:

Toàn bộ dd axit glutamic thu được cho vào thùng kết tinh, cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn axit glutamic kết tinh quá sớm, tinh thể nhỏ, hiệu xuất thấp Cho HCl 31% vào và tạo điểm đẳng điện đến pH= 2.9-3.2 thì thôi và mở nước lạnh

h.Làm lạnh kết tinh:

Dịch acid Glutamic sau khi đã đưa về điểm đẳng điện thì cho nước vào vỏ thùng kết tinh để giảm dần nhiệt độ, trong khi đó cánh khuấy tiếp tục hoạt dộng làm cho axit glutamic kết tinh to tơi và xốp Tám giờ sau thì ngừng khuấy nhưng vẫn tiếp tục giảm dần nhiệt độ đến nhiệt độ không khí Sau ít nhất 48 giờ kết thúc quá trình làm lạnh kết tinh

Ở đây, dung dịch axit glutamic chia làm 2 pha rõ rệt

+Pha rắn: axit glutamic kết tinh lắng xuống dưới

+Pha lỏng: gồm nước và một ít axit glutamic không kết tinh hòa tan vào ta gọi đó

là nước cái

Đưa nước cáiđi trao đổi lại, phần kết tinh đưa đi ly tâm ta được acid Glutamic ẩm

i Trung hòa

Nhằm chuyển axit glutamic thành glutamat natri

C5H9NO4 + Na2CO3 = C5H8NO4Na + CO2 + H2O

Đồng thời còn có các phản ứng khử sắt và tẩy màu

Để phản ứng trung hòa cũng như khử sắt đạt kết quả tốt nhất, nên thực hiện phản ứng trung hòa ở nhiệt độ 50-600C không để nhiệt độ cao hoặc thấp quá, phản ứng khử sắt tiến hành ở 60-700C và pH 5-5.5

Trung hòa 1: cho nước vào thùng trung hòa,gia nhiệt ở 700C cho cánh khuấy hoạt dộng rồi từ từ vừa cho axit glutamic vừa cho Na2CO3 cho đến pH = 5-5.5, cho than hoạt tính vào để tẩy mầu, cho Na2S khử sắt Sau đó cho Na2CO3 vào để trung hòa

và tạo glutamat natri đến pH= 6.5-6.8 rồi đi ép lọc lần 1

Trung hòa 2: nhằm tẩy màu dịch ép lọc sau trung hòa 1

Sau khi ép lọc lấn 1 dịch được bơm lên thùng trung hòa 2 được gia nhiệt 50-600C rồi cho than hoạt tính vào khuấy đều đồng thời cũng kiểm tra quá lượng Na2S nếu

còn Fe2+ thì tiếp tục cho Na2S khử cho hết, lọc màu thấy trắng, trong suốt thì ép lọc lần 2 được dung dịch glutamat natri đem đi cô đặc

k.

Cô đặc :

Cho dịch trung hòa có nồng độ 20 ÷ 210Be vào nồi cô đặc, cho khoảng 80% tổng lượng dịch, cô ở nhiệt độ 700C chân không 600 mmHg, áp suất hơi ≤ 1 kg/cm2

l Tiếp mầm tinh thể :

khi dịch đã đạt đến nồng độ 31,5 ÷ 320Be (phải đo chính xác) thì cho cánh khuấy nồi cô đặc hoạt động và dùng áp lực chân không hút mầm tinh thể vào Mầm là mì chính tinh thể sàng lấy ở mẻ trước loại hạt nhỏ đều, lượng mầm tiếp vào khoảng 7% so với tổng lượng mì chính đưa vào cô

m Nuôi mầm :

Sau khi tiếp mầm, số dịch 20% còn lại pha loãng ≈120Be, gia nhiệt lên 600C rồi

bổ sung liên tục vào nồi cô đặc sao cho lượng bổ sung cân bằng với lượng bốc hơi của nồi Lúc này mầm tinh thể lớn dần nhưng phải chú ý quan sát, nếu thấy xuất hiện các tinh thể nhỏ thì phải tiếp nước ngưng tụ đã gia nhiệt 600C vào phá đi rồi lại tiếp tục cô cho đến khi thấy mầm tinh thể đã lớn thành hạt mì chính tinh thể như ý thì ngừng cô và khẩn trương cho xuống ly tâm

n Ly tâm :

Khi ly tâm phải dùng một ít nước ấm, sạch, tia nhẹ vào khối mì chính để hòa tan những hạt kết tinh nhỏ bám ngoài tinh thể, làm cho tinh thể được sáng, bóng Qua

ly tâm ta được mì chính tinh thể và nước cái Mì chính tinh thể được đưa đi sấy còn nước cái pha vào cô với mẻ sau

o Sấy mì chính :

Mì chính hút ẩm rất nhanh nên sau khi ly tâm ta phải xử lý ngay, bằng cách đưa vào sấy trong vòng 2 giờ, ở nhiệt độ < 80oC và độ ẩm < 0,5%, cứ 30 phút đảo trộn một lần

p Sàng mì chính :

Qua công đoạn này nhằm giúp ta phân loại mì chính vì tinh thể mì chính lúc này

có nhiều kích cỡ khác nhau Thực hiện trên các loại sàng để phân loại: