Tìm hiểu quy trình sản xuất bột ngọt

I.TỔNG QUAN 3 1.1 Giới thiệu sản phẩm: 3 1.2. Nguyên liệu sản xuất 5 1.2.1 Tinh bột sắn 5 1.2.2 Rỉ đường mía 5 1.2.3 Các nguyên liệu khác 6 1.3. Chủng vi sinh vật 6 II. Công nghệ sản xuất 7 2.1 Sơ đồ quy trình 7 2.2 Thuyết minh quy trình 9 2.2.1. Công đoạn thuỷ phân tinh bột 9 2.2.2. Công đoạn lên men 10 2.2.3 Công đoạn trao đổi ion 11 2.2.4 Công đoạn trung hòa, tinh chế tạo glutamate natri 13 2.2.5 Sấy bột ngọt: 14 2.2.6 Sàng bột ngọt: 14 2.2.7 Bao gói: 14 III. Một số thiết bị sử dụng trong quy trình: 14 IV. Tiêu chuẩn sản phẩm 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Đề tài tiểu luận TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang Nhóm: thứ tiết 9-10 TP.Hồ Chí Minh - 2016 Mục lục pg I.TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sản phẩm: Bột (hay mì chính) tên thường gọi Natri glutamat tên tiếng anh Monosodium Glutamate (viết tắt MSG) • • • • • Tên quốc tế cộng đồng châu Âu: INS 621, EEC 621 Tên hóa học: Monosodium L – glutamat monohydrat, muối monohydra natri đơn axit glutamic Công thức: C5H8NO4Na Trọng lượng phân tử: 187,13 Là hợp chất muối natri axit glutamic Axit glutamic (còn gọi axit – aminoglutaric) 20 loại axit amin để kiến tạo nên protein thể hợp chất phổ biến protein loại hạt ngũ cốc, prolamin hạt đậu chứa 43-46% axit Axit glutamic đóng vai rò quan trọng việc trao đổi chất thể động vật, quan não bộ, gan nâng cho khả hoạt động thể Axit glutamic tham gia phản ứng thải loại amoniac, chất độc với hệ thần kinh… Axit glutamic phản ứng với pg amoniac cho aminoaxit glutamin Trong y học, axit glutamic dùng thuốc chữa bệnh yếu choáng  Sơ lược lịch sử phát triển Bột Cách hàng ngàn năm người nhật bắt đầu dùng rong biển làm thực phẩm, họ phát loại rong (có tên khoa học Laminaria japonica) loại gia vị hảo hạn Vào thời ấy, hoạt chất loại rong làm thức ăn có hương vị đậm đà (do acid glutamic) chưa nhận diện Vào năm 1980, nhà bác học Rittenhausen người Đức tìm kiếm để xác định cấu protein động vật, đặc biệt acid amin kể acid glutamic Tuy nhiên, việc phát hoạt chất có rong biển làm cho thức ăn có mùi vị ngon Ikeda Ông khám phá thứ hoạt chất trích từ rong biển monosodium glutamate, muối acid glutamic Vào 21/4/1909 ông đăng ký paten số 9440 với nhan đề " sản xuất chất liệu gây vị" Năm 1909 ông kết hợp với nhà kinh doanh (là dược sĩ), họ chọn từ "Aji nomoto" làm tên cho sản phẩm "Aji" có nghĩa nguồn gốc, "moto" có nghĩa hương vị Đến năm 1933 sản xuất bọt Nhật đạt 4,5 triệu kg hàng năm  Phân loại Bột tự nhiên Bột có sẵn thực phẩm tự nhiên thịt, cá, sữa (kể sữa mẹ) có nhiều loại rau cà chua, đậu hà lan, bắp, cà rốt…Trong khoảng 100g cà chua hữu 0,14g bột ngọt; 0,044g/100g thịt gà; 0,043g/100g tôm Cơ thể người cân nặng từ 60g đến 70g, lượng prôtêin chiếm từ 14 đến 17% có khoảng 1/5 bột Bột dạng tự nhiên tồn thực phẩm tế bào hai trạng thái: trạng thái độc lập không kết nối với axít amin khác thành phần prôtein Khi trạng thái độc lập, bột phát huy tác dụng tạo hương vị đậm đà cho ăn Bột sản xuất pg Mô tả: Bột kết tinh trắng không dính vào nhau, rời rạc, không mùi, tan dễ dàng nước, tan vừa phải cồn MSG vừa có vị mặn pH dung dịch mẫu có tỷ lệ 1/20 6,7 7,2 • Chức sử dụng thực phẩm: tăng vị Umami • Monosodium Glutamate (bột ngọt) loại phụ gia thực phẩm có tác dụng điều vị làm cho thực phẩm ngon hấp dẫn • Bột làm từ nguyên liệu thiên nhiên tinh bột sắn mật mía đường phương pháp lên men, trình tương tự sản xuất bia, giấm, nước tương  Giá trị dinh dưỡng bột Bột kết cấu màu mùi vị đặc trưng nên dùng nhiều ăn làm tăng cường hương vị gốc cách tự nhiên Khi pha vào ăn, bột tan nước, ngấm vào thức ăn làm cho thức ăn thêm đậm đà mà không thay đổi màu lẫn mùi vị Bột giúp gia tăng hương vị tự nhiên thực phẩm chứa nhiều chất đạm cá, thịt Nó kết hợp tốt với vị mặn chua, tác dụng với vị đắng • 1.2 Nguyên liệu sản xuất 1.2.1 Tinh bột sắn Tinh bột sắn sản xuất trình chế biến củ sắn Có hai loại sắn: sắn đắng sắn khác hàm lượng tinh bột xyanua - Sắn đắng có nhiều tinh bột đồng thời có nhiều axit xyanhydric (HCN), khoảng 200-300 mg/kg - Sắn có axit xyanhydric, dùng làm lương thực, thực phẩm Tinh bột sắn gồm mạch amilopectin amiloza, tỉ lệ amilopectin amiloza 4:1 Nhiệt độ hồ hóa tinh bột nằm khoảng 60-800C pg 1.2.2 Rỉ đường mía Rỉ đường mía phần lại dung dịch đường sau tách phần đường kính kết tinh Số lượng rỉ đường phụ thuộc vào giống mía, điều kiện trồng trọt, hoàn cảnh địa lý trình độ kỹ thuật chế biến nhà máy đường Thành phần rỉ đường là: đường 62%, chất phi đường 10%, nước 20% + Nước rỉ đường gồm phần lớn trạng thái tự số trạng thái liên kết dạng hydrat + Đường rỉ đường bao gồm: 25-40% sacaroza, 15-25% đường khử (glucoza fructoza), 3-5% đường không lên men + Chất phi đường gồm chất hữu vô cơ: Các chất hữu chứa nitơ rỉ đường mía chủ yếu axit amin với lượng nhỏ protein sản phẩm phân giải Các axit amin từ nước mía dễ dàng vào rỉ đường phần lớn chúng dễ hòa tan nước trừ tiroxin xistin Các chất phi đường không chứa nitơ bao gồm pectin, araban, galactan, sản phẩm thủy phân chúng arabinoza, galactoza, chất nhầy, chất màu, chất thơm Các chất vô cơ: chủ yếu loại muối tìm thấy thành phần tro rỉ đường Muối kali có nhiều rỉ đường tiếp đến canxi dư lượng SO2 1.2.3 Các nguyên liệu khác -Axit HCl: Điều chế nhiều phương pháp khác nhau, chủ yếu phương pháp điện phân phương pháp thô -NaOH -Na2CO3 - Na2S -Than hoạt tính - NaCl tinh chế Có nhiều phương pháp sản xuất mì như:     Phương pháp tổng hợp hóa học Phương pháp thủy phân protit Phương pháp kết hợp Phương pháp sinh tổng hợp (hay phương pháp lên men) 1.3 Chủng vi sinh vật Giống vi sinh vật lên men chọn phải có suất sản xuất cao, ổn định qua nhiều hệ, có khả chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt (pH, nhiệt độ, nồng độ chất, nồng độ sản phẩm,…) pg Chủng vi sinh vật tham gia trình lên men sản xuất acid glutamic thường sử dụng là: Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium lactofermentus, Micrococus glutamicus… Nhưng chủ yếu chủng Corynebacterium glutamicum Chủng Corynebacterium glutamicum Ngày nay, đa số chủng sản xuất acid glutamic biến đổi truyền nhằm tăng suất sản xuất acid glutamic Khả tích luỹ acid glutamic môi trường chủng cao, đạt 150g/l môi trường II Công nghệ sản xuất 2.1 Sơ đồ quy trình Để sản xuất bột từ acid glutamic phương pháp lên men, quy trình công nghệ sản xuất sau: pg Nguyên liệu có tinh bột Đường hoá Bổ sung dinh dưỡng Nguyên liệu có sẵn đường Chủng VSV Môi trường lên men Thanh trùng Để nguội 30-350C Nhân giống Lên men Lọc Trao đổi ion + Dung dịch acid glutamic tinh +NaOH Dung dịch mì (glutamate Tinh thể mì (Bột ngọt) pg 2.2 Thuyết minh quy trình 2.2.1 Công đoạn thuỷ phân tinh bột Mục đích công đoạn tạo điều kiện để thực phản ứng thủy phân tinh bột thành đường lên men chủ yếu nhờ đường glucoza Phản ứng xảy sau : nH2O (C6H10O5)n nC6H12O6 Có phương pháp sau : Phương pháp thủy phân enzyme - Người ta dùng α-amilaza, β-amilaza hạt nảy mầm hay nấm mốc để thủy phân tinh bột thành đường Phương pháp có ưu điểm không dùng đến hóa chất hay thiết bị chịu axit, chịu áp lực,… không độc hại cho - người thiết bị Nhược điểm : Đường hóa không triệt để tinh bột, mà dạng trung gian dextrin… làm cho vi khuẩn lên men mì khả sử dụng Thời gian đường hóa tương đối dài Lượng đường sau đường hóa thấp, phải sử dụng thiết bị to, cồng kềnh  Phương pháp thủy phân H2SO4 - Ưu điểm : sau thủy phân việc trung hòa axit dư sau dùng Na2CO3 hay NaOH mà dùng CaO rẻ tiền hơn, mặt khác sản phẩm phản ứng - trung hòa lại kết tủa làm cho dịch đường theo phản ứng: CaO +H2SO4 =CaSO4 +H2O Nhược điểm: hiệu suất thủy phân H 2SO4 thấp HCl, thực tế hay dùng HCl Phương pháp thủy phân HCl - Ưu điểm: cho hiệu suất nhanh, thời gian phản ứng ngắn cường lực xúc tác mạnh, trung hòa tạo lượng NaCl dung dịch ảnh hưởng tới - trình nuôi cấy vi khuẩn Nhược điểm: phải dùng thiết bị chịu axit nhiệt độ cao, áp suất cao pg Sau thuỷ phân xong ta tiến hành tiếp giai đoạn sau: Trung hòa thủy phân xong dung dịch vào thiết bị trung hòa cho 30% vào để đạt pH=4.8 Cho than hoạt tính vào tẩy màu (khoảng 100kg tinh bột cho 0.45 kg than) Than tẩy màu giúp cho trình lọc dễ, dung dịch có màu sáng Ép lọc Tách phần bã chất không hòa tan, dịch đường glucoza 16-18% 2.2.2 Công đoạn lên men Đây khâu có tính định toàn dây chuyền sản xuất Trong công đoạn có giai đoạn nhỏ là: nuôi giống cấp I, giống cấp II lên men lớn Ngoài có công đoạn phụ phục vụ cho trình lên men như: dây chuyền lọc khí, xử lí urê, xử lí dầu khử bọt Các khâu trình lên men nghiên cứu sau :  Giống -chủng: phần giống chủng tuyển chọn Môi trường lên men: Phần giống sau tuyển chọn xong tiến hành nhân giống từ ống nghiệm (môi trường nuôi cấy ban đầu) sang môi trường nuôi cấy lớn bình lắc, nuôi thùng tôn, cuối cho vào nồi lên men Người ta thường sử dụng môi trường sau:  Môi trường thạch nghiêng: pepton 1%; cao thịt 15 %; NaCl tinh chế 0.5%; thạch 2%  Môi trường giống cấp I: đường glucoza tinh khiết 2.5%; rỉ đường 0,25%; nước chấm 0,32%; MgSO4.7H2O 0,04%; Fe,Mn (đã pha 2000g/l) 0,002%; ure 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 tiến hành theo bước sau: Giống gốc  cấy truyền ống thạch nghiêng đời  cấy chuyền ống thạch nghiêng đời  lên men bình lắc (giống cấp 1)  nuôi thùng tôn (giống cấp 2)  lên men (nồi lên men cấp) pg 10  Trong trình nhân giống cấp 1: dùng que cấy cấy từ ống gốc sang ống môi trường thạch nghiêng để vào tủ ấm 24h cho khuẩn lạc phát triển, sau chọn tiếp khuẩn lạc cấy sang môi trường thạch nghiên thứ hai, cuối cho vào bình tam giác chứa sẵn môi trường tiến hành lên men máy lắc 12h ta giống cấp  Giống cấp 2: chuẩn bị môi trường thiết bị lên men chính, tiến hành trùng môi trường 1200C 30 phút Nuôi giống nhiệt độ 320 C áp suất 1kg/cm2 không thêm urê dầu, lượng không khí cho vào khoảng 8501100 l/h Khi đến thứ bắt đầu soi chọn giống đạt cấy tiếp sang môi trường lên men (đo OD dịch lên men, soi nồng độ vi khuẩn…) chưa đạt kéo dài thêm thời gian 1-2h  Khi giống chuẩn bị xong mà môi trường lên men chưa xong giữ nguyên giống nồi, tắt cánh khuấy, giữ nguyên áp lực, cho nước đông lạnh qua vỏ thiết bị để nhiệt độ hạ xuống gần 100 0C, không để giống 3h giống già hiệu suất tạo L-AG thấp Các nguồn chất 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 2.2.3 Công đoạn trao đổi ion Mục đích công đoạn tách lấy acid glutamic khỏi dung dịch lên men Người ta sử dụng hạt nhựa polyetylen sunfuric (hay resin) sau cation hóa (hay tái sinh) có khả giữ lại bề mặt anion (ở acid glutamic) Sau dùng NaOH để tách acid glutamic khỏi hạt nhựa pg 11 Hạt nhựa resin Quá trình hấp thụ: R-SO3H+ + NH3ROO- R’SO3NH3RCOOH Quá trình tách: R’SO3NH3RCOOH + NaOH R’SO3Na + NH2RCOOH + H2O  Pha chế dịch lên men: Dịch lên men có hàm lượng acid glutamic khoảng 40 g/l nên mật độ phân tử tương đối dày đặc để dòng chảy qua khối hạt nhựa, xác xuất tiếp xúc acid glutamic với hạt nhựa hơn, số theo dòng chảy lớn hơn, gây tổn thất lớn Vì trước trao đổi người ta pha loãng dịch men dịch thải trước hay nước lạnh theo tỉ lệ để dịch men sau pha có nồng độ 18-20 g/l Mặt khác kết thúc trình lên men thường có pH=6-7, acid glutamic phần lớn dạng không phân cực Nên người ta dùng HCl điều chỉnh pH dịch men xuống 5-5,5 để hạt nhựa hấp thụ tốt acid glutamic  Xử lý hạt nhựa: hạt nhựa resin sau mẻ trao đổi không khả hấp thụ nữa, muốn tiếp tục trao đổi phải qua khâu xử lý tái sinh - Tái sinh: Dùng acid thu hồi cho chảy ngược 15-20 phút sau cho acid pha vào, đến dịch có pH = 2-2,5 ngừng cho acid HCl - Rửa tái sinh: Mở van đáy thu hồi acid để dùng cho tái sinh lần sau, sau dùng nước lạnh rửa xuôi pH=3 ngừng cho nước tiến hành trao đổi ion  Trao đổi ion: Sau hạt nhựa tái sinh, rửa tái sinh dùng chân không đóng mở ngắt quãng làm cho hạt nhựa tơi, xốp ổn định cho dịch men trao đổi ngược, lưu tốc khống chế khoảng 80 phút trao đổi hết vừa - Rửa trao đổi: Sau trao đổi hết resin lắng xuống tự nhiên, bỏ lớp dịch bẩn bề mặt, đảo trộn hạt nhựa, cho nước vào rửa ngược đến pg 12 Giữ nhiệt: Sau rửa sạch, ngừng cho nước lạnh bắt đầu cho nước nóng vào để gia nhiệt hạt nhựa Nước thải gọi dịch rò có chứa lượng acid glutamic nên thu hồi lại làm nước pha dịch men mẻ sau  Tách acid glutamic: dung dịch đạt 45% ngừng cho nước nóng bắt đầu cho NaOH 5% vào để tách acid glutamic, lúc dịch thải thu hồi để pha mẻ sau đồng thời liên tục kiểm tra độ pH Baumé, độ Baumé đạt 0 thu hồi acid glutamic  Acid hóa acid glutamic: Toàn acid glutamic thu hồi đưa thùng kết tinh, cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa acid glutamic kết tinh sớm tinh thể nhỏ, hiệu suất thấp Cho HCl 31% vào tạo điểm đẳng điện pH=2,9-3,2 - 2.2.4 Công đoạn trung hòa, tinh chế tạo glutamate natri  Làm lạnh kết tinh: Cho nước lạnh vào thùng để giảm dần nhiệt độ, cánh khuấy hoạt động làm cho acid glutamic kết tinh to tơi xốp Tám sau ngừng khuấy, nhiệt độ hạ từ từ đến nhiệt độ không khí Sau 48 trình làm lạnh kết tinh kết thúc Acid glutamic chia làm pha rõ rệt: - Pha rắn: acid glutamic kết tinh lắng xuống - Pha lỏng: gồm nước acid glutamic không kết tinh hòa tan vào, ta gọi nước Phần nước đưa trao đổi lại, phần kết tinh đưa ly tâm ta acid glutamic ẩm  Trung hòa: Mục đích: chuyển acid glutamic thành glutamate natri Đồng thời có phản ứng khử sắt tẩy màu C5H9NO4 + Na2CO3  C5H8NO4Na + CO2 + H2O Trung hòa 1: Cho nước vào thùng trung hòa, gia nhiệt đến 70 0C, cho cánh khuấy hoạt động từ từ vừa cho acid glutamic vừa cho Na 2CO3 pH = 5-5,5 Cho than hoạt tính vào để tẩy màu Sau cho Na 2S vào để khử sắt (Na2S pha loãng đến 13-150Be) - Trung hòa 2: Mục đích tẩy màu dịch ép sau trung hòa Sau ép lọc lần 1, dịch bơm lên thùng trung hòa 2, dịch gia nhiệt cho nóng lên 50-600C cho than hoạt tính vào khuấy Đồng thời kiểm tra lượng Na2S Fe2+ tiếp tục cho Na2S vào khử cho hết, lọc màu thấy trắng, suốt tiến hành ép lọc lần ta dung dịch glutamate natri đem cô đặc  Cô đặc kết tinh - Cô đặc - Tiếp mầm tinh thể - Nuôi mầm - Ly tâm - pg 13 2.2.5 2.2.6 2.2.7 Sấy bột ngọt: Bột hút ẩm nhanh nên sau ly tâm, ta phải xử lý Tải bột khay nhôm cho vào tủ sấy, bề dày lớp bột khay 2-3 cm, mở nâng nhiệt độ tủ sấy lên ≤ 800C, 30 phút đảo trộn lần, đến độ ẩm bột lại ≤ 0,5% kết thúc sấy Thường sấy khoảng Sàng bột ngọt: Người ta dùng loại mặt sàng 12 lỗ, 24 lỗ, 36 lỗ để phân loại: - Loại sàng 12 lỗ loại vón cục to, hòa nước để đưa vào cô đặc mẻ sau - Loại sàng 24 lỗ sản phẩm - Loại sàng 36 lỗ dùng làm mầm tinh thể cho mẻ sau Bao gói: Bột sau sàng đem cân đóng bao túi poletylen lần Trọng lượng túi từ 100g đến kg Từng túi lớn 10kg hay 20kg bọc kĩ giấy chống ẩm đóng kín hòm gỗ đưa nhập kho III Một số thiết bị sử dụng quy trình: Thiết bị cô đặc chân không pg 14 Thiết bị kết tinh Thiết bị sàng rung dạng hạt pg 15 Thiết bị bao gói IV Tiêu chuẩn sản phẩm Chỉ tiêu Trạng thái Màu sắc Mùi Độ pH Hàm lượng natri glutamate Hàm lượng NaCl Chì Yêu cầu Tinh thể bột kết tinh Trắng Không mùi 6.7-7.2 >=99% [...]... mầm - Ly tâm - pg 13 2.2.5 2.2.6 2.2.7 Sấy bột ngọt: Bột ngọt hút ẩm rất nhanh nên sau khi ly tâm, ta phải xử lý ngay Tải bột ngọt ra khay nhôm cho vào tủ sấy, bề dày lớp bột ngọt trong khay là 2-3 cm, mở hơi nâng nhiệt độ tủ sấy lên ≤ 800C, cứ 30 phút đảo trộn một lần, đến khi độ ẩm bột ngọt còn lại ≤ 0,5% thì kết thúc sấy Thường sấy mất khoảng 2 giờ Sàng bột ngọt: Người ta dùng các loại mặt sàng 12... gói IV Tiêu chuẩn sản phẩm Chỉ tiêu Trạng thái Màu sắc Mùi Độ pH Hàm lượng natri glutamate Hàm lượng NaCl Chì Yêu cầu Tinh thể hoặc bột kết tinh Trắng Không mùi 6.7-7.2 >=99%