II. Quy trình lên men sản xuất axit glutamic 33.
2. Thuyết minh quy trình 34.
2.1. Công đoạn thủy phân 34.
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 glucoza. Phản ứng xảy ra như sau:
(C6H10O5)n HCl n C6H12O6
Phương pháp thủy phân bằng HCl: Phương pháp này tuy có nhược điểm là phải dùng thiết bị chịu axit ở nhiệt độ cao, áp suất cao. Khi trung hòa axit dư phải dùng Na2CO3, có tạo ra lượng muối nhất định theo phản ứng:
2HCl + Na2CO3 2 NaCl + CO2 + H2O
Cho hiệu suất cao và thời gian thủy phân ngắn hơn do cường lực xúc tác mạnh, tuy khi trung hòa tạo ra lượng NaCl trong dung dịch ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy.
Sử dụng HCl vì do cường lực xúc tác của HCl cao hơn nhiều so với các axit khác, mà khi lượng dư trung hòa bằng Na2CO3, NaOH để tạo thành NaCl không độc với cơ thể con người. Dùng HCl chỉ có hại vì HCl ăn mòn thiết bị nhiều và dễ bay hơi gây độc hại cho người sản xuất nên khi sử dụng và thiết bị dùng phải đảm bảo chống ăn mòn và kín.
Quá trình thủy phân được tiến hành theo phản ứng và sơ đồ sau: ( C6H10O5)n + n H2O HCl n C6H12O6
Bột hòa nước và HCl thủy phân trung hòa tẩy màu dung dịch đường glucoza.
Bột, nước với axit HCl trung hòa theo tỉ lệ 100: 350: 165 (đơn vị thể tích) khuấy trộn đều.
Thủy phân: Cho vào nồi áp lực 2 vỏ, dung dịch tinh bột ở trong, hơi nước vào ở vỏ ngoài và nâng nhiệt nhanh lên 1380C (ở nhiệt độ cao các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy, gây tổn thất aminoaxit nhiều và tổn thất hơi ở áp suất cao nhiều. Nhiệt độ thấp quá làm kéo dài thủy phân, tăng chu kỳ sản xuất và làm giảm hiệu suất sử dụng thiết bị), khoảng 20 phút dưới áp lực 2,6 kg/cm2. Trong điều kiện này tinh bột dextrin mạch nha
glucoza nhanh hơn. Phương trình phản ứng xảy ra: (C6H10O5)n + n H2O HCl n/2 (C12H22O1) n/2 (C12H22O11) + n H2O HCl n C6H12O6
Nếu để thời gian dài sinh các phản ứng phụ có hại cho sản phẩm và làm hao tốn lượng đường khá lớn. Yêu cầu của quá trình:
- Dung dịch ra có nồng độ: 1000Be. - pH: 1,5.
- Tổng số thời gian: 1 giờ. - Tỷ lệ đường hóa: ≥ 90%. - Hàm lượng đường: 16 ÷ 18%
Trung hòa: thủy phân xong dung dịch đưa vào thiết bị trung hòa, cho 30% vào để đạt pH = 4,8; cho than hoạt tính vào để tẩy màu ( khoảng 100 kg tinh bột cho 0,45 kg than). Than tẩy màu và giúp cho quá trình lọc dễ, dung dịch có màu trắng sáng.
Ép lọc: Tách các phần bã và các chất không hòa tan, được dung dịch đường glucoza 16 ÷ 18%.