- Bão hòa CO2: trong quá trình lên men, bia được carbonic hóa ở nhiều thời điểm
3.2.3.Công nghệ lên men acid citric
3. CÁC SẢN PHẨM ACID HỮU CƠ 1 Lên men lactic acid
3.2.3.Công nghệ lên men acid citric
Nguyên liệu dùng trong sản xuất là rỉ đường và tinh bột. Rỉ đường là nguyên liệu thường dùng và kinh tế hơn cả. Cũng có thể sử dụng tinh bột tan, nhưng người ta hay dùng dịch đường thủy phân từ tinh bột. Gần đây, có cơng nghệ sản xuất acid citric bằng cách cấy mốc trên cơ chất bột sắn thu được hiệu suất cao và hiệu quả các quá trình là rất kinh tế.
Nhiệt độ thích hợp cho phát triển và lên men là 30 – 320C. Nguồn carbon tốt nhất đối với A. niger là saccharose. Nồng độ đường trong mơi trường 10 – 20% là thích hợp hơn cả. Nguồn nitrogen vô cơ dùng trong lên men acid citric tốt nhất là nitrate, còn nitrogen hữu cơ là nước chiết đậu tương. Ngồi ra, trong mơi trường lên men cần bổ sung các nguyên tố khoáng P, Mg, K, Fe và Zn.
Acid citric có thể sản xuất bằng phương pháp ni cấy bề mặt hoặc bằng phương pháp lên men chìm. Trong q trình ni cấy bề mặt, nấm mốc tạo thành màng trên mơi trường dinh dưỡng cịn trong ni cấy chìm sợi nấm nằm toàn bộ trong dịch lên men. Phương pháp lên men chìm có nhiều ưu điểm hơn phương pháp lên men bề mặt: có thể lên men với lượng lớn hơn, hiệu suất lên men cao hơn, đảm bảo vô trùng trong quá trình ni, rút ngắn được thời gian lên men, dễ tự động hóa và giảm được nguồn lao động. Do vậy, hiện nay người ta sản xuất acid citric chủ yếu bằng phương pháp ni cấy chìm.
Quá trình lên men sản xuất acid citric gồm các cơng đoạn sau: *Hoạt hóa giống và nhân giống sản xuất
Giống được hoạt hóa trong phịng thí nghiệm và thu nhận một lượng lớn bào tử nuôi cấy trên môi trường bề mặt. Sau đó chuẩn bị mơi trường nhân giống bằng cách cho rỉ đường 3 – 4%, bổ sung dung dịch các chất dinh dưỡng vào nồi nhân giống, cấy giống vào môi trường với lượng 3g giống khơ trong 2 – 3 lít dung dịch đường. Sau đó cung cấp khí vơ trùng và đảo trộn, duy trì áp suất trong nồi 0,1 – 0,2atm, nhiệt độ 34 – 350C, thời gian nuôi 28 – 36 giờ.
*Chuẩn bị môi trường lên men
Trước hết, dùng hơi nóng cao áp để tiệt trùng thiết bị và đường ống. Sau đó cho dung dịch rỉ đường vơi hàm lượng 3 – 4% và các chất dinh dưỡng khác vào nồi, khuấy đều. Sau khi thanh trùng, cấy giống từ nồi nhân giống vào nồi lên men. Trong quá trình chuẩn bị mơi trường, cần chuẩn bị dịch rỉ đường vô trùng với nồng độ 25 – 28% để bổ sung vào nồi lên men trong q trình ni.
*Lên men
Trong quá trình lên men, lượng đường giảm dần, dùng dung dịch rỉ đường có nồng độ 25 – 28% để bổ sung gián đoạn vào nồi lên men. Thời kỳ đầu duy trì nhiệt độ 33 – 340C, sau khi quá trình lên men tạo acid mạnh thì giữ ở nhiệt độ 31 – 320
C. *Tách nấm mốc
Trước khi kết thúc quá trình lên men cần kiểm tra dịch lên men cách 4-6 giờ. Nếu hàm lượng acid khơng thay đổi thì coi như kết thúc q trình lên men. Dịch lên men được đun nóng lên 60 – 650
C và chuyển vào thùng trung gian để tách sinh khối. Sinh khối nấm mốc được tách bằng thiết bị lọc chân không.
*Tạo calcium citrate
Trong dung dịch đã lên men là các hợp chất: acid citric, acid gluconic, acid oxalic, đường khơng lên men và các loại muối khống. Acid citric được tách bằng cách cho chúng liên kết với Ca2+ để tạo thành muối calcium citrate ít tan.
Q trình tạo muối được tiến hành như sau: dịch lên men đã tách sinh khối được cho vào nồi trung hịa bằng sữa vơi (có khuấy) và đun sơi. Q trình trung hóa kết thúc khi pH=6,8 – 7,5. Sau đó dùng thiết bị lọc chân khơng để tách các chất kết tủa là canxi citrat và canxi oxalat, sau đó đem sấy khô.
*Tách acid citric
Sử dụng H2SO4 để tách acid citric từ muối calcium citrate. Đầu tiên hòa tan acid citric trong muối calcium citrate bằng nước, khuấy trộn và cho H2SO4, đun sôi khoảng 10 – 15 phút.
Để tách calcium oxalate có mặt trong acid citric, sử dụng một lượng dư acid sulfuric khi đó calcium oxalate sẽ kết tủa với thạch cao được tạo thành và trong dung dịch chỉ còn acid citric. Lọc chân khơng để loại kết tủa có chứa thạch cao, calcium oxalate, than hoạt tính, các sulfur của các kim loại nặng.
Cơ dung dịch acid citric trong thiết bị cô chân không. Giai đoạn đầu đạt tỷ trọng 1,24 – 1,26; giai đoạn hai đạt tỷ trọng 1,32 -1,36 tương ứng với nồng độ 80% acid citric.
* Kết tinh và sấy khô acid citric
Hạ nhiệt độ đến 35 – 370C thì cho mầm kết tinh (citric acid) vào để kết tinh và tiếp tục làm lạnh đến 8 – 100C và cho khuấy liên tục trong 30 phút. Sau đó cho sang thiết bị cơ ly tâm để tách tinh thể đưa đi sấy khô, thu nhận sản phẩm.