Thuyết minh quy trình
Quy trình sản xuất gồm 3 phân đoạn chính.
Chuẩn bị dịch lên men
Ngoài rỉ đường để cho vi khuẩn phát triển và tạo axit thì môi trường cần có: 0,07% Nitơ, 0,016-0,021% P2O5. Các Ion K, Mg, Zn và các nguyên tố khác chỉ cần rất
ít. Người ta đã coi rằng K, Mg, S, F và Nitơ có đầy đủ trong rỉ đường do đó không cần phải bổ sung vào môi trường, chỉ cần thêm KH2PO4và một lượng nhỏ ZnSO4- Chất kích thích tạo thành mixen và tổng hợp axit lactic.
Để chuẩn bị dịch lên men, trước hết rỉ đường cần được xử lý, làm sạch, lọc trong và tiệt trùng, được chứa trong thùng cao vị có nồng độ 25-28%, được axit hoá bằng HCl.
Thùng chứa các chất dinh dương cần bổ sung cũng cần được đặt ở vị trí cao, tất cả đều phải được tiệt trùng.
Chuẩn bị dịch nấm giống và lên men:
Chuẩn bị dịch nấm giống từ các dịch vô trùng, chuẩn bị dịch lên men chứa 3- 4% đường. Sau đó hoạt hoá giống trong 5 giờ bằng cách cho vào dung dịch một lượng bào tử theo tỷ lệ 1g/lít canh trường.
Tuỳ theo thùng gây giống mà ta cho dịch bào tử vào, cánh khuấy làm việc liên tục và sục khí vô trùng liên tục trong khoảng 28-36 giờ, nhiệt độ 34-35oC. Lượng không khí sục trong giai đoạn đầu là 9-10m3/ giờ với thùng dung tích 50m3. [17]
Chất lượng nấm giống cần được thường xuyên kiểm tra qua thời gian là: 12, 24,36 giờ kể từ khi cấy. Sau 36 giờ dùng áp suất không khí vô trùng đẩy nấm vào thùng lên men. Lượng nấm giống chiếm khoảng 10-12% thể tích thùng lên men. Dịch lên men cũng được chuẩn bị tương tự và chứa 3-4%. Theo thời gian phát triển, nồng độ đường sẽ giảm, do đố cần bổ sung dịch đường đặc với tốc độ 0,5-0,8m3/giờ.
Để sản xuất axit cần khống chế nhiệt độ ở 31-32oC. Lượng không khí trong những giờ đầu vào khoảng 100m3, tăng dần sau 2 giờ tới 800-1000 m3/giờ và giữ ở mức độ trên trong thời gian lên men đối với thùng có dung tích 50 m3. Áp suất trong thùng vào khoảng 0,1-0,2 kg/cm2.
Lên men được coi là kết thúc khi độ chua không thay đổi trong khoảng 4-6 giờ lên men cuối. Tuỳ thuộc vào hoạt độ và khả năng lên men của nấm mốc, thời gian lên men có thể kéo dài từ 5-10 ngày. Lượng axit thu được trong 1m3 canh trường phải đạt 7,5 kg trở lên, pH sẽ giảm từ 3-4 xuống còn 2,2.
Lên men xong ta tăng nhiệt độ dịch lên men tới 60-65oC, lọc để bỏ mixen, rửa nước và tập trung vào thùng chứa. [18]
Xử lý dịch lên men:
Lên men xong trong dịch chứa hỗn hợp các axit: citric, oxalic, gluanic và đường sót lại.
Giai đoạn đầu tiên: cần tách axit ra khỏi dịch lên men bằng cách trung hoà với
nước vôi đến pH đạt 6,8-7,5. Các phản ứng xảy ra khi trung hoà:
2C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 ↓ + 6H2O
(Citrate canxi)
2C6H12O7 + Ca(OH)2 = Ca3(C6H11O7)2 ↓ + 2H2O
(Gluconat canxi)
C2H2O4 + Ca(OH)2 = CaC2O4 ↓ + 6H2O
(Oxalate c anxi)
Citrat canxi và Oxalate canxi kết tủa còn Gluconat canxi cùng với các axit khác cũng như muối khoáng sẽ nằm lại trong dung dịch. Lọc và rửa bã ta sẽ thu được các muối canxi kết tủa.
Giai đoạn hai là hoà tan citrat canxi ở nhiệt độ 60-65oC theo phản ứng: Ca3(C6H5O7)2 + 3H2SO4 = 3C6H8O7 + 3CaSO4
Trong điều kiện kiện dư axit sunfuric thì Oxalat canxi sẽ hoà tan, khi đó nó sẽ bị loại bỏ khi lọc.
Tiếp theo ta dùng hoá chất thích hợp để loại bỏ sắt và các kim loại khác, đồng thời cũng dùng than hoạt tính để khử màu, tiếp đó lọc để loại bỏ kết tủa và rửa để thu vào thùng cô đặc. Nồng độ axit trong dung dịch khoảng 16%.
Cô đặc được thực hiện trong hai thiết bị: Thiết bị thứ nhất cô tới tỷ trọng 1,24- 1,26, sau đó lọc để loại bỏ tiếp CaSO4. Ở thiết bị thứ hai sẽ cô tiếp đến tỷ trọng 1,35- 1,36 tương đương 80% axit citric.
Giai đoạn cuối của xử lý là kết tinh axit. Kết tinh được tiến hành ở nhiệt độ 8-
10oC trong 12-48 giờ. Kết tinh xong đem đi ly tâm để tách nước và cái. Tinh thể nhận được đem sấy khô ở nhiệt độ 35oC, sau đó đóng vào bao bì.
Nước cái còn lại chứa nhiều axit, được xử lý, cô đặc và kết tinh lại. Axit citric phải có độ kết tinh 99,5% trở lên. [19]