CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT NGỌT

Bột ngọt (mì chính) là một loại gia vị không thể thiếu cho các món ăn của người Việt Nam. Đây là một gia vị có nhiều lợi ích cho sức khỏe. Khi trung hòa axit glutamic (NaOH, NaH2PO4, Na2HPO4) chuyển thành glutamatnatri (mì chính), kết tinh có vị ngọt dịu trong nước, gần giống với vị của thịt, có ý nghĩa lớn đối với cuộc sống con người. Mì chính là chất điều vị trong chế biến thực phẩm làm gia vị cho các món ăn nhờ đó món ăn hấp đẫn hơn và LAG được đưa vào cơ thể làm tăng khả năng lao động trí óc và chân tay của con người. Các nghiên cứu khoa học chỉ ra rằng Glutamat đóng vai trò quan trọng trong cơ thể chuyển hóa chất bổ dưỡng trong cơ thể con người.Glutamat tự nhiên có trong thực phẩm và Glutamat trong mì chính đều giống nhau. Vào năm 1987 FAO và WHO đã xác nhận mì chính là an toàn. Tuy nhiên mì chính là một phụ gia làm tăng hương vị của thực phẩm và không thay thế cho thịt, cá, trứng…Do đó tùy từng loại sản phẩm mà ta sử dụng lượng mì chính thích hợp.Với kỹ thuật lên men ngày càng phát triển hiện đại thì một trong những ứng dụng của chúng là để sản xuất mì chính. Chính vì thế sau đây nhóm sẽ trình bày quy trình sản xuất mì chính bằng phương pháp lên men.Mì chính (hay bột ngọt) là tên thường gọi Natri Glutamate, tên tiếng anh là Monosodium Glutamate (viết tắt là MSG).Tên gọi: Quốc tế và cộng đồng Châu Âu: INS 621, EEC 621 còn tên hóa học là: monosodium L – Glutamat monohydrate. Tên thường gọi là: Natri glutamat, MSG. Tên thương phẩm là: Mì chính, Bột ngọt, Chất điều vị E621Công thức: C5H8NO4Na, trọng lượng phân tử: 187,13Là hợp chất muối natri của axit glutamic. Axit glutamic (còn gọi là axit – aminoglutaric) là một trong hơn 20 loại axit amin để kiến tạo nên protein cơ thể và là hợp chất phổ biến nhất trong các protein của các loại hạt ngũ cốc, như trong prolamin của các hạt đậu chứa 4346% axit này. Axit glutamic đóng vai rò rất quan trọng trong việc trao đổi chất của cơ thể động vật, nhất là các cơ quan não bộ, gan và cơ nâng cho khả năng hoạt động của cơ thể. Axit glutamic tham gia phản ứng thải loại amoniac, một chất độc với hệ thần kinh. Amoniac là chất thải trong quá trình trao đổi chất. Axit glutamic phản ứng với amoniac cho aminoaxit mới là glutamin. Trong y học, axit glutamic được dùng như thuốc chữa bệnh yếu cơ và choáng.Mì chính là muối mono natri của axit LGlutamic (LAG), thường gặp dưới dạng bột hoặc tinh thể màu trắng ngậm một phân tử nước, là chất điều vị có giá trị trong công nghiệp thực phẩm, trong nấu nướng thức ăn hàng ngày (đặc biệt là các nước phương Đông).

MÔN : ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MỞ ĐẦU

Bột ngọt (mì chính) là một loại gia vị không thể thiếu cho các món ăn của người ViệtNam Đây là một gia vị có nhiều lợi ích cho sức khỏe Khi trung hòa axit glutamic(NaOH, NaH2PO4, Na2HPO4) chuyển thành glutamatnatri (mì chính), kết tinh có vịngọt dịu trong nước, gần giống với vị của thịt, có ý nghĩa lớn đối với cuộc sống conngười

Mì chính là chất điều vị trong chế biến thực phẩm làm gia vị cho các món ăn nhờ đómón ăn hấp đẫn hơn và L-AG được đưa vào cơ thể làm tăng khả năng lao động trí óc

và chân tay của con người

Các nghiên cứu khoa học chỉ ra rằng Glutamat đóng vai trò quan trọng trong cơ thểchuyển hóa chất bổ dưỡng trong cơ thể con người

Glutamat tự nhiên có trong thực phẩm và Glutamat trong mì chính đều giống nhau Vào năm 1987 FAO và WHO đã xác nhận mì chính là an toàn Tuy nhiên mì chính làmột phụ gia làm tăng hương vị của thực phẩm và không thay thế cho thịt, cá, trứng…

Do đó tùy từng loại sản phẩm mà ta sử dụng lượng mì chính thích hợp

Với kỹ thuật lên men ngày càng phát triển hiện đại thì một trong những ứng dụng củachúng là để sản xuất mì chính Chính vì thế sau đây nhóm sẽ trình bày quy trình sảnxuất mì chính bằng phương pháp lên men

1 TỔNG QUAN VỀ MÌ CHÍNH:

1.1 Khái quát về mì chính:

Mì chính (hay bột ngọt) là tên thường gọi Natri Glutamate, tên tiếng anh làMonosodium Glutamate (viết tắt là MSG)

Tên gọi: Quốc tế và cộng đồng Châu Âu: INS 621, EEC 621 còn tên hóa học là:

monosodium L – Glutamat monohydrate Tên thường gọi là: Natri glutamat, MSG Tên thương phẩm là: Mì chính, Bột ngọt, Chất điều vị E621

Công thức: C5H8NO4Na, trọng lượng phân tử: 187,13

Là hợp chất muối natri của axit glutamic Axit glutamic (còn gọi là axit –aminoglutaric) là một trong hơn 20 loại axit amin để kiến tạo nên protein cơ thể và làhợp chất phổ biến nhất trong các protein của các loại hạt ngũ cốc, như trong prolamincủa các hạt đậu chứa 43-46% axit này Axit glutamic đóng vai rò rất quan trọng trongviệc trao đổi chất của cơ thể động vật, nhất là các cơ quan não bộ, gan và cơ nâng chokhả năng hoạt động của cơ thể Axit glutamic tham gia phản ứng thải loại amoniac,một chất độc với hệ thần kinh Amoniac là chất thải trong quá trình trao đổi chất Axitglutamic phản ứng với amoniac cho aminoaxit mới là glutamin Trong y học, axitglutamic được dùng như thuốc chữa bệnh yếu cơ và choáng

Mì chính là muối mono natri của axit L-Glutamic (L-AG), thường gặp dưới dạng bộthoặc tinh thể màu trắng ngậm một phân tử nước, là chất điều vị có giá trị trong côngnghiệp thực phẩm, trong nấu nướng thức ăn hàng ngày (đặc biệt là các nước phươngĐông)

Công thức hóa học:

1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển của mì chính:

Lịch sử của mì chính đã có từ lâu đời Vào năm 1860 nhà khoa học Ritthaussen ởHamburg (Đức) xác định thành phần các protein động vật, đặc biệt là thành phần cácaxit amin, trong đó có một axit amin với tên gọi là axit glutamic và muối natri của nógọi là natri glutamate, tiếp theo Ritthaussen là Woff, nhà hóa học thuần túy, xác định

sự khác nhau của các axit amin về trọng lượng phân tử và cấu trúc cùng những hằng số

về lý hóa tính của chúng

Tuy nhiên việc phát hiện ra hoạt chất có trong rong biển làm cho thức ăn có mùi vịngon là Ikeda Ông đã khám phá ra thứ hoạt chất trích từ rong biển là monosodiumglutamate, đây là một muối của axit glutamic Vào 21/4/1909 ông đã đăng kí paten số

9440 với nhan đề là “sản xuất chất liệu gây vị”

Năm 1909 ông kết hợp với nhà kinh doanh có tên là Saburosuke Suzuki (là một dượcsĩ), họ đã chọn từ “Ajinomoto” làm tên cho sản phẩm của mình “Aji” có nghĩa lànguồn gốc, “moto” có nghĩa là hương vị Đến 1933 sản xuất mì chính tại Nhật Bản đạt4,5 triệu kg hàng năm

1.1.1 Vai trò của mì chính và L-AG:

1.1.1.1.Vai trò của L-AG:

Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu để sản xuất axit glutamic được đẩy mạnhnhất Càng ngày ta càng sử dụng nhiều axit glutamic trong việc nâng cao sức khoẻ vàđiều trị một số bệnh của con người

Axit glutamic rất cần cho sự sống, tuy là một loại amino axit không phải thuộc loạikhông thay thế nhưng nhiều thí nghiệm lâm sàng cho thấy nó là một loại axit aminđóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của người và động vật, trong việcxây dựng protein, xây dựng các cấu tử của tế bào

Axit glutamic có thể đảm nhiệm chức năng tổng hợp nên các aminoaxit khác nhưalanin, lơsin, cystein, prolin, oxyprolin , nó tham gia vào phản ứng chuyển amin, giúp

cho cơ thể tiêu hoá nhóm amin và tách NH3 ra khỏi cơ thể Nó chiếm phần lớn thànhphần protein và phần xám của não, đóng vai trò quan trọng trong các biến đổi sinh hoá

ở hệ thần kinh trung ương, vì vậy trong y học còn sử dụng axit glutamic trong trườnghợp suy nhược hệ thần kinh nặng, mỏi mệt, mất trí nhớ, sự đầu độc NH3 vào cơ thể,một số bệnh về tim, bệnh teo bắp thịt,…

L-AG dùng làm thuốc chữa các bệnh thần kinh và tâm thần, bệnh chậm phát triển trí óc

ở trẻ em, bệnh bại liệt, bệnh hôn mê gan

L-AG còn dùng làm nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp một sốhoá chất quantrọng: N- Acetylglutamat là chất hoạt động bề mặt, vi sinh vật có thể phân giải được, ít

ăn da, được dùng rộng rãi trong công nghiệp mỹ phẩm, xà phòng và dầu gội đầu Axitoxopyrolidicarboxylic, một dẫn xuất khác của L- AG được dùng làm chất giữ ẩm trong

mỹ phẩm

1.1.1.2 Vai trò của mì chính:

Khi trung hoà axit glutamic chuyển thành natri glutamate (mì chính), kết tinh có vịngọt dịu trong nước, gần giống với vị của thịt Natri glutamate có ý nghĩa lớn đối vớiđời sống con người, nó được sử dụng ở các nước Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam Các nước châu Âu chủ yếu dùng mì chính để thay một phần thịt cho vào các hỗn hợpthực phẩm, súp, rượu, bia và các sản phẩm khác

Mì chính là chất điều vị trong chế biến thực phẩm, làm gia vị cho các món ăn, cháo, mì

ăn liền, thịt nhân tạo, các loại thịt cá đóng hộp nhờ đó sản phẩm hấp dẫn hơn và

L-AG được đưa vào cơ thể, làm tăng khả năng lao động trí óc và chân tay của con người.Tại Mỹ, mì chính được xem như một thành phần thực phẩm phổ biến như muối, bộtnổi và tiêu Cơ quan quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) đã xếp mì chínhvào danh sách các chất được xem là an toàn (GRAS) Việc xếp loại này có nghĩa là mìchính an toàn trong mục đích sử dụng thông thường của nó

Mì chính cũng được chính phủ các nước trên khắp thế giới cho phép sử dụng, từ châu

Âu, Nhật Bản và các nước châu Á, các nước Bắc và Nam Mỹ, châu Phi, châu Úc.Tại Việt Nam, từ mấy chục năm qua, mì chính là gia vị được sử dụng rộng rãi tronghầu hết mọi gia đình, và đã được liệt kê trong danh mục phụ gia thực phẩm được phép

sử dụng do Bộ Y tế ban hành

Tuy nhiên, mì chính là một phụ gia làm tăng vị thực phẩm một cách an toàn (tương tựnhư giấm, tiêu, muối ăn ) mì chính không thể thay thế thịt, cá, trứng Do đó, tuỳ vàoloại thực phẩm mà người nội trợ sẽ sử dụng mì chính một cách thích hợp theo khẩu vịcủa từng gia đình

1.2 Phân loại:

1.1.2 Mì chính tự nhiên:

Mì chính có sẵn trong các thực phẩm tự nhiên như thịt, cá, sữa (kể cả sữa mẹ) và cótrong nhiều loại rau quả như cà chua, đậu hà lan, bắp, cà rốt Trong khoảng 100g càchua hiện hữu 0,14g mì chính; 0,044g/100g thịt gà; 0,043g/100g tôm Cơ thể conngười cân nặng từ 60g đến 70g, thì lượng protêin chiếm từ 14 đến 17% trong đó cókhoảng 1/5 là mì chính

Mì chính dạng tự nhiên tồn tại trong thực phẩm cũng như trong các tế bào dưới haitrạng thái: trạng thái độc lập không kết nối với các axít amin khác trong thành phầnprotein Khi trong trạng thái độc lập, mì chính mớicó thể phát huy tác dụng tạo hương

vị đậm đà cho món ăn

1.1.3 Mì chính sản xuất:

Mô tả: Bột kết tinh trắng không dính vào nhau, rời rạc, không mùi, tan dễ dàng trongnước, tan vừa phải trong cồn MSG vừa có vị ngọt hoặc hơi mặn pH của dung dịchmẫu có tỷ lệ 1/20 giữa 6,7 và 7,2

Chức năng sử dụng trong thực phẩm: tăng vị Umami

Monosodium Glutamate (mì chính) là một loại phụ gia thực phẩm có tác dụng điều vịlàm cho thực phẩm ngon và hấp dẫn hơn.

Mì chính hiện nay được làm từ nguyên liệu thiên nhiên như tinh bột khoai mì và mậtmía đường bằng phương pháp lên men, một quá trình tương tự như sản xuất bia, giấm,nước tương

Các công ty sản xuất mì chính: Ajinomoto, Vedan, Miwon, A – One, Orgsan, Milliket,Thiên Hương

1.2 Tình hình sản xuất mì chính trên thế giới và Việt Nam:

2014 cung cấp khoảng 44% xuất khẩu của mì chính của thế giới Indonesia, cung cấp16% lượng xuất khẩu bột ngọt của thế giới

Nhu cầu về mì chính của thế giới không ngừng tăng Việc sản xuất mì chính theophương pháp thuỷ phân protein lạc, đậu và lúa mì không còn phù hợp nữa Người ta thinhau tìm phương pháp mới: Tổng hợp hoá học, tổng hợp hoá học kết hợp với sinh học

và tổng hợp sinh học nhờ vi sinh vật Phương pháp cuối được thừa nhận có hiệu quảnhất vì ít phiền phức và L-AG thu được không được lẫn D-AG, một chất có hại chosức khoẻ con người

1.2.2 Việt Nam:

Tình hình sản xuất mì chính ở Việt Nam những năm gần đây ít nhiều có biến động mộtphần do nhập khẩu mì chính từ Trung Quốc chiếm phần đa Ngoài ra do lượng nhậplậu sản phẩm mì chính khiến các công ty sản xuất mì chính phải một phen điêu đứng

Chẳng hạn như công ty Vedan: Năm 2015, Công ty Vedan đã nộp đơn đến Cục Quản

lý cạnh tranh (Bộ Công Thương) để đề nghị áp dụng biện pháp tự vệ đối với bột ngọtnhập khẩu Theo Vedan, bột ngọt nhập khẩu có xuất xứ chủ yếu từ Trung Quốc với giánhập khẩu chỉ khoảng 10.000 đồng/kg, giá bán trung bình trên thị trường khoảng30.000 đồng/kg Trong khi đó giá bán của bột ngọt Vedan cũng như các doanh nghiệp(DN) bột ngọt nội địa khoảng 45.000-50.000 đồng/kg

Ngày 10 tháng 3 năm 2016, Bộ Công Thương đã ban hành Quyết định số BCT về việc áp dụng biện pháp tự vệ toàn cầu đối với sản phẩm bột ngọt nhập khẩuvào Việt Nam Trên cơ sở kết luận điều tra chính thức, biện pháp tự vệ toàn cầu được

920/QĐ-áp dụng như sau:

- Áp dụng biện pháp tự vệ toàn cầu với mức thuế tuyệt đối là 4.390.999 đồng/tấnnhằm để tạo điều kiện cho các nhà sản xuất trong nước khắc phục được thiệt hạinghiêm trọng do sự gia tăng đột biến của hàng hoá nhập khẩu gây ra

- Theo quy định tại điều 7.4 về thời hạn áp dụng biện pháp tự vệ của WTO, thời gianbiểu cho việc nới lỏng biện pháp tự vệ đối với sản phẩm bột ngọt nhập khẩu sẽ đượcthực hiện trong vòng 4 năm với mức thuế tuyệt đối áp dụng giảm 10% qua mỗi nămnhằm đảm bảo Ngành sản xuất trong nước có đủ thời gian để khắc phục thiệt hạinghiêm trọng đang gặp phải, theo khung thời gian cụ thể như sau:

- Các tạp chất còn lại không được chứa asen, kim loại và hợp chất chứa Ca

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

 Phương pháp tổng hợp hóa học,

 Phương pháp thủy phân protein,

 Phương pháp lên men,

 Phương pháp kết hợp

1.3.1 Phương pháp tổng hợp hóa học:

Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên các axitglutamic và các aminoaxit khác từ các khí thải của công nghiệp dầu hỏa hay các ngànhkhác

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 các nước có công nghiệp dầu hỏa phát triển và yêu

cầu kĩ thuật cao Tạo hỗn hợp không quay cực D,L-axit glutamic, Việc tách L-axitglutamic ra lại khó khăn làm tăng giá thành sản phẩm

1.3.2 Phương pháp thủy phân protein:

Phương pháp này sử dụng các tác nhân xúc tác là các hóa chất hoặc fecmen để thủyphân một nguồn nguyên liệu protein nào đó (khô đậu, khô lạc…) ra một hỗn hợp cácaminoaxit, từ nay 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 và cơ giới dễ dàng

Nhược điểm:

- Cần sử dụng nguyên liệu giàu protein hiếm và đắt

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

- Hiệu suất thấp đưa đến gía thành cao.

1.3.3 Phương pháp lên men:

Phương pháp này lợi dụng một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra các axitamin từ các nguồn gluxit và đạm vô cơ Sử dụng một số vi sinh vật để lên men như là

Micrococcus glutamicus, Brevi bacterium, Micro bacterium,…nhưng chủ yếu nhất là chủng Corynebacterium glutamicum

Ưu điểm:

- Không sử dụng nguyên liệu protein

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

- Hiệu suất cao, gía thành hạ

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

1.3.4 Phương pháp kết hợp:

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

Phương pháp vi sinh vật học tổng hợp nên axit amin từ các nguồn đạm vô cơ và gluxitmất 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 nay lợi dụng vi sinh vật tiếp tục tạo ra axit amin.Phương pháp này tuy nhanh nhưng yêu cầu kỹ thuật cao, chỉ áp dụng và nghiên cứuchứ ít áp dụng vào công nghiệp sản xuất

2 SẢN XUẤT MÌ CHÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

1.1 Nguồn nguyên liệu:

a Tinh bột khoai mì:

Tinh bột khoai mì được sản xuất trong quá trình chế biến củ khoai mì Có hai loạikhoai mì: khoai mì đắng và khoai mì ngọt khác nhau về hàm lượng tinh bột và xianua.Khoai mì đắng có nhiều tinh bột hơn nhưng đồng thời cũng có nhiều axit xyanhydric,khoảng 200 ÷ 300 mg/kg Khoai mì ngọt có ít axit xianhydric (HCN) và được dùnglàm lương thực, thực phẩm Khoai mì trồng ở các tỉnh phía Bắc chủ yếu là khoai mìngọt và tinh bột thu được không có HCN Thành phần hoá học của tinh bột khoai mìphụ thuộc chủ yếu vào trình độ kĩ thuật chế biến khoai mì

Trong tinh bột khoai mì thường có các thành phần sau: Tinh bột : 83 ÷ 88% ,nước :10,6 ÷ 14,4% ,xenlulose : 0,1 ÷ 0,3% ,đạm : 0,1 ÷ 0,4% , chất khoáng : 0,1 ÷ 0,6% ,chất hoà tan : 0,1 ÷ 1,3%

Tinh bột khoai mì có kích thước xê dịch trong khoảng khá rộng 5 ÷ 40 µm.Cũng nhưcác loại tinh bột khác tinh bột khoai mì gồm các mạch amylopectin và amylose, tỷ lệamylopectin và amylose là 4:1 Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột khoai mì nằm trongkhoảng 60 ÷ 80oC

Phương pháp thu nhận tinh bột:

Trong sản xuất công nghiệp người ta thường sử dụng dung dịch đường glucose thuỷphân từ tinh bột bằng axit hoặc enzyme

Phương pháp thuỷ phân bằng axit:

Có hai loại axit: HCl và H2SO4 Dùng HCl thời gian thuỷ phân ngắn nhưng không táchđược gốc axit ra khỏi dung dịch Dùng H2SO4 thời gian thuỷ phân dài, nhưng có thểtách gốc (SO4)2- ra khỏi dịch đường bằng cách dùng CaC03 trung hoà dịch thuỷ phân

Phương pháp thuỷ phân bằng enzyme:

Hai loại enzyme được dùng nhiều cho quá trình này là amylase và γ-amylase amylase có nhiệm vụ phá huỷ các mối liên kết α-1,4-glucozit của tinh bột tạo ra cácsản phẩm có phân tử lượng lớn như dextrin bậc cao, dextrin bậc thấp, mantotriose vàcuối cùng là maltose γ-amilase có tác dụng thuỷ phân mối liên kết α-1,4 và α-1,6-glucozit bắt đầu từ đầu không khử trên mạch amylose và amylopectin và sản phẩmcuối cùng là glucose

Mỗi enzyme có pH và nhiệt độ thích hợp pH và nhiệt độ tối ưu của mỗi loại enzymephụ thuộc vào nguồn gốc của nó Trong công nghiệp người ta thường kết hợp α-amylase bền nhiệt với γ-amylase của nấm mốc để thuỷ phân tinh bột thành glucose.Dịch đường sản xuất theo phương pháp enzyme có hiệu suất chuyển hoá cao hơnphương pháp axit, không chứa gốc axit và tạp chất có hại, rất thích hợp cho việc sảnxuất glucose tinh thể và cho lên men nhờ vi sinh vật

b Rỉ đường mía:

Rỉ đường mía là phần còn lại của dung dịch đường sau khi đã tách phần đường kínhkết tinh Thành phần chính của rỉ đường là: Đường 62%; Các chất phi đường 10%;Nước 20%

- Nước trong rỉ đường gồm phần lớn ở trạng thái tự do và một số ít ở trạng

thái liên kết dưới dạng hydrate

- Đường trong rỉ đường bao gồm: 25 ÷ 40% sacarose; 15 ÷ 25% đường

khử (glucose và fructose); 3 ÷ 5% đường không lên men được

Ở đây do nhiều lần pha loãng và cô đặc một lượng nhất định sacarose bị biến thànhhợp chất tương tự dextrin do tác dụng của nhiệt Chất này có tính khử nhưng không lênmen được và không có khả năng kết tinh Đường nghịch đảo của rỉ đường bắt nguồn từmía và từ sự thuỷ phân sacarose trong quá trình chế biến đường Sự phân giải sacarosethành glucose và fructose vừa là sự mất mát sacarose vừa là sự yếu kém về chất lượngbởi vì glucose và fructose sẽ biến thành axit hữu cơ và hợp chất màu dưới điều kiệnthích hợp Trong môi trường kiềm, fructose có thể biến thành axit lactic, fufurol,oxymetyl, trioxyglutaric, trioxybutyric, axetic, formic và C02 Đường nghịch đảo còntác dụng với axit amin, peptide bậc thấp của dung dịch đường để tạo nên hợp chất màu.Tốc độ tạo melanoidin phụ thuộc vào pH rỉ đường rất thấp ở pH = 4,9 và rỉ đường rấtcao ở pH = 9

Theo Matubara và cộng sự, rỉ đường mía có tất cả các axit amin như trong rỉ đường củcải Trong quá trình chế biến, lượng đáng kể glutamin và axit glutamic bị biến thànhpyrolidoncacbonic Nếu thuỷ phân bằng axit hoặc kiềm mạnh thì axitpyrolidoncacbonic sẽ biến trở lại thành L-AG

c Chủng vi sinh vật:

Tham gia vào quá trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường sử dụng

là: Corynebacterium Glutamicum, 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 nănglên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra axit glutamic)

Giống vi khuẩn thuần khiết này được lấy từ ống thạch nghiêng tại các cơ sở giữ giống,sau đó được cấy truyền, nhân sinh khối trong môi trường lỏng Khối lượng sinh khốiđuợc nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất đại trà Trước khi nhân, cấy,môi trường lỏng phải được thanh trùng bằng phương pháp Pasteur

Chủng vi khuẩn giống phải có khả năng tạo ra nhiều axit glutamic, tốc độ sinh trưởngphát 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

+ NaOH

Cô đặc, kết tinh,

sấyTinh thể mì

chính

Dd acid glutamic tinh

sạch

Dd mì chính

Bổ sung dinh dưỡng

Trao đổi ionLên men

Môi trường lên menĐường hóaNguyên liệu

1.2.2 Thuyết minh quy trình

Căn cứ vào dây truyền sản xuất ta có thể chia ra bốn công đoạn như sau:

- Công đoạn chuẩn bị dịch lên men

- Công đoạn lên men

- Công đoạn trao đổi ion tách axit glutamic ra khỏi dịch lên men

- Công đoạn trung hòa, tinh chế tạo glutamic natri tinh khiết

2.2.2.1 Chuẩn bị dịch lên men

Mục đích của công đoạn này là tạo điều kiện để thực hiện các phản ứng thủy phân tinhbột thành đường lên men được chủ chủ yếu là đường glucose

Phản ứng sảy ra như sau:

(C6H10O6)n nC6H12O6

Có 3 phương pháp sau đây:

a Phương pháp thủy phân bằng enzyme:

Người ta có thể dùng amylase, amylase của các hạt nảy mầm hay của nấm mốc để thủyphân tinh bột thành đường

Ưu điểm: Không dùng đến hóa chất hay thiết bị chụi axit, chịu áp lực … không độc

hại cho người và thiết bị

Nhược điểm:

• Đường hóa không triệt để tinh bột, mà còn ở dạng trung gian như dextrin làm cho vi khuẩn lên men mì chính không có khả năng sử dụng

• Thời gian dường hóa tương đối dài

• Lượng đường sau khi đường hóa thấp, do đó phải sử dụng thiết bị to, cồng kềnh

b Phương pháp thủy phân bằng H 2 SO 4

Ưu điểm: Sau khi thủy phân việc trung hòa axit dư sau này không phải dùng Na2CO3

hay NaOH mà dùng CaO rẻ tiền hơn, mặt khác sản phẩm của phản ứng trung hòa lại kết tủa làm cho dịch đường trong theo phản ứng:

CaO + H2SO4  CaSO4 + H2O

Nhược điểm: Hiệu suất thủy phân bằng H2SO4 thấp hơn bằng HCl, trong thực tế hay dùng HCl.

c Phương pháp thủy phân bằng HCl

Ưu điểm: cho hiệu suất nhanh thời gian phản ứng ngắn hơn do cường lực xúc tác

mạnh, khi trung hào tạo ra một lượng NaCl trong dung dịch ảnh hưởng tới quá trình nuôi cấy vi khuẩn

Nhược điểm: phải dùng thiết bị chịu axit ở nhiệt độ cao, áp suất cao, khi trung hòa tạo

ra khối lượng muối nhất định

Quá trình thủy phân: cho dung dịch vào nồi áp lực 2 vỏ, dung dịch tinh bột ở trong,

hơi nước ở vỏ ngoài và nâng nhanh nhiệt độ lên 138oC trong khoảng 20p, áp lực 2,6kg/cm2

Trung hòa: Thủy phân xong dung dịch vào thiết bị trung hòa cho 30% NaOH vào để

đạt pH = 4,8 Cho than hoạt tính vào tẩy màu (khoảng 100kg tinh bột cho 0,45kg than).Than tẩy màu và giúp cho quá trình lọc dễ, dung dịch có màu trong sáng

Ép lọc: Tách các phần bã và các chất không hòa tan, được dịch đường glucose

16-18%

2.2.2.2 Lên men:

Đây là khâu có tính quyết định nhất đối với toàn bộ dây chuyền sản xuất Trong côngđoạn này có 3 giai đoạn nhỏ là: nuôi giống cấp I, giống cấp II và lên men lớn Ngòai ra

cón có những công đoạn phụ phục vụ cho quá trình lên men như: dây chuyền lọc khí,

xử lí urê, xử lí dầu khử bọt

Các khâu của quá trình lên men lần lượt được nghiên cứu như sau:

• Giống - chủng: phần giống chủng đã được tuyển chọn ở trên

• Môi trường lên men:

- Môi trường thạch nghiêng: Pepton 1%; Cao thịt bò 1%; 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%; Urê0,5%; 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 2000g; MgSO4 24g; H3PO4 60g; KOH; pH = 9; Nước chấm 300ml; Rỉ đường 600g; Urê 480g; Dầu lạc 60 ml; B1 20 mg

Quá trình nuôi giống được tiến hành theo các bước sau :

Giống gốc  cấy truyền ra ống thạch nghiêng đời 1  cấy chuyền 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 cấp 1: Trong các thiết bị lên men sản xuất có đủ các chất cho quá trình

lên men và hiếu khí môi trường Quá trình lên men cho không khí vào và khuấy trộn,lên men tạo bọt, do đó phải dùng dầu để khử bọt

Urê, dầu đậu, không khí trước khi vào thùng lên men, tất cả que cấy, ống nghiệm, bìnhtam giác đều phải thật sạch sẽ, vô trùng không có bất kỳ gợn vết gì và được thanhtrùng trong nồi áp lực Môi trường đã thanh trùng phải để nguội trong phòng vô trùng.Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ môi trường, dụng cụ dùng que cấy cấy giống từ ống gốcsang ống thạch nghiêng để vào tủ ấm 24 giờ cho khuẩn lạc phát triển, ta được giốngđời I, cấy truyền sang ống thạch nghiêng một lần nữa, ta được giống đời II và đủ lượngcho vào bình tam giác đã có sẵn môi trường đưa đi lên men trên máy lắc 12 giờ đượcgiống cấp I

 Giống cấp 2: