Công nghệ sản xuất mì chính 02

Công nghệ sản xuất mì chính

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

MỲ CHÍNH

Người thực hiện : Phan Chí Hiếu

TOÅNG QUAN VEÀ

MYØ CHÍNH

PHAÀN 1

I) KHÁI QUÁT VỀ MÌ CHÍNH

I) KHÁI NIỆM

Mì chính hay còn được gọi là bột ngọt glutamate là một hợp chất muối natri của axit glutamic, là chất điều vị có giá trị trong công nghiệp thực

phẩm , được sử dụng trong các món ăn

Công thức mì chính

VAI TRÒ CỦA MÌ CHÍNH

TRONG ĐỜI SỐNG

- Vai trò trong quá trình trao đổi chất cơ thể

- Tổng hợp nên các amino axit : leucine, cystein,prolin…

- Chữa 1 số bệng trong y học: suy nhược thần kinh nặng,mỏi mệt , mất trí nhớ, các bệnh tim…

- N-acetylglutamate là chất hoạt động bề mặt sử dụng trong công nghiệp mĩ phẫm, xà phòng và dầu gội đầu

- Acetylglutamate dùng trong xử lý nước biển ô nhiểm do dầu hoả và dầu thực vật gây nên

- Glutamat tự nhiên có trong thực phẩm và glutamate có nguồn gốc từ mì chính đều giống nhau

Mì chính là chất điều vị trong chế biến thực phẩm, làm gia vị cho các món ăn , có hương vị gần giống với vị thịt thường

được sử dụng trong các món ăn người châu á

III)Tình hình sản xuất mì chính

trên thế giới

Ngày nay sản xuất mì chính hòan tòan theo

phương pháp lên men

Sản lượng mì chính của thế giới cũng tăng

Năm 1965 109.000 tấnNăm 1985 370.000 tấnNăm 1989 613.330 tấn

Sản lượng mì chính Nhật tăng lên nhanh chóng

Năm 1961 15.000 tấnNăm 1966 67.000 tấnNăm 1967 72.000 tấn

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT MÌ CHÍNH

Phần 2

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

Phương pháp tổng hợp hóa họcPhương pháp thủy phân protitPhương pháp lên men

Phương pháp kết hợp

1) Phương pháp tổng hợp hóa học

 Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp

hóa học để tổng hợp nên các a.glutamic và các

aminoaxit khác từ các khí thải của công nghiệp dầu

hỏa hay các ngành khác

L-2) Phương pháp thủy phân protit:

-Sửû dụng các hóa chất hoặc enzyme để thủy phân một nguồn nguyên liệu protit nào đó( khô đậu, khô lạc…) ra một hỗn hợp các aminoaxit, từ đó tách các axit glutamic ra và sản xuất mì chính

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

3) Phương pháp lên men

Sử dụng một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra các axit amin từ các nguồn gluxit và đạm vô

cơ như Micrococcus glutamicus, Brevi bacterium

Ưu điểm

Không sử dụng nguyên liệu protit 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

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 gluxit mất 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 cứu chứ ít áp dụng vào công nghiệp sản xuất

SẢN XUẤT MÌ CHÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP

LÊN MEN

Phần 3

A) Các quá trình chuẩn bị

1) Nguyên liệu

2) Tuyển chọn giống VSV:

3) Các thành phần hoá học của nguyên

liệu ảnh hưởng đến quá trình sản xuất

4) Các yếu tố điều hoà quá trình lên men: 5) Cơ sở khoa học của việc hình thành l-AG:

 Do vi sinh vật lên men sử dụng nguồn dinh dưỡng chủ yếu là các loại đường , nên

nguyên liệu cho CN lên men phải giàu

gluxit như: tinh bột sắn, rỉ đường, glucose, saccharose Gồm có 2 loại :

1) Nguyên liệu

a)Tinh bột sắn:

b) Rỉ dường mía

Tinh bột sắn, rỉ đừơng

Các chất phi đường 10% Nước 20%

 Nguồn cacbon:

 Nguồn Nitơ

 Nguồn muối vô cơ khác:

 Aûnh hưởng của pH:

 Aûnh hưởng của nhiệt độ

 Aûnh hưởng của hệ thống thông gió và

khuấy

 Aûnh hưởng của thực khuẩn thể

 Aûnh hưởng của dầu phá bọt

3) Các thành phần hoá học của

nguyên liệu ảnh hưởng đến quá trình

sản xuất

a) Nguồn cacbon:

Đường glucose thuỷ phân từ tinh bột

Xenlulose thuỷ phân bằng acid hoặc kiềm

 Rỉ đường mía

 Rỉ dường củ cải

Nồng độ C ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất sinh tổng hợp L-AG của giống Nồng độ đường cho vào thích hợp từ 10 -> 21% Nếu vượt giới hạn nồng độ đường cho vào càng cao thì hiệu suất lên men càng thấp

Bảng 1: sự tạo thành a.glutamic phụ thuộc vào nguồn C khác nhau:

0 0

0 Rafinose

0 0

0 Sacbit

0 0

0 Inozit

0 0

0 Dunxit

0.7 0.8

0 Tinh bột hoà tan

11 7

6 Glyxerin

0.2 6.3

2.7 Mannit

1 1.2

1.4 Maltose

0.4 0.3

Arabinose

1.2 1.4

0.3 Galactose

1.4 2.6

2.3 Lactose

1 1.6

1.4 Saccharose

1.3 1.7

1.5 Fructose

2.7 3.8

3.2 Glucose

240 144

72

Thời gian nuôi cấy (giờ) Nguồn cacbon

b) Nguồn Nitơ

chiếm tới 9,5% trọng lượng phân tử axit glutamic.

 Chủ yếu là các loại muối chứa NH4+ như : NH4CL; (NH4)2SO4 ;NH4H2SO4 ; (NH4)2HPO4 ;NH4OH hay khí NH3 hoặc ure làm nguồn cung cấp nitơ

c) Nguồn muối vô cơ khác:

,làm tăng hoạt lực photphoryl hóa hiếu khí,tăng sự đống hóa axit axetat ,tăng hiệu suất lên men

 Các ion cần thiết : K+ ; Mg+2 ; Fe+2 ; Mn+2 ;

PO4-3 ; SO4-2 ; Cu+2

Bảng 2:sự tạo thành L-AG phụ thuộc nguồn Nitơ

0.6 0.7

NH 4 NO 3

11 7

0.6 urê

0.5

-6 Oxalat amoni

3 3.4

2.7 Tactrat amoni

3.1 3.5

4.2 Axetat amoni

5.3 5.3

4.3 Citrate amoni

1.6 1.8

1.5 (NH 4 ) 2 CO 3

1.1 1.4

1.6 (NH 4 ) 3 PO 4

0.2

-0.8 (NH 4 ) 2 HPO 4

1.8 1.2

1

240 144

72 Thời gian nuôi cấy (giờ) Nguồn Nitơ

d) Aûnh hưởng của pH:

 pH tối ưu cho sinh trưởng và tạo L-AG của các vi khuẩn sinh L-AG là trung tính hay hơi kiềm , tốt nhất là từ 6 -> 8

 Để tránh tình trạng tụt giảm pH do quá trình lên men gây ra ( do tạo thành nhiều axit

glutamic) , người ta thường bổ sung các loại hợp chất của NH+4 như urê dưới dạng khí

hoặc nước vào lên men

e) Aûnh hưởng của nhiệt độ

 Đa số vi khuẩn sinh L-AG sinh trưởng và tạo

L-AG tốt ở 30-350C,số ít ở 35-370C ,cá biệt ở

41-430C Khi tiến hành quá trình nuôi dưỡng

chính ở 37 o C và nuôi dưỡng phụ ở 30oC thì hiệu suất chuyễn hoá là 15% và kéo theo sự chuyển hoá của a.lactic -> ảnh huởng đến

lượng L-AG tạo ra

Aûnh hưởng của hệ thống thông gió

và khuấy.

Mục đích của việc thông gió và khuấy là:

 -Duy trì nồng độ oxy hòa tan ở mức trên giá trị tới hạn

 -Khống chế nồng độ CO2 ảnh hưởng tới sinh trưởng và tích lũy L-AG của các vi khuẩn.

Aûnh hưởng của dầu phá bọt

 Do khuấy trộn, sục khí và lên men thải CO2 ra nên tạo bọt khá nhiều, chúng làm giảm trao đổi chất trong quá trình lên men và làm giảm hiệu suất sử dụng thiết bị Do đó, phá bọt có tác dụng tốt cho quá trình lên men

Aûnh hưởng của thực khuẩn thể

 Thực khuẩn thể là kẻ thù không đội trời

chung với các vi khuẩn

 Các thực khuẩn thể có khả năng đột biến chuỗi luôn biến đổi để thích nghi

 Với vi khuẩn chủ mới ra đời

 Thực khuẩn thể gây nguy hại cho vi khuẩn lên men,gây cản trở trong sản xuất

d) Các yếu tố điều hoà quá trình lên men:

Biotin

Các chất kháng biotin: penicillin

Biotin

 Biotin : là vitamin H thuộc nhóm những vitamin tan trong nước Biotin có vai trò kích thích cho vi sinh vật phát triển sinh trưởng nhanh hơn từ đó rút ngắn được thời gian nuôi cấy và chi phí sản xuất.

 Sự hấp thụ biotin của tế bào

 Tác dụng của biotin :

6.88 7.9

7 4

10

6.864 9.4

8.3 6.2

9

6.56 10.1

10 6.4

8

6.456 14.6

13.0 6.4

7

6.08 17.2

13.2 6.6

6

6.52 20.3

17.4 10.1

5

6.440 20.5

17.6 11.5

4

6.004 20.4

17.5 12

3

6.680 20.3

15.3 10.8

2

1.568 13.8

11.6 6.5

1

1.504 13.6

9.8 6.2

Kiểm tra không có

biotin

(5) (4)

(3) (2)

Aminoacid tạo thành trong dung dịch lên men(mg/ml)

Biotin(g/l)

Các Chất Kháng Biotin

 Penicillin G: dư thừa biotin thì VK chỉ tăng số lượng tế

bào không sản sinh ra được A.glutamic.

 Đặc tính của penicilin : ức chế quá trình tổng hợp màng làm cho màng phát triển không trọn vẹn, do vậy màng

phát triển không trọn vẹn -> l-AG dễ thấm ra môi trường ngoại bào hơn.

 Các chất có tác dụng tương tự penicilin: Các chất kháng

sinh :cephalosporin, novobioxyn, tetracylin,

clotetraxylin…., Nhiều lọai rượu : isobutanol, resorcinol, na-propionat và pentachlorophenol cũng có họat lực

tương tự PG , các chất hoạt động bế mặt….

5) Cơ sở khoa học của việc hình thành l-AG

Từ glucose Từ axetat Từ benzoat Từ alkan: n-dodecan, n-tetradecan

Trong đó VSV tạo l-AG từ glucose chiếm đa số

Vi sinh vật lên men phân

giải Glucose

 Nhóm VSV này chiếm số lượng khá đông đảo

 nguồn glucose sử dụng cho lên men cũng tương đối dễ kiếm, rẻ tiền như : tinh bột, rỉ đường mía

 nhóm VSV chuyển hoá glucose theo 2 con

đường HMP (hesose-monophosphate) và EMP ( embden-Mayerhof-Partnas)

 Tuy nhiên con đường EMP được chúng ưa

chuộng hơn

Hình 1:Sơ đồ

chu trình EMP:

Hình 2:Sơ đồ

chu trình HMP

Chu trình

TCA

Hình 4:Sơ đồ tạo ra Acid glutamic

Acetyl-CoA

Acid citric acid oxaloacetic

a.cis-aconitic acid lactic

a.isocitric acid fumaric

CO 2

5.1) ) Sản phẩm chính

glucose hay axetat và NH3 được diễn ra như sau:

5.2) Sản phẩm phụ

và aspartic

Phần 4

sản xúât theo phương

pháp lên men

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

1.công đoạn thủy phân tinh bột

2.công đoạn lên men

3.công đoạn trao đổi ion tách axit

glutamic ra khỏi dịch lên men

4.công đoạn trung hòa, tinh chế tạo glutamic natri tinh khiết

H2O

Thuỷ phân Trung hoà Eùp lọc Sát trùng

Bã

Làm lạnh

HCl

H 2 SO 4 Enzyme

Pha chế dịch sau lên men

Nhựa resin trao

đổi trước

Tái chế nhựa

Trao đổi ion Tách acid glutamic

Làm lạnh kết tinh

Trung hoà 1ø Trung hoà 2ø

Tẩy màu, lọc Bã than

Ly tâm

Mì chính

Sấy Sàng Sàng

Bao gói Bảo quản

Nước cái

Cô lại với mẻ sau

1 )Công đoạn thủy phân

•phương pháp thủy phân bằng enzim

phương pháp thủy phân bằng H2SO4

Phương pháp thủy phân bằng HCL

Trung hòa :cho Na2CO3 vào để đạt pH=4.8

Sau đó người ta tiến hành 2 quá trình sau

Eùp lọc:Tách các phần bã vá các chất không hòa tan, được dịch đường glucoza 16-18%

2) Công đoạn lên men

3) Các quá trình xảy ra

khuẩn lớn lên và bắt đầu sinh sản, phân chia

thêm Lượng axit glutamic tạo thành lại hoà tan vào các môi trường làm cho pH môi trường

giảmCO2bay ra nhiều, bọt tăng ào ạt.

hiện đều giảm dần cho đến khi hàm lượng đường

chỉ còn <=1% thì lên men kết thúc

4) Công đoạn trao đổi ion

 Nguyên tác của công đoạn này là sử

dụng hạt nhựa polyetilen sunfuric (R-SO3)(rezin) để hấp phụ L-AG sau đó tách L-AG ra

 Pha chế dịch lên men:

 Xử lý hạt nhựa rezin

 Trao đổi ion:

 Tách axit glutamic

Pha chế dịch sau lên men

diều kiện thích hợp cho quá trình trao đổi ion Dịch lên men sau khi được pha loãng thường có pH = 6 -> 7, Để tăng khả năng hấp phụ phải dùng HCl điều chỉnh pH dịch lên men xuống 5 -> 5.5

Xử lý hạt nhựa resin

 Nhựa rezin sau 1 mẻ trao đổi không còn khả năng hấp phụ nữa vì vậy phải xử lý Quá trình xử lý gồm 3 giai

đoạn:

 Rửa bằng nước sạch: tẩy hết chất bẩn, pH đạt 7

 Tái sinh: rửa bằng HCl cho đến khi đạt pH = 2 -> 2,5

 Rửa lại bằng nước : mở van thu hồi acid, kết thúc pH = 3

Trao đổi ion

Quá trình hấp phụ :

R’-SO3H+ + NH3ROO- -> R’SO3NH3RCOOH

Qúa trình tách ( nhả hấp phụ)

R’SO3NH3RCOOH +NaOH -> R’SO3Na + NH2RCOOH + H2O

Tách acid glutamate

5) Tinh chế và hoàn thành phẩm axit glutamic

 Axit hoá axit glutamic

 Làm lạnh kết tinh

 Trung hoà kết tinh

 cô đặc kết tinh

 sấy mì chính

 Phân loại và bao gói

Axit hoá axit glutamic

 Toàn bộ axit glutamic thu được ở trên đưa về thùng kết tinh Cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa axit glutamic kết tủa quá

sớm , tinh thể nhỏ và hiệu suất thấp Cho HCl 31% vào để tạo điểm đẳng điện ở pH 2,9 -> 3,2 thì thôi và bắt đầu làm lạnh

Làm lạnh kết tinh

nước lạnh vào vỏ thùng và làm lạnh nhằm làm tăng độ quá bão hoà của dung dịch tạo cho kết tinh axit

glutamic được tốt Trong quá trình này cánh khúây

hoạt động liên tục làm cho axit glutamic kết tinh to,

xốp và tơi, 8 giờ sau thì ngừng khuấy nhung vẫn tiếp tục giảm dần nhiệt độ đến môi trường ( tốtnhất là giảm đến và giữ ở 120 C -> sau ít nhất 48 giờ thì quá trình kết tinh kết thúc Lúc này trong hỗn hợp có 2 pha:

tinhhoà tan vào ta gọi đó là nước cái

tâm ta được axit glutamic ẩm

Trung hoà kết tinh

 Kết hợp quá trình này là các phản ứng khử sắt và tấy mùi

Quá trình gồm 2 lần trung hoà

cô đặc kết tinh

 Cô đặc :

 Nuôi mầm :sau khi tiếp mầm số dịch còn lại

( 20%) pha loãng 120 be , gia nhiệt đến 600C rồi bổ sung liên tục vào nồi cô đặc sao cho

lương bổ sung cân bằng với lượng nước bay

hơi Lúc này mầm tinh thể lớn dần nhưng phải chú ý , nếu thy xuất hiện các mầm tinh thể nhỏ thì phải tiếp nước ngưng tụ ở 6o0C vào Khi

thấy cac mầm tinh thể lớn thành hạt mỳ chính như mong muốn thì ngừng cô đặc và đưa ngay xuống ly tâm

 Ly tâm : thu nhận mì chính

Sấy mì chính

 Mỳ chính sau khi được ly tâm được tãi ra khay và đưa đi

sấy Bề dày lớp mỳ chính trong khay là 2 -> 3 cm, nhiệt độ không khí sấy t<= 800C, cứ 30 phút ta đảo trộn 1 lần khi độ ẩm mỳ chính còn lại W <=0,5 % thì kết thúc quá trình sấy Thường thì sấy mất khoảng 2 h.

Phân loại và bao gói

đươc và cô mẻ sau.

phẩm

Tài liệu tham khảo

1)GS – PTS Nguyễn Thị Hiền

Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm

lên men cổ truyền

Nhà xuất bản KHKT

2)