Công nghệ sản xuất bột ngọt

Trung hòa
NaoH,NaH
2
PO
4,
Na
2
HPO4,
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT NGỌT (MÌ CHÍNH)
1. TỔNG QUAN VỀ BỘT NGỌT:
a. Bột ngọt là gì?
-Bột ngọt (hay mì chính) là tên thường gọi của Monosodium Glutamate (viết tắt là
MSG),
-Là muối của axit glutamic, một trong hơn 20 loại axit amin để kiến tạo nên
protein cơ thể.
-Tên thường gọi: Natri glutamat, MSG
-Tên quốc tế và cộng đồng châu Âu: INS 621, EEC 621
b. Cấu tạo :
-Tên hóa học theo IUPAC :
2 – aminopentanedioic acid
2 – aminoglutaric acid
-Tên thương phẩm:Mì chính,
Bột ngọt,
Chất điều vị E621.
2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU:
Trên thế giới hiện nay sử dụng hai phương pháp chủ yếu để sản xuất mì chính là:
phương pháp thủy phân protit và phương pháp lên men. Nhưng do nhận thấy được
những ưu điểm nổi bật của phương pháp lên men nên nhóm đã đi vào nghiên cứu
phương pháp này.
Do vi sinh vật lên men sử dụng nguồn dinh dưỡng chủ yếu là các loại đường, nên
nguyên liệu cho công nghệ lên men phải giàu gluxit như: tinh bột sắn, rỉ đường,

glucose, saccharose.
a.Tinh bột sắn:
Tinh bột sắn được sản xuất trong quá trình chế biến sắn củ.
Thành phần hóa học của tinh bột sắn phụ thuộc chủ yếu vào trình độ kĩ thuật chế
biến. Trong tinh bột sắn thường có các thành phần sau:
Trong thành phần của tinh bột sắn thường chứa tới 83%- 88% tinh bột rất thích
hợp cho sản xuất.
b.Rỉ đường mía:
Rỉ đường mía là thành phần còn lại của dung dịch đường sau khi đã tách phần
đường kính kết tinh. Số lượng và chất lượng của rỉ đường phụ thuộc vào giống
mía, điều kiện trồng trọt, hoàn cảnh địa lý và trình độ kỹ thuật chế biến của nhà
máy đường.
Thành phần chính của rỉ đường là: đường 62%, các chất phi đường 10%, nước
20%.
Đường trong rỉ đường bao gồm 25%- 40% sacaroza, 15%- 25% đường khử
(glucoza và fructoza), 3%- 5% đường không lên men được.
Rỉ đường mía rất giàu các chất sinh trưởng như: a.patotenic. nicotinic, folic, B
1
, B
2
và đặc biệt là biotin.
Có rất nhiều loài vi sinh vật trong rỉ đường mía: có thể phân chúng thành 3 loại: vi
khuẩn, nấm men, nấm mốc. Trong đó vi khuẩn là nguy hiểm hơn cả vì gồm nhiều
giống có khả năng sinh bào tử.
c.Chủng vi sinh vật:
Tham gia vào quá trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường sử
dụng là: Corynebacterium Glutanicum, 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 năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra acid

Glutamic).
Đây là:
• Vi khuẩn gram dương
• Vi khuẩn không sinh bào tử
• Vi khuẩn không thể chuyển động
• Tế bào dạng hình que hoặc hình cầu
• Có khả năng oxy hóa a.glutamic ra
ketoglutarat thấp nhất
• Hoạt tính gluco hydrogenase cao
• Vi khuẩn phát triển trên môi trường cần
Biotin
Chủng vi khuẩn giống phải có khả năng tạo ra nhiều axit glutamic, tốc độ sinh
trưởng phát 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.
d.Các chất phụ gia khác: gồm axit HCl, NaOH, Na
2
CO
3
, Na
2
S, than hoạt tính,
NaCl tinh chế.
3.Các phương pháp sản xuất mì chính:
Hiện nay trên thế giới có 4 phương pháp sản xuất mì chính cơ bản:
Phương pháp tổng hợp hóa học.
Phương pháp thủy phân protit.
Corynebacterium Glutamicum
Phương pháp lên men.
Phương pháp tổng hợp.
a.Phương pháp tổng hợp hóa học:

Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên axit
glutamic và các aminoaxit khác từ khí thải công nghiệp dầu hỏa hay các ngành
khác.
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 những nước có công nghiệp dầu hỏa phát triển và yêu cầu kĩ
thuật cao.
Tạo ra một hỗn hợp không quay cực D,L- axit glutamic, việc tách L- axit glutamic
ra lại rất khó khăn nên làm tăng giá thành sản phẩm. Vì vậy phương pháp này ít
được ứng dụng.
b.Phương pháp thủy phân protit:
Phương pháp này sử dụng các tác nhân xúc tác là các chất hóa học hoặc fecmen để
thủy phân một nguồn nguyên liệu protit nào đó (khô đậu, khô lạc…) ra một hỗn
hợp các aminoaxit, từ đấy 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, cơ giới dễ dàng.
Nhược điểm:
Cần sử dụng nguyên liệu giàu protit hiếm và đắt.
Cần nhiều hóa chất và thiết các thiết bị chống ăn mòn.
Hiệu suất thấp, đưa đến giá thánh cao.
c.Phương pháp lên men:
Phương pháp này lợi dụng một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra các axit
amin từ các nguồn gluxit và đạm vô cơ.
Sử dụng chủng Micrococcus glutamicus, Brevi bacterium hoặc Microbacteriurn
để lên men.
Ưu điểm:
Không sử dụng nguyên protit.
Không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn mòn

Hiệu suất cao, giá thành hạ.
Tạo ra axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao.
Do phương pháp này có nhiều ưu điểm nên hiện nay được ứng dụng rộng rãi trên
thế giới, kể cả ở Việt nam.
d.Phương pháp kết hợp:
Đây là phương pháp kết hợp giữa tổng hợp hóa học và vi sinh vật học.
Phương pháp vi sinh vật tổng hợp nên các 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 đấy lợi dụng vi sinh vật tiếp tục tạo
ra axit amin.
Phương pháp này tuy nhanh nhưng yêu cầu kĩ thuật cao, chỉ áp dụng nghiên cứu
chứ ít áp dụng vào công nghiệp sản xuất.
II.QUY TRÌNH SẢN XUẤT MÌ CHÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
1.Sơ đồ quy trình:
Nước
Thủy phân
Trung hòa
Ép lọc
Lên men
Trao đổi Ion
Tách acid
Glutamic
Acid hóa acid
Glutamic
Tinh bột
Than
hoạt tính
Bả
Nước nóng
và NaOH

Nướ
c
chấm
Dịc
h
thải
Làm lạnh kết tinh
Trung hòa
Cô đặc
Tiếp mầm tinh
thể
Nuôi mầm
Ly tâm
Sấy
Nước lạnh
Nướ
c cái
2.Thuyết minh quy trình:
a.Công đoạn thủy phân tinh bột:
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 đường glucoza.
Phản ứng xảy ra như sau:
(C
6
H
10
O
5
)
n

nC
6
H
12
O
6
Để thực hiện phản ứng trên, người ta có thể tiến hành theo nhiều phương pháp
khác nhau và mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng, đáng chú nhất là 3
phương pháp: phương pháp thủy phân bằng enzyme, phương pháp thủy phân bằng
H
2
SO
4
,

phương pháp thủy phân bằng HCl.
b.Trung hòa:
Khi thủy phân xong đưa dung dịch vào thiết bị trung hòa cho 30% vào để đạt pH =
4,8. Cho than hoạt tính vào tẩy màu, giúp cho quá trình lọc dễ, dung dịch có màu
trong sáng.
nH
2
O
Sàng
Bao gói
Sản
phẩm mì
chính
c.Ép lọc:
Tách các phần bã và các chất không hòa tan, được dịch đường glucoza 16 – 18%.

d.Công đoạn lên men.
Đây là khâu có tính chất quyết định nhất đối với toàn bộ dây chuyền sản xuất.
Trong công đoạn này có 3 giai đoạn nhỏ là: nuôi cấy giống cấp I, nuôi cấy giống
cấp II và lên men lớn. Ngoài ra, còn có những công đoạn phục vụ cho quá trình
lên men như: dây chuyền lọc khí, xử lí ure, xử lí dầu khử bọt.
Các khâu sẽ lần lượt được nghiên cứu theo quy trình sau:
Giống vi
sinh vật
Tạo môi trường
Bảo quản giống
Thuần hóa giống
Lên men cấp I
Lên men cấp II
Xử lý Urê và dầu
phá bọt
Xử lý không khí
Lên men cấp III
- Với công đoạn này, trước tiên giống vi sinh vật sẽ được tuyển chọn một cách kĩ
lưỡng. Tiếp theo, tùy vào cấu trúc tế bào và thành phần hóa học của xác vi khuẩn
mà ta chọn môi trường nuôi cấy thích hợp. Quá trình nuôi giống được tiến hành
như sau:
Giống gốc  cấy truyền ra ống thạch nghiêng đời 1  cấy truyền ra 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 sau nuôi cấy được bảo quản trong môi trường thạch nghiêng với điều kiện
vô trùng, được đem bảo quản lạnh. Sau đó chúng ta tiến hành thuần hóa giống
bằng cách phân ly và pha loãng hoặc chọn lọc để đảm bảo giống dùng trong sản
xuất được khỏe ( giống thuần này được dùng để lên men cấp III ).
Dịch đã

được lên
men
BD trong MTT2, ở 30độ, 48h VN3969 Trong môi trường MT1 ở 30 độ, 48h
- Lên men cấp I, là quá trình lên men cho không khí vào và khuấy trộn, lên men
tạo bọt, do đó phải dùng dầu để khử bọt.
- Lên men cấp II, ta chuẩn bị môi trường và thiết bị như quá trình lên men chính.
- Xử lý Urê và dầu phá bọt: Xử lý Urê, gồm Urê đầu và Urê cuối trong quá trình;
Xử lý dầu phá bọt, do quá trình lên men của vi khuẩn thải ra nhiều CO
2
tạo ra
nhiều bọt, vì vậy cần phải dùng một lượng dầu thích hợp để phá bọt.
- Xử lý không khí, không khí từ khí trời được hút qua một thùng tách bụi sơ bộ,
qua máy nén, qua hệ thống tách bụi, làm nguội, qua bình lọc bông thủy tinh đến
các bình lộc riêng sơ bộ rồi mới vào nơi sử dụng như nồi giống, nồi lên men.
- Lên men cấp III, đây là công đoạn cuối cùng, mang tính chất quyết định cho việc
lên men sản phẩm, mục đích của khâu này là thông qua hoạt động sống của vi
khuẩn trong những điều kiện thích hợp để chuyển hóa đường Glucoza và đạm vô
cơ thành acid Glutamic. Quá trình xảy ra theo 3 giai đoạn: giai doạn đầu, giai đoạn
giữa và giai đoạn cuối. Sau đó, ta lấy mẫu phân tích, xác định các thành phần, nếu
sai số không quá lớn so với các tiêu chuẩn kỉ thuật cho phép thì tiếp giống cấp II
sang và bắt đầu lên men. Cuối cùng, ta dùng khí nén đẩy dịch lên men sang thùng
cao vị để chuẩn bị tiến hành trao đổi ion.
e.Công đoạn trao đổi ion:
Mục đích của công đoạn này là tách lấy acid Glutamic ra khỏi dịch lên men bằng
hạt nhựa Polyetylen sunfuric hay còn gọi là Refin. Quá trình trao đổi nhựa ion
gồm các quá trình sau:
- Với dịch đã được lên men ở công đoạn lên men ta tiến hành pha chế dịch men
bằng cách pha loãng dịch men bằng dịch thải của công đoạn trước hoặc bằng nước
lạnh sao cho dịch men có hàm lượng acid Glutamic khoảng 18-20 g/l, và pH=6-7
(người ta có thể dùng HCl để điều chỉnh độ acid)

-Xử lý hạt nhựa Refin: Hạt nhựa rêfin sau một mẻ trao đổi không còn khả năng
hấp thụ nữa, muốn tiếp tục trao đổi phải qua khâu xử lý tái sinh. Dùng nước sạch
rửa ngược khoảng 1 giờ, dùng thiết bị áp suất chân không, van đóng mở gián đoạn
để sục đảo cho khối nhựa được tơi, đều, rửa cho tới khi pH = 8 ÷ 9 thì thôi (trước
Pha chế dịch men
Dịch lên
men
Xử lý hạt nhựa
Refin
Trao đổi Ion
Acid
Glutamic và
dịch thải
Dịch thải
hoặc nước
Acid HCl
Nước
Dịc
h
rò
khi rửa cho pH =12 ÷ 13), xả bỏ hết lớp nước bẩn ở trên, sau đó tiếp tục cho nước
vào rửa xuôi cho đến khi pH = 7 thì thôi và tiến hành tái sinh.
Tái sinh: Dùng axit thu hồi cho chảy ngược 15 ÷ 20 phút sau đó mới cho axit mới
pha, giữ cho tốc độ vào và ra ngang nhau để cho mặt nước có chiều cao cố định tới
khi dịch ra có pH = 2 ÷ 2,5 thì ngừng cho HCl.
Rửa tái sinh: mở van đáy thu hồi lấy axit cho tái sinh lần sau rồi mới dùng nước
lạnh rửa xuôi cho tới khi pH = 3 thì ngừng cho nước và có thể tiến hành trao đổi.
Thời gian kéo dài 40 ÷ 60 phút.
-Trao đổi ion, sau khi hạt refin được tái sinh, rữa tái sinh và dùng chân không
đóng mở ngắt quảng làm cho hạt nhựa được tơi, xốp để cho ổn định rồi cho dich

vào trao đổi ngược, lưu tốc vừa phải, khống chế trong khoảng 80 phút trao đổi hết
một mẻ là vừa. Công đoạn này gồm:
Rửa trao đổi: Sau khi trao đổi hết để cho refin lắng xuống tự nhiên, xã bỏ lớp dịch
bẩn trên bề mặt, đảo trộng hạt nhựa rồi cho nước vào rữa ngược cho tới khi sạch là
thôi.
Giữ nhiệt: Sau khi rữa sạch thì ngừng cho nước lạnh, cho nước nóng vào để gia
nhiệt hạt nhựa. Gia nhiệt cho tới khi nước thải đạt 48% thì thôi và cho NaOH 5%
vào để tách.
Công đoạn này chịu ảnh hưởng cua: pH, tốc đọ trao đổi, hàm lượng AG dịch men
tới hiệu suất thu hồi AG, và xác vi khuẩn.
f.Tách acid Glutamic:
Khi dịch đạt 45
0
C thì ngừng cho nước nóng và bắt đầu cho NaOH 5% cũng đã
được gia nhiệt đến 60
0
C vào để tách axit glutamic, lúc này dịch thải ra vẫn dược
thu hồi để pha sẵn mẻ sau đồng thời phải liên lục kiểm tra pH và độ Baumé. Khi
kết thúc, phần còn lại được thu hồi làm nước chấm.
g.Acid hóa acid Glutamic:
Toàn bộ dd axit glutamic thu được cho vào thùng kết tinh, cho cánh khuấy hoạt
động liên tục để ngăn axit glutamic kết tinh quá sớm, tinh thể nhỏ, hiệu xuất thấp.
Cho HCl 31% vào và tạo điểm đẳng điện đến pH= 2.9-3.2 thì thôi và mở nước
lạnh.
h.Làm lạnh kết tinh:
Dịch acid Glutamic sau khi đã đưa về điểm đẳng điện thì cho nước vào vỏ thùng
kết tinh để giảm dần nhiệt độ, trong khi đó cánh khuấy tiếp tục hoạt dộng làm cho
axit glutamic kết tinh to tơi và xốp. Tám giờ sau thì ngừng khuấy nhưng vẫn tiếp
tục giảm dần nhiệt độ đến nhiệt độ không khí. Sau ít nhất 48 giờ kết thúc quá trình
làm lạnh kết tinh.

Ở đây, dung dịch axit glutamic chia làm 2 pha rõ rệt
+Pha rắn: axit glutamic kết tinh lắng xuống dưới
+Pha lỏng: gồm nước và một ít axit glutamic không kết tinh hòa tan vào ta gọi đó
là nước cái.
Đưa nước cáiđi trao đổi lại, phần kết tinh đưa đi ly tâm ta được acid Glutamic ẩm.
i. Trung hòa
Nhằm chuyển axit glutamic thành glutamat natri
C
5
H
9
NO
4
+ Na
2
CO
3
= C
5
H
8
NO
4
Na + CO
2
+ H
2
O
Đồng thời còn có các phản ứng khử sắt và tẩy màu
Để phản ứng trung hòa cũng như khử sắt đạt kết quả tốt nhất, nên thực hiện phản

ứng trung hòa ở nhiệt độ 50-60
0
C không để nhiệt độ cao hoặc thấp quá, phản ứng
khử sắt tiến hành ở 60-70
0
C và pH 5-5.5.
Trung hòa 1: cho nước vào thùng trung hòa,gia nhiệt ở 70
0
C cho cánh khuấy hoạt
dộng rồi từ từ vừa cho axit glutamic vừa cho Na
2
CO
3
cho đến pH = 5-5.5, cho than
hoạt tính vào để tẩy mầu, cho Na
2
S khử sắt. Sau đó cho Na
2
CO
3
vào để trung hòa
và tạo glutamat natri đến pH= 6.5-6.8 rồi đi ép lọc lần 1.
Trung hòa 2: nhằm tẩy màu dịch ép lọc sau trung hòa 1
Sau khi ép lọc lấn 1 dịch được bơm lên thùng trung hòa 2 được gia nhiệt 50-60
0
C
rồi cho than hoạt tính vào khuấy đều đồng thời cũng kiểm tra quá lượng Na
2
S nếu
còn Fe

2+
thì tiếp tục cho Na
2
S khử cho hết, lọc màu thấy trắng, trong suốt thì ép lọc
lần 2 được dung dịch glutamat natri đem đi cô đặc.
k. Cô đặc :
Cho dịch trung hòa có nồng độ 20 ÷ 210Be vào nồi cô đặc, cho khoảng 80% tổng
lượng dịch, cô ở nhiệt độ 700C chân không 600 mmHg, áp suất hơi ≤ 1 kg/cm2 .
l. Tiếp mầm tinh thể :
khi dịch đã đạt đến nồng độ 31,5 ÷ 320Be (phải đo chính xác) thì cho cánh khuấy
nồi cô đặc hoạt động và dùng áp lực chân không hút mầm tinh thể vào. Mầm là mì
chính tinh thể sàng lấy ở mẻ trước loại hạt nhỏ đều, lượng mầm tiếp vào khoảng
7% so với tổng lượng mì chính đưa vào cô.
m. Nuôi mầm :
Sau khi tiếp mầm, số dịch 20% còn lại pha loãng ≈120Be, gia nhiệt lên 600C rồi
bổ sung liên tục vào nồi cô đặc sao cho lượng bổ sung cân bằng với lượng bốc hơi
của nồi. Lúc này mầm tinh thể lớn dần nhưng phải chú ý quan sát, nếu thấy xuất
hiện các tinh thể nhỏ thì phải tiếp nước ngưng tụ đã gia nhiệt 600C vào phá đi rồi
lại tiếp tục cô cho đến khi thấy mầm tinh thể đã lớn thành hạt mì chính tinh thể
như ý thì ngừng cô và khẩn trương cho xuống ly tâm.
n. Ly tâm :
Khi ly tâm phải dùng một ít nước ấm, sạch, tia nhẹ vào khối mì chính để hòa tan
những hạt kết tinh nhỏ bám ngoài tinh thể, làm cho tinh thể được sáng, bóng. Qua
ly tâm ta được mì chính tinh thể và nước cái. Mì chính tinh thể được đưa đi sấy
còn nước cái pha vào cô với mẻ sau.
o. Sấy mì chính :
Mì chính hút ẩm rất nhanh nên sau khi ly tâm ta phải xử lý ngay, bằng cách đưa
vào sấy trong vòng 2 giờ, ở nhiệt độ < 80
o
C và độ ẩm < 0,5%, cứ 30 phút đảo trộn

một lần.
p. Sàng mì chính :
Qua công đoạn này nhằm giúp ta phân loại mì chính vì tinh thể mì chính lúc này
có nhiều kích cỡ khác nhau. Thực hiện trên các loại sàng để phân loại:
Loại trên sàng12 lỗ là loại vón cục hoặc quá to, có thể hòa ra
nước đưa vào cô mẻ sau.
Loại trên và dưới sàng 24 lỗ, trên và dưới sàng 36 lỗ đều là chính
phẩm.
Loại dưới sàng 36 lỗ dùng làm mầm tinh thể cho mẻ sau.
q. Bao gói:
Sau quá trình sàng phân loại ta thu được sản phẩm theo yêu cầu, sau đó đem cân
và đóng gói. Kết thúc qui trình sản phẩm được hoàn tất, nhập kho và bán ra thị
trường.