Qui trình sản xuất bột ngọt bởi vi khuẩn Corynebacterium Glutamicum

LÊN MEN SẢN XUẤT ACID GLUTAMIC


Hiện nay có 4 phương pháp SX bột ngọt trên thế giới


MSG dù được sản xuất bằng phương pháp
nào cũng thường tuân theo một số tiêu
chuẩn
sau:
Tinh thể MSG chứa không ít hơn 99% MSG
tinh khiết;
Độ ẩm (trừ nước kết tinh) không được cao
hơn 0,5%;
Thành phần NaCl không được quá 0,5%;
Các tạp chất còn lại không chứa Asen, kim
loại và hợp chất Canxi.


Phương pháp tổng hợp hoá học.
Phương pháp này ứng dụng các phản ứng
tổng hợp hoá học để tổng hợp nên acid
glutamic và các amino acid khác từ các khí
thải của công nghiệp dầu hoả 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 hoả.

Phương pháp kết hợp.
Đây là phương pháp kết hợp giữa tổng hợp hoá
học và vi sinh vật học.
Phương pháp vi sinh vật tổng hợp nên acid amin từ
các nguồn đạm vô cơ và glucid mất nhiều thời
gian, do đó người ta lợi dụng các phản ứng tổng
hợp tạo ra những chất có cấu tạo gần giống acid
amin, từ đấy lợi dụng vi sinh vật tiếp tục tạo ra
acid amin.


Phương pháp lên men.
Nguyên liệu → Acid glutamic

→

Mì chính.

Phương pháp này lợi dụng một số vi sinh vật có
khả năng sinh tổng hợp ra các acid amin từ các
nguồn glucid và đạm vô cơ.
Phương pháp này có nhiều triển vọng phát triển ở
khắp các nước, nó tạo ra được nhiều loại amino
acid như: acid glutamic, lizin, valin, alanin,
phenylalanine, triptophan, methionin,…
PHƯƠNG PHÁP HOÀN TOÀN ĐƯỢC THẾ GIỚI SỬ DỤNG
LÀ PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

Phương pháp lên men.
Phương pháp lên men có nguồn gốc từ
Nhật Bản, năm 1956 khi mà Shukuo và
Kinoshita sử dụng chủng Micrococcus
glutamicus sản xuất glutamate từ môi
trường có chứa glucoza và ammoniac.
Sau đó một số loài vi sinh vật cũng được
sử dụng như Brevi Bacterium và
Microbacterium.


Nguyên liệu

Rỉ đường

Khoai mì


Chủng vi sinh:

Corynebacterium Glutanicum

Corynebacterium Glutamicum


Chủng vi sinh:
Tất cả các loài vi sinh vật này đều có một số đặc điểm
sau:
Hình dạng tế bào từ hình cầu đến hình que ngắn;
Vi khuẩn Gram(+);

Hô hấp hiếu khí;
Không tạo bào tử;
Không chuyển động được, không có tiên mao;
Biotin là yếu tố cần thiết cho sinh trưởng và phát
triển;
Tích tụ một lượng lớn glutamic từ hydrat cacbon
và NH4+ trong môi trường có sục không khí.


Kỹ thuật sản xuất axit glutamic:
Axit glutamic sản xuất bằng phương pháp
lên men vi khuẩn, với nguyên liệu là đường,
mật rỉ. Quá trình này được xúc tác nhờ hệ
enzym có sẵn trong vi khuẩn, chuyển hóa
qua nhiều giai đoạn trung gian với nhiều
phản ứng khác nhau tạo ra nhiều sản phẩm
phụ, và cuối cùng là sản phẩm axit glutamic.


Chu trình crep


Bản chất của quá trình hình thành glutamate natri
từ quá trình lên men

Đi vào
Chu trình crep

α - cetoglutarat
Sản sinh

axit glutamic

Glutamate natri(mì chính)


Minh hoạ


Để sản xuất mì chính từ axit glutamic bằng
phương pháp lên men, quy trình công nghệ
được triển khai theo các giai đoạn sau:
Chuẩn bị dịch lên men:
Môi trường lên men được chuẩn bị sẵn từ các
nguyên liệu đường hoặc tinh bột được thanh trùng
kỹ trước khi cấy vi khuẩn lên men glutamic vào.
Giai đoạn lên men:
Dung dịch nhân sinh khối vi khuẩn, dung dịch lên
men được chuyển vào các dụng cụ, thiết bị lên
men, sau đó cho corynebacterium glutamicum vào,
cho lên men trong điều kiện thoáng khí, giữ ở nhiệt
độ 32 – 370C trong thời gian 38 – 40 giờ.


Bột
H2O

THỦY PHÂN
TRUNG HÒA
ÉP

SÁT TRÙNG

LÀM LẠNH

HCl
H2SO4
Enzyme
Bã


Tuyển chọn VSV

Giống cấp 1

LÊN MEN

Giống cấp 2
Biotin
Penicillin G
Giống cấp 3


Nhựa resin trao
đổi nước

PHA CHẾ DỊCH SAU LÊN MEN
TRAO ĐỔI ION

Tái chế nhựa

TÁCH ACID GLUTAMIC

LÀM LẠNH KẾT TINH


TRUNG HÒA 1

Trung hòa
mẻ sau

Na2S

TRUNG HÒA 2
Than hoạt
tính

TẨY MÀU, LỌC

CÔ ĐẶC, KẾT TINH

Bã than


LY TÂM
BỘT NGỌT

Nước cái

SẤY
SÀNG

Cô lại với mẻ sau

SÀNG
BAO GÓI

BẢO QUẢN


Tinh sạch acid glutamic:

Kết thúc quá trình lên men, acid glutamic
được tạo thành cùng với một số tạp chất
khác, do đó cần phải tinh chế các tạp chất
này ra khỏi dung dịch chứa acid glutamic.
Phương pháp thường dùng là nhựa trao đổi
rezin. Nhựa trao đổi rezin có hai loại: rezin
dương tính (mang tính acid) và rezin âm tính
(mang tính kiềm).


Quá trình:
Dịch lên men có chứa acid glutamic và tạp
chất cho chảy qua cột nhựa (có chứa rezin)
từ dưới lên với tốc độ 150 – 180 lít/ phút,
thời gian chảy qua cột là 150 – 180 phút.
Song song, người ta cho dòng nước chảy qua
cột cùng chiều với dung dịch lên men để rửa
các vi khuẩn bám vào bề mặt rezin. Giữ
nhiệt độ trong cột trao đổi ion là 60 – 650C.

Sau khi kết thúc quá trình trao đổi ion, dùng
NaOH 4 – 5% để tách acid glutamic ra khỏi
cột (tốc độ chảy NaOH là 5 – 6m/ giờ, lưu
lượng 100lít/ phút).


Quá trình:

Người ta có thể sử dụng than hoạt tính để
khử màu. Acid glutamic được thu bằng cách
điều chỉnh pH=3,2 rồi cô đặc dung dịch và
giảm nhiệt độ xuống 40 – 150C sẽ thu được
tinh thể acid glutamic với lượng 77 – 88%
hoặc cao hơn.


Sự tạo thành mì chính:
Mì chính là muối natri của axit glutamic, gọi
là glutamat natri. Dùng NaOH 40 – 50% để
trung hòa dung dịch axit glutamic đến pH =
6,8, sau đó đem lọc, cô đặc, và kết tinh
bằng phương pháp sấy chân không ở nhiệt
độ thấp sẽ thu được tinh thể mì chính màu
trắng. Độ tinh khiết của mì chính có thể đạt
99 – 99,6% monoglutamat natri.


Ưu điểm chính của phương pháp lên men:
Không sử dụng nguyên liệu protit;
Không cần sử dụng nhiều hoá chất và thiết

bị chịu ăn mòn;
Hiệu suất cao, giá thành hạ;
Tạo ra acid glutamic dạng L, có hoạt tính
sinh học cao.