ĐỒ án tốt NGHIỆP acid glutamic

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC

Trang 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
Acid amin là một thành phần cần thiết cho cơ thể. Thiếu một số acid amin là
nguyên nhân gây nên bệnh tật hay suy giảm sức khỏe. Trong đó, acid glutamic là
một loại acid amin quan trọng, tham gia vào việc cấu tạo nên protein của cơ thể.
Trong 20 loại acid amin trong cơ thể thì acid glutamic thuộc loại acid amin thay
thế, nghĩa là cơ thể có thể tổng hợp được. Ở điều kiện bình thường, cơ thể không
cần acid amin cung cấp từ bên ngoài, mà ngày nay chúng được dùng chủ yếu trong
việc sản xuất chất điều vị.
Acid glutamic được tìm thấy đầu tiên nhờ Kikunae Ikeda , đã phân lập acid
glutamic từ rong biển []. Tuy nhiên ngày nay acid glutamic được sản xuất từ
nguyên liệu như tinh bột, rỉ đường,.. Acid glutamic có vai trò quan trọng trong y
học, sinh học, thực phẩm. Đây là nguồn nguyên liệu chủ yếu sản xuất bột ngọt và
một số chất điều vị khác, mục đích của nó là tạo hương vị làm thức ăn thêm ngon
hơn.
Việc sản xuất acid glutamic là một việc cần thiết, là ngành công nghiệp quan
trọng cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, dược phẩm nói riêng và ngành
công nghiệp nói chung. Hiện nay ở nước ta vẫn còn ít các nhà máy sản xuất acid
glutamic, mà phần lớn là nhập từ nước ngoài, đây là lợi thế để xây dựng nhà máy
sản xuất acid alutamic cung cấp cho thị trường trong nước.
Ở đề tài này tôi chọn: “ Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic năng suất
250000 tấn sản phẩm/năm từ nguyên liệu tinh bột sắnvà rỉ đường mía”.

Trang 2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Phát triển ngành công nghiệp chế biến thực phẩm là một yêu cầu cần thiết
của việc phát triển nền kinh tế nước nhà trong thời kì đổi mới của chúng ta. Để
ngày càng nâng cao mức sống nhân dân, đáp ứng như cầu trong nước và tăng
cường mở rộng thị trường xuất khẩu, sự phát triển của ngành thực phẩm đặc biệt
là ngành sản xuất bột ngọt góp phần đem lại lợi nhuận cao cho nền kinh tế quốc
dân. Trong đó, acid glutamic là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất bột ngọt và
nhu cầu sử dụng acid glutamic như là nguồn nguyên liệu để sản xuất mỹ phẩm,
dược phẩm, hóa chất,...ngày càng tăng.
Việc thiết lập nhà máy sản xuất acid glutamic là cần thiết và có tính kinh tế,
nó giải quyết được rất nhiều các sản phẩm nông nghiệp và thu hút được một lượng
lớn lao động. Thiết lập nhà máy như trên cần quan tâm đến nhiều vấn đề sau:
1.1.

Đặc điểm tự nhiên và vị trí xây dựng
Địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch và đảm bảo sự phát

triển chung về kinh tế địa phương. Tôi chọn xây dựng nhà máy tại tỉnh Bình Dương.
Bình Dương là một tỉnh thuộc vùng Đông Nam Bộ Việt Nam, nằm trong vùng kinh
tế trọng điểm phía Nam. Phía Bắc giáp tỉnh Bình Phước, phía Nam giáp Thành phố
Hồ Chí Minh, phía Đông giáp tỉnh Đồng Nai, phía Tây giáp tỉnh Tây Ninh và Thành
phố Hồ Chí Minh. Địa hình tương đối bằng phẳng, hệ thống sông ngòi và tài nguyên
thiên nhiên phong phú. Khí hậu mang đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm với 2
mùa rõ rệt: mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến 11, mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến
tháng 4 năm sau. Lượng mưa trung bình hằng năm là 1800 mm đến 2000 mm.
Nhiệt độ trung bình hằng năm là 26,50C.
Bình Dương có cửa ngõ giao thương với Thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm

kinh tế - văn hóa của cả nước, có các trục giao thông huyết mạch của quốc gia chạy
qua như quốc lộ 13, quốc lộ 14, đường Hồ Chí Minh, đường Xuyên Á,... cách sân bay
Tân Sơn Nhất và các cảng biển chỉ từ 10 – 15 km... thuận lợi cho phát triển kinh tế
và xã hội toàn diện. Hiện nay, Bình Dương có 28 khu công nghiệp và cụm công
nghiệp tập trung có tổng diện tích hơn 8700 ha với hơn 1200 doanh nghiệp trong
và ngoài nước đang hoạt động có tổng vốn đăng ký hơn 13 tỷ đôla Mỹ.
( />Trang 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Từ các thông số trên, tôi xin chọn địa điểm đặt nhà máy tại khu công nghiệp
VISIP huyện Thuận An tỉnh Bình Dương, với hướng gió chủ đạo là hướng Đông Bắc.

Hình 1. 1. Bản đồ hành chính tỉnh Bình Dương
1.2.

Nguồn cung cấp nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu chủ yếu của nhà máy là tinh bột sắn và rỉ đường, thị trường
cung cấp nguyên liệu rộng lớn. Có thể được cung cấp từ các nhà máy chế biến tinh bột
sắn tại khu vực huyện Thuận An và huyện Tân Uyên như: Công ty TNHH sản xuất
hóa chất thương mại dịch vụ Gia Định; Công ty TNHH Tinh bột công nghiệp
SUNCHUNG; Công ty TNHH Sản xuất–xuất khẩu lương thực Bình Dương,... Nguồn
nguyên liệu còn có thể được cung cấp từ các nhà máy sản xuất tinh bột sắn ở các tỉnh
Tây Ninh, Gia Lai, Đắc Lắc, Bà Rịa Vũng Tàu,... Rỉ đườg có thể nhập ở các nhà máy
sản xuất đường ăn ở khu vực tỉnh Bình Dương như: Công Ty Cổ Phần Đường Bình
Dương, Công Ty Cổ Phần Thương Mại Thành Thành Công, Đặng Thành - Công Ty
TNHH Đặng Thành,...
Việc ổn định nguyên liệu là điều kiện thuận lợi cho nhà máy đi vào hoạt động
và nâng cao năng suất, chất lượng tốt.
1.3.

Khả năng hợp tác hóa
Nhà máy được đặt tại khu công nghiệp VISIP nên việc hợp tác giữa nhà máy

và các nhà máy khác rất thuận lợi. Nhà máy hợp tác mọi mặt với các nhà máy khác
về phương diện kinh tế, kỹ thuật.
Việc hợp tác hóa giữa nhà máy với các nhà máy khác về mặt kinh tế kỹ thuật
và việc liên hợp hóa sẽ làm giảm thời gian xây dựng, giảm vốn đầu tư và hạ giá
Trang 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
thành sản phẩm. Do nguồn nguyên liệu tinh bột sắn đều mua từ các nhà máy khác,
ngoài ra còn hợp tác với các nhà máy khác về bao bì, hộp cactoong, các cơ sở sản
xuất nguyên phụ liệu khác [Th.S. Trần Thế Truyền (2006) _Cơ sở thiết kế hà
máy_Khoa Hóa_Đại học Bách khoa Đà Nẵng (2006), Tr7].
1.4.

Giao thông vận tải
Nhà máy thiết kế nằm trong khu công nghiệp VISIP, nằm gần đường bộ ( đến

Thị trấn Lái Thiêu, Bình Dương 1km), gần đường sắt (cách ga Sài Gòn, Thành phố
Hồ Chí Minh 25 km), gần đường không (cách sân bay Tân Sơn Nhất 30 km), gần
cảng (cách Tân cảng, Thành phố Hồ Chí Minh 22 km), thuận tiện cho việc vận
chuyển nguyên nhiên liệu vào nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm ra
[ Vấn đề giao thông không chỉ
nhằm mục đích xây dựng nhà máy nhanh chóng mà còn là sự tồn tại và phát triển
nhà máy trong tương lai.
1.5.

Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu
Việc sử dụng điện để chạy động cơ, thiết bị và chiếu sáng. Điện thế sử dụng

thường là 110 – 220V/360V. Tại chân Khu công nghiệp có trạm biến áp 40 MVA,
mạng 22 KV trong KCN. Nhà máy sử dụng lưới điện của khu công nghiệp, ngoài ra
nhà máy còn có máy phát điện dự phòng để đảm bảo hoạt động liên tục.
Nhà máy được đặt trong khu công nghiệp nên nên sẽ sử dụng nguồn điện, hơi,
nhiên liệu có sẵn của khu công nghiệp.
1.6.

Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước thải
Nước dùng trong nhà máy với mục đích chế biến, vệ sinh thiết bị và dùng cho

sinh hoạt. Nguồn cung cấp lấy từ hệ thống cung cấp nước của khu công nghiệp.
Trong khu công nghiệp có Nhà máy cấp nước công suất 12000 m 3/ngày. Hệ thống
thoát nước và xử lý nước thải hoàn chỉnh.
1.7.

Nguồn nhân công
Vì nhà máy đặt ở khu công nghiệp nên sẽ thu hút được nhiều cán bộ chuyên

môn. Cán bộ quản lý và cán bộ kỹ thuật của nhà máy được đào tạo tại các trường đại
học như Kinh tế, Bách khoa, Tổng hợp,... học tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh, Đà
Nẵng,... Do Bình Dương và các tỉnh lân cận là vùng đông dân cư nên việc tuyển chọn
Trang 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
công nhân tại địa phương nhà máy là dễ dàng (Dân số Bình Dương năm 2014 tổng
cộng 1802500 người). Đây là việc tiện lợi cho nhà máy vì tiện lợi cho việc sinh hoạt

đi lại, giảm công trình nhà ở, giảm được chi phí ban đầu.
1.8.

Thị trường tiêu thụ sản phẩm
Nhà máy sản xuất acid glutamic với công nghệ hiện đại, chất lượng tốt có khả

năng tiêu thụ trong cả nước, đẩy lùi acid glutamic ngoại nhập và tương lai sẽ xuất
khẩu sang nước ngoài.
Tóm lại: Với các điều kiện đã nêu trên thì khả năng xây dựng một nhà máy sản xuất
acid glutamic ở khu công nghiệp VISIP, huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương là hoàn
toàn có thể.

Trang 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về acid glutamic
2.1.1. Khái niệm
Acid amin nói chung và acid glutamic (L - AG) nói riêng có ý nghĩa to lớn.
L – AG là một acid công nghiệp quan trọng, nó không phải là acid amin không thay
thế nhưng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở người và động vật
[Sách cô Hạnh].
Acid glutamic có công thức phân tử: C5H9O4
Thuộc loại acid amin có chứa một nhóm amin và hai nhóm cacboxyl. Điều chế bằng
cách tổng hợp hoặc lên men glucid.
Công thức cấu tạo: HOOC – CH(NH2) – CH2 – CH2 - COOH
2.1.2. Tính chất vật lý
Acid L (+) – glutamic (thường gọi là acid glutamic) là những tinh thể không

màu, tonc = 247 - 2490C (phân hủy), thăng hoa ở 2000C, độ quay cực riêng với tia D
ở 220C là 310. Ít tan trong nước, etanol; không tan trong ete, axeton. Đóng vai trò
quan trọng trong việc trao đổi đạm. Dùng trong y học, trong nghiên cứu sinh hóa,
bổ sung vào khẩu phần thức ăn. Acid L (+) – glutamic có vị ngọt của thịt, còn acid D
(-) – glutamic không có vị đó.

Hình 2. 1. Cấu trúc phân tử acid glutamic
2.1.3. Tính chất hóa học
Thuộc loại acid amin có chứa một nhóm amin và 2 nhóm cacbonxylic:

Trang 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Công thức hóa học: C5H9O4
Công thức cấu tạo:
L – AG hòa tan trong H2O tạo dung dịch có tính acid, làm quỳ tím hóa đỏ.
Tham gia phản ứng cháy, tác dụng với acid, tác dụng với bazo, tác dụng với
muối, tác dụng với rượu tạo hợp chất mang nhóm chức este.
2.1.4. Vai trò của acid glutamic [sách cô Hạnh].
Trong cơ thể người và động vật, acid glutamic tham gia vào việc tạo thành
protein và tạo nên hàng loạt các acid amin khác như alanine, lơxin, propin, xystin,…
Acid glutamic còn tham gia vào quá trình chuyển hóa amin, có thể liên kết với
NH3 nên có ý nghĩa to lớn trong việc giảm lượng NH3 giải độc cơ thể.
Trong cơ thể người, nếu thức ăn thiếu một số acid amin như alanine, lơxin, acid
aspactic, prolin, xerin,… thì acid glutamic thừa sẽ được cơ thể sử dụng để tổng hợp
các acid amin đó.
Acid glutamic tham gia cấu tạo nên chất xám và chất trắng của não, tham gia
các quá trình trao đổi protein và glucid, kích thích các phản ứng oxy hóa của não,
đóng vai trò quan trọng trong các biến đổi của hệ thần kinh trung ương. Acid glutamic

là một thành phần của myofibril nên có ý nghĩa lớn đối với hoạt động của hệ cơ. Vì
vậy trong y học, acid glutamic được coi như chất bổ não, chữa các bệnh thần kinh
phân lập, bệnh chậm phát triển về trí não, về tim mạch, các bệnh về cơ bắp thịt,…
Acid glutamic còn dùng làm nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp một số
hóa chất quan trọng: N – acetyl glutamate 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,
dầu gội đầu. Acid oxypyrolidicacboxylic, một dẫn xuất khác của acid glutamic được
dùng làm chất giữ ẩm trong mỹ phẩm. Acetylglutamat được dùng trong xử lý ô nhiễm
nước biển do dầu hỏa và dầu thực vật gây ra.
Acid glutamic trong tự nhiên được phân bổ dưới dạng hợp chất và dạng tự do,
có trong thành phần cấu tạo của protein động thực vật. Trong mô, acid glutamic được
tạo thành từ NH3 và acid α–xetoglutaric. Trong sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật, acid
glutamic được tổng hợp bằng con đường lên men từ nhiều nguồn cacbon.
Tính an toàn khi sử dụng acid glutamic: Bột ngọt (MSG) hay là muối natri
của acid glutamic được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm như là một
chất tăng hương vị có vị unami, làm tăng thêm hương vị thức ăn có mùi vị thơm
ngon, vì glutamate xảy ra tự nhiên trong thực phẩm như món hầm và súp thịt. Một
niềm tin phổ biến là bột ngọt có thể gây đau đầu và cảm giác khó chịu khác. Nhưng
Trang 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
các xét nghiệm mù đôi không tìm thấy bằng chứng để hỗ trợ điều này. MSG đã được
sử dụng trong hơn 100 năm cho thực phẩm, với một số nghiên cứu tiến hành về sự
an toàn của nó. Tiêu thụ và sản xuất các loại thực phẩm có hàm lượng muối và
glutamat cao, có chứa cả natri và glutamat, kéo dài lâu hơn, với bằng chứng sản
xuất pho mát vào khoảng 5500 TCN. Các cơ quan quốc tế và quốc gia quản lý các
chất phụ gia thực phẩm hiện nay xem xét MSG an toàn cho người tiêu dùng như là
một chất tăng cường hương vị. Trong điều kiện bình thường, con người có thể
chuyển hóa lượng glutamate tương đối lớn, được sản xuất tự nhiên trong ruột

trong
quá
trình
thủy
phân
protein
[ />2.2. Phương pháp sản xuất acid glutamic
Có nhiều phương pháp để sản xuất acid glutamic từ các nguồn nguyên liệu
khác nhau. Hiện nay, trên thế giới có bốn phương pháp cơ bản.
2.2.1. Phương pháp tổng hợp hóa học
Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên
acid glutamic và các aminoacid khác từ khí thải của công nghiệp dầu hỏa hay các
ngành khác.
Ưu điểm:
- Có thể sử dụng nguồn nguyên liệu không phải thực phẩm để sản xuất.
- Tận dụng được các phế liệu từ công nghiệp hóa dầu.
Nhược điểm:
- Chỉ thực hiện ở những nước có nền công nghiệp hóa dầu phát triển.
- Yêu cầu kĩ thuật cao.
- Tạo ra hỗn hợp không qua cực D, L – acid glutamic, tăng chi phí cho việc tách L acid glutamic dẫn đến tăng giá thành sản phẩm.
2.2.2. Phương pháp thủy phân
Phương pháp này sử dụng các tác nhân là hóa chất hoặc enzyme để thủy
phân các nguyên liệu có hàm lượng protein cao, tạo ra hỗn hợp các aminoacid
trong đó có acid glutamic. Sau đó tách acid glutamic ra khỏi hỗn hợp bằng phương
pháp hóa lý.
Ưu điểm:
- Khống chế được quy trình và các điều kiện sản xuất.
Trang 9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Có thể áp dụng vào các cơ sở thủ công, bán cơ giới.
- Ổn định được chất lượng sản phẩm của từng mẻ.
Nhược điểm:
- Cần sử dụng những nguyên liệu có hàm lượng protein cao.
- Sử dụng nhiều thiết bị hóa chất, thiết bị chống ăn mòn.
- Hiệu suất thấp dẫn đến giá thành cao.
- Môi trường làm việc bị nhiễm độc bởi acid, ảnh hưởng sức khỏe.
2.2.3. Phương pháp sinh tổng hợp (phương pháp lên men)
Phương pháp được sử dụng rộng rãi để sản xuất acid glutamic bằng cách
dùng các chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp ra acid glutamic để sản xuất.
Ưu điểm:
- Không cần sử dụng nguyên liệu giàu protein.
- Không phải sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chống ăn mòn.
- Hiệu suất cao, giá thành hạ.
- Có thể sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau.
- Tạo ra acid glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao.
Nhược điểm:
- Quá trình đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao và nghiệm ngặt.
- Điều kiện khử trùng phải tốt, nếu không sẽ giảm hiệu suất thu hồi.
2.2.3.1. Phương pháp lên men gián đoạn
Nguyên tắc của phương pháp này là đầu tiên tạo ra α - Ketoglutaric bằng
các kĩ thuật vi sinh như nuôi cấy vi sinh vật. Sau đó, chuyển hóa α - Ketoglutaric
thành acid glutamic nhờ emzyme aminotransferanse và glutamatdehydrogenase.
Nhược điểm của phương pháp này là dùng quá nhiều enzyme và acid amin
làm nguồn amin cho phản ứng dây chuyền nên ít được dùng trong công nghiệp.
2.2.3.2. Phương pháp lên men trực tiếp
Nguyên tắc của phương pháp này là sản xuất acid glutamic ngay trong dịch
nuôi cấy bằng một loại vi sinh vật duy nhất. Các sinh vật này đều có hệ enzyme đặc
biệt có thể chuyển tiếp đường và NH3 thành acid glutamic trong môi trường.

Trang 10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ưu điểm:

- Sử dụng đường làm nguyên liệu có hiệu suất cao.
- Nguyên liệu sử dụng rẻ tiền, dễ kiếm.
- Nguyên liệu chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng cho quá trình

lên men.
Từ những năm 50 của thế kỉ XIX, ở Nhật Bản đã chú ý đến phương pháp lên
men trực tiếp acid glutamic và từ đó đến nay sản phẩm này hàng năm vẫn đứng
đầu trong công nghiệp acid amin. Acid amin sản xuất chủ yếu ở Nhật Bản, chiếm
50% sản lượng thế giới, chủ yếu bằng phương pháp lên men trực tiếp.
2.2.4. Phương pháp kết hợp
Là phương pháp kết hợp giữa tổng hợp hóa học và vi sinh vật. 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 sử dụng những phản ứng tổng hợp tạo ra những chất có
cấu tạo giống acid amin, sau đó sử dụng phương pháp vi sinh vật tiếp tục tạo ra
acid amin.
Phương pháp này tuy nhanh nhưng những yêu cầu kỹ thuật cao, chỉ áp dụng
vào nghiên cứu không áp dụng vào công nghiệp.
2.3. Nguyên liệu sản xuất acid glutamic
2.3.1. Thành phần và cấu tạo của tinh bột sắn
Tinh bột sắn được sản xuất trong quá trình chế biến củ sắn. Có hai loại sắn
đắng và sắn ngọt khác nhau về hàm lượng tinh bột và xyanua. Sắn đắng có nhiều
tinh bột hơn nhưng đồng thời có nhiều xyanhydric, khoảng 200 – 300 mg/kg. Sắn
ngọt có ít xyanhydric (HCN) và được dùng làm lương thực, thực phẩm. Sắn trồng ở
các tỉnh phía Bắc chủ yếu là sắn ngọt và tinh bột thu được không có HCN.

Thành phần hóa học của tinh bột sắn phụ thuộc chủ yếu vào trình độ kỹ
thuật chế biến sắn. Tinh bột sắn thường có các thành phần sau:
Tinh bột

: 83 – 88%

Nước

: 10,6 – 14,4%

Xenluloza

: 0,1 – 0,4%

Đạm

: 0,1 – 0,4%

Chất khoáng

: 0,1 – 0,6%

Chất hòa tan

: 0,1 – 1,3%
Trang 11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tinh bột sắn có kích thước xê dịch trong khoảng khá rộng 5 – 40um. Dưới

kính hiển vi ta thấy tinh bột sắn có có nhiều hình dạng khác nhau từ hình nón đến
hình bầu dục tương tự tinh bột khoai tây nhưng khác tinh bột ngô và tinh bột gạo ở
những chổ không có hình đa giác.
Cũng như các loại tinh bột khác tinh bột sắn gồm các mạch amilopectin và
amiloza, tỉ lệ amilopectin và amiloza là 4:1. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột sắn nằm
trong khoảng 60 – 80o [Sách Nguyễn Thị Hiền ,Tr16].
2.3.2. Thu nhận glucoza từ tinh bột sắn
Phương pháp thủy phân bằn acid: Trong sản xuất công nghiệp người ta
thường sử dụng dung dịch đường glucoza thủy phân từ tinh bột bằng aicd hoặc
enzyme. Có hai loại acid: HCl và H 2SO4. Dùng HCl thời gian thủy phân ngắn nhưng
không tách được gốc acid ra khỏi dung dịch. Dùng acid H 2SO4 thời gian thủy phân
dài, nhưng có thể tách gốc SO42- ra khỏi dung dịch đường bằng cách dùng CaCO 3
trung hòa dịch thủy phân [Sách Nguyễn Thị Hiền,Tr16].
Phương pháp thủy phân bằng enzyme: Hai loại enzyme được dùng nhiều cho
quá trình này là α – amylaza và γ- amylaza có nhiệm vụ phá hủy các mối liên kết α
– 1,4 – glucozit của tinh bột tạo ra các sản phẩm có phân tử lượng lớn như dextrin
bậc cao, dextrin bậc thấp, mantotrioza và cuối cùng là maltoza. γ – amylaza có tác
dụng thủy phân mối liên kết α – 1,4 và α – 1,6 – glucozit bắt đầu từ đâuù không khử
trên mạch amyloza và amylopectin và sản phẩm cuối cùng là glucoza. Mỗi enzyme
có pH và nhiệt độ thích hợp, pH và nhiệt độ tối ưu của mỗi loại enzyme phụ thuộc
vào nguồn gốc của nó. Trong công nghiệp người ta thường kết hợp α - amylaza bền
nhiệt với γ – amylaza của nấm mốc để phân tinh bột thành đường glucoza [Sách
Nguyễn Thị Hiền,Tr16].
Dịch đường sản xuất theo phương pháp enzyme có hiệu suất chuyển hóa cao
hơn phương pháp acid, không chứa gốc acid và tạp chất có hại, rất thích hợp cho
việc sản xuất glucoza tinh thể và cho lên men nhờ vi sinh vật.
Từ các tính chất ưu và nhược điểm nêu trên, nên tôi chọn nguyên liệu sản
xuất acid glutamic từ tinh bột sắn nhờ kết hợp α – amylaza bền nhiệt với γ –
amylaza của nấm mốc để thủy phân tinh bột thành đường glucoza.
2.3.3. Thành phần của rỉ đường mía

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 hydrat.
Trang 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
+ Đường trong rỉ đường bao gồm: 25 ÷ 40% sacaroza; 15 ÷ 25% đường khử
(glucoza và fructoza); 3 ÷ 5% đường không lên men được.
Các chất phi đường gồm có các chất hữu cơ và vô cơ. Các chất hữu cơ chứa
nitơ của rỉ đường mía chủ yếu là các axit amin cùng với một lượng rất nhỏ protein và
sản phẩm phân giải của nó. Các acid amin từ nước mía dễ dàng đi vào rỉ đường vì
phần lớn chúng rất dễ hoà tan trong nước trừ tiroxin và xistin.
Các chất màu của rỉ đường bao gồm các chất caramen, melanoit, melanin và
phức phenol Fe+2. Cường độ màu tăng 3 lần khi nhiệt độ tăng thêm 10 oC. Độ màu tăng
có nguồn gốc sâu xa từ sự biến đổi của sacaroza.
2.4. Chủng vi sinh vật
Tham gia vào quá trình lên men sản xuất acid glutamic, chủng vi sinh
thường dùng: 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). Ở đây, tôi chọn chủng đột biến Corynebacterium Glutamicum không bị
giới hạn bởi nồng độ biotin vì giống này có khả năng sinh tổng hợp axit glutamic cao
và không bị khống chế bởi nồng độ biotin.
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. Khối lượng
sinh khối đuợc 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.
Hình 2.2. Corynebacterium Glutanicum.

Trang 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chủng vi khuẩn giống phải có khả năng tạo ra nhiều acid glutamic, tốc độ
sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định cao trong thời gian dài, chịu được
nồng độ acid cao, môi trường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng trong thực tế sản xuất.
*Cơ chế tổng hợp thừa acid glutamic:
Tính thấm của màng tế bào bị thay đổi vì thiếu biotin, do tác dụng của
penicillin hay dẫn xuất của chất béo. Nếu tính thấm không bị thay đổi thì chỉ diễn ra
sự tổng hợp acid gutamic trong tế bào và không có sự tiết acid này ra môi trường.
Như vậy, acid glutamic nồng độ cao sẽ ức chế phản ứng của glutamate dehydrogenaza tạo thành acid glutamic. Do biến đổi về tính thẩm thấu, tế bào chỉ
cho acid glutamic ra ngoài và trong nội bào. Nồng độ acid amin này thấp nên
không có sự ức chế ngược bởi sản phẩm cuối cùng. Sự hư hại tính thấm xuất hiện
khi nồng độ biotin tối ưu là 2 - 5 µg/l. Còn nồng độ biotin tối thích cho sự sinh
trưởng của chủng ở khoảng 14 µg/l. Cũng có thể tạo ra sự hư hại này bằng cách bổ
sung các chất hoạt động bề mặt như Tween 60-polyoxyetylensocbitanmonostearat, Tween 40–poyoxyetylen-sobitan monopalmitat như
penicillin. Các tác nhân bề mặt này được bổ sung vào giữa hay cuối pha sinh
trưởng. Việc penicillin gây hư hại cho tính thấm có ý nghĩa thực tiễn đặc biệt vì nhờ
đó có thể sử dụng các nguyên liệu phức tạp như rỉ đường.
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành acid glutamic
2.5.1. Nguồn Cacbon
Nguồn cacbon cung cấp các đơn vị bộ khung cacbon của acid glutamic, cung
cấp năng lượng cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp của chúng [Sách Nguyễn Thị
Hiền, Tr66].
Nồng độ cơ chất ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất sinh tổng hợp acid
glutamic. Nồng độ glucoza càng cao, hiệu suất lên men acid glutamic càng thấp,

hàm lượng acid glutamic nội bào càng cao, hoạt lực các enzyme cần cho oxy hóa
glucoza và α- xetoglutaric decacboxylaza càng cao.
2.5.2. Nguồn Nitơ
Cung cấp nitơ cho quá trình lên men acid glutamic là rất quan trọng bởi vì
nitơ cần cho việc tổng hợp protein tế bào và chiếm tới 9,5% trọng lượng phân tử
acid glutamic. Người ta thường dùng các loại muối chứa NH 4+ như NH4Cl
(NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4 hay NH3 hoặc urê làm nguồn cung cấp cacbon
[Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr67].
2.5.3. Nguồn muối vô cơ khác
Các ion vô cơ cần cho sinh trưởng và tích lũy acid glutamic. Sự có mặt của
các ion sau đây là cần thiết: K+, Mg+2, Fe+2, Mn+2, SO4+2, PO4+3.Trong đó K+, Fe+2 và đặc
Trang 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
biệt là Mn+2 là quan trọng để thu lượng lớn acid glutamic, K + cần cho tích lũy acid
glutamic nhiều hơn là cho sinh trưởng [ Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr67].
2.5.4. Chất điều hòa sinh trưởng
Chất điều hòa sinh trưởng quan trọng bậc nhất trong môi trường lên men
acid glutamic nhờ các giống thiên nhiên là biotin. Để có hiệu suất lên men cao nồng
độ biotin phải nhỏ hơn nồng độ tối ưu cần thiết cho sinh trưởng, thích hợp nhất là
từ 2 – 5 µg/l môi trường [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr67,68]. Biotin quyết định sự
tăng trưởng tế bào, quyết định cấu trúc màng tế bào, cho phép acid glutamic thấm
ra ngoài môi trường hay không và có vai trò quan trọng trong cơ chế oxy hóa cơ
chất tạo nên acid glutamic.
2.5.5. Ảnh hưởng của pH
pH tối ưu cho sinh trưởng và tạo L - AG của các vi khuẩn sinh L - AG là trung
tính hoặc hơi kiềm. Khi dùng môi trường sacarit người ta phải điều chỉnh pH suốt
quá trình lên men vì môi trường luôn có xu hướng trở nên acid do sự hình thành L AG và các acid hữu cơ khác gây nên. Liên tục bổ sung NH4+ để thực hiện hai chức
năng cơ bản là điều chỉnh pH và cung cấp NH 3 cho việc tổng hợp phân tử L - AG. Có

thể thay nhóm amôn bằng urê vì phần lớn ta có thể đưa NH 3 dưới dạng khí hoặc
nước vào lên men để điều chỉnh pH trong khoảng 7 - 8 giờ, tối ưu cho sinh trưởng
và tạo L – AG [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr68].
2.5.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Đa số vi khuẩn sinh L - AG sinh trưởng và tạo L - AG tốt ở 30 – 35oC , số ít ở
35 - 37ºC, cá biệt ở 41 - 43ºC. Khi tiến hành quá trình nuôi dưỡng chính ở 37ºC và
nuôi dưỡng phụ ở 30ºC thì hiệu suất chuyển hoá là 15% và kéo theo sự chuyển hoá
của acid lactic. Người ta biết có thể thay đổi nhiệt độ nuôi dưỡng khi thay đổi môi
trường dinh dưỡng [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr68].
2.5.7. Ảnh hưởng của sự cung cấp oxy và khuấy trộn
Sự cung cấp oxy và khuấy trộn trong khi lên men có ý nghĩa vô cùng quan
trọng. Do vi khuẩn lên men thuộc loại hiếu khí nên nếu không cung cấp đủ oxy cho
chúng, đồng thời CO2 sinh ra trong quá trình biến dưỡng quá nhiều thì tế bào vi
khuẩn có khả năng chết, làm cho sinh khối giảm kéo theo sự suy giảm cả về lượng
acid glutamic sản xuất. Việc này nhằm hai mục đích:
Duy trì nồng độ oxy hòa tan ở mức trên giá trị tới hạn.
Khống chế nồng độ CO2 ảnh hưởng rất lớn tới sinh trưởng và tích lũy acid
glutamic của vi khuẩn [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr69].

Trang 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 3. CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
3.1. Chọn phương pháp sản xuất
Có nhiều phương pháp để sản xuất acid glutamic bao gồm: phương pháp hóa
học, phương pháp thủy phân, phương pháp lên men, phương pháp kết hợp. Trong đó,
phương pháp lên men trực tiếp có nhiều ưu điểm nhất. Ưu việt của phương pháp này
là sử dụng nguyên liệu glucid, hiệu suất cao giá thành hạ,…(như đã trình bày ở mục
2.2.3). Vì vậy tôi chọn phương pháp lên men trực tiếp để sản xuất acid glutamic.

Trang 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.1. Quy trình sản xuất acid glutamic từ tinh bột sắn
Qua tham khảo quy trình sản xuất bột ngọt của công ty Ajinomoto, sách công
nghệ sản xuất mì chính của GS.TS Nguyễn Thị Hiền, PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh,
cùng một số tài liệu liên quan, tôi xin đưa ra quy trình sản xuất acid glutamic:
Tinh bột sắn

Rỉ đường mía

Hòa tan
Bx = 33-44%

Xử lý rỉ đường
(50 – 60oC, 40 – 60h,
pH=2,2-3,5)

H2SO4

Lọc cặn bã
Dịch hóa
( pH 5,5-7
90-110oC, 40 phút)

Ly tâm

Pha loãng dịch đường

Làm nguội
( 60-620C)

Thanh trùng, làm nguội
(125oC, 15phút)

Đường hóa
( pH 4,2-4,5
60-62oC, 70h)

Biotin
Khoáng
Giống

Nhân giống 1
Nhân giống 2

Nhân giống 3

Pha chế dịch
( pH 6,7-6,9)

Tiệt trùng, làm nguội
( T1 = 120oC, 15 phút
T2 = 28-30oC)

Lên men
( Urê 1,8%, dầu lạc 0,1%
Bx= 10%, pH= 6,7-8
T= 32oC, 40 giờ

O2= 40-90 mg/lit.phút)

Trang 17

Bã


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Lọc trong

Cô đặc chân không
( T= 70oC, Pck= 600mmHg
Phơi ≤ 1kg/cm2, Bx=30%)

Tẩy màu

Kết tinh
( pH= 3,22; 50 giờ)

Than hoạt tính
HCl

Mầm tinh thể

Ly tâm

Sản phẩm

Hình 3. 1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất acid glutamic

Trang 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.2.1. Xử lý rỉ đường
Mục đích: Trong rỉ đường chứa lượng các tạp chất, nhất là canxi, các vi sinh vật
tạp nhiễm. Do đó cần phải thải loại chúng trước khi đưa vào sản xuất. Ngày nay,
người ta thường dùng acid H2SO4 để tiến hành quá trình thủy phân, đồng thời làm
kết tủa ion canxi.
Dưới tác dụng của ion canxi, xảy ra các quá trình sau:
C12H22O11

+

H2 O

2C6H12O6

Ca2+

+

SO2-

CaSO4

Với pH 2,2 – 3,5, to = 50 – 60oC, trong khoảng thời gian 40 – 60h.
Thiết bị: Sử dụng thiết bị thủy phân hình trụ, làm bằng thép không gỉ.

3.2.2. Ly tâm dịch đường từ rỉ đường
Mục đích: Tách dung dịch sau khi thủy phân ra làm hai phần: Phần lỏng và phần
rắn. Phần lỏng gồm glucoza, fructoza được đưa đi pha loãng, thanh trùng để
chuyển vào quá trình lên men. Phần rắn gồm CaSO 4, K2SO4, CaK2(SO4) được chuyển
đi ly tâm lần 2. Sau ly tâm lần 2, pha lỏng chuyển vào thùng đựng dịch lên men.
Phần rắn được loại bỏ.
Thiết bị: Sử dụng máy ly tâm nằm ngang.
3.2.3. Pha loãng dịch đường sau ly tâm
Mục đích: Dịch đường sau ly tâm rỉ đường được dùng để bổ sung vào quá trình lên
men nên cần được pha loãng đến nồng độ 10%. Tổng lượng dung dịch đường bổ
sung bằng 40% tổng lượng dịch đem lên men.
Thiết bị: Sử dụng thiết bị bằng thép, bên trong có cánh khuấy.
3.2.4. Hòa tan tinh bột sắn
Mục đích: Nhằm làm trương nở các hạt tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi dễ dàng
cho quá trình thủy phân.
Thông số kỹ thuật:
Sử dụng nước nóng: to = 52 – 59oC
Nồng độ tinh bột hòa tan khoảng 33 – 40% [Tài liệu Ajinomoto].
Thiết bị:
Thiết bị hòa tan được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy và nắp hình
chỏm cầu, bên trong có cánh khuấy.
Trang 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.2.5. Lọc cặn bã
Mục đích: Nhằm làm sạch tinh bột trước khi đưa vào thủy phân.
Thiết bị: Sử dụng thùng lọc hình trụ, thép không gỉ, phía trên có màng lọc thép.
Dung dịch tinh bột được chảy qua màng lọc bằng kim loại đặt trong thùng lọc.
3.2.6. Dịch hóa tinh bột

Mục đích: Chuyển hệ huyền phù các hạt tinh bột thành dạng dung dịch hòa tan
chưa các dextrin có chiều dài mạch ngắn hơn.
(C6H10O5)n
(C6H12O5)a + (C6H12O5)b
Trong đó: a + b = n
Thông số kỹ thuật:
Sử dụng enzyme α - amylase bền nhiệt. Qúa trình dịch hóa bằng enzyme α - amylase
được tiến hành ở nhiệt độ 95 – 1100C, pH 5,9 – 6,1, thời gian 40 phút. Tên chế phẩm
enzyme α - amylase được sử dụng là Termamyl 120L của hãng Novo – Đan Mạch.
Thiết bị: Tiến hành dịch hóa trong các nồi phản ứng 2 vỏ, làm bằng thép không gỉ,
thân hình trụ.
Đặc điểm:
Nồi nấu inox 2 vỏ sử dụng điện hoặc hơi để trao đổi nhiệt, giúp cải thiện chất
lượng sản phẩm, tiết kiệm lao động.
Thiết bị làm việc ở áp suất thường, hơi nóng đi giữa hai lớp vỏ để tiến hành
trao đổi nhiệt. Sau khi nguyên liệu đạt yêu cầu thì sử dụng tay quay đổ nguyên liệu
ra.
3.2.7. Làm nguội
Mục đích: Dịch tinh bột sau khi dịch hóa có nhiệt độ khoảng 95 – 110 0C, do đó phải
làm nguội để nhiệt độ tinh bột giảm xuống vào khoảng 60 – 62 0C thích hợp cho quá
trình đường hóa tiếp theo.
Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ làm nguội là 60 – 62 0C. Sử dụng nước làm lạnh để
trao đổi nhiệt.
Thiết bị: Để làm nguội, ta sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt (BR0.23). Tên thiết bị: Plate
type hear exchanger (BR0.23).
3.2.8. Đường hóa tinh bột
Mục đích: Nhằm chuyển dịch dextrose thành đường glucose – nguồn dinh dưỡng
mà vi sinh vật lên men có thể sử dụng được.
Trong giai đonạ đường hóa, dịch thu được sau quá trình dịch được tiếp tục thủy
phân tới glucoza.

Trang 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thông số kỹ thuật:
Để quá trình đường hóa xảy ra hoàn toàn. Người ta sử dụng enzyme γ amylase. Để bổ sung enzyme y-amylase người ta sử dụng chế phẩm enzyme
Dextrozazyme GA.
Qúa trình tiến hành ở điều kiện: pH 4,2 – 4,5, nhiệt độ 60 – 62 0C, thời gian 70h [Tài
liệu công ty Ajinomoto].
Thiết bị: Sử dụng thiết bị như thiết bị dịch hóa.
3.2.9. Pha chế dịch lên men
Mục đích: Phối trộn giữa dịch tinh bột đã đường hóa và các chất khoáng vào tạo
ra môi trường thích hợp thuận lợi cho vi sinh vật Corynebacterium Glutamicum lên
men tạo sinh khối sau này.
Thông số kỹ thuật:
pH được điều chỉnh đến 6,7 – 6,9. Dịch pha chế có nồng độ đường Bx = 8 –
25%. Ta chọn dịch pha chế nồng độ 10%.
Nồng độ hóa chất sử dụng [Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang
Thao, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa, Cơ sở quá trình và thiết bị công nghệ hóa học,
tập 2, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, tr98]:
Hóa chất
Nồng độ bổ sung(%)
K2HPO4
0,15
MgSO4
0,075
MnSO4
0,005
FeSO4
0,01

Thiết bị: Sử dụng thiết bị pha chế thân hình trụ, đáy và nắp hình cầu làm bằng
thép không gỉ, giống thiết bị hòa tan tinh bột nhưng khác về kích thước.
3.2.10. Thanh trùng, làm nguội
Mục đích:
Thanh trùng nhằm tiêu diệt các vi sinh vật gây hại trong môi trường dinh
dưỡng trước khi lên men.
Làm nguội nhằm hạ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độ thích hợp với vi sinh
vật để lên men.
Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ thanh trùng 1200C, trong thời gian 15 phút. Nhiệt độ
làm nguội 28 – 300C.
Thiết bị: Sử dụng thiết bị thanh trùng bản mỏng. Thiết bị gồm những bản mỏng
ghép lại với nhau, trên tấm bản có rãnh để dịch trao đổi nhiệt với tác nhân truyền
nhiệt. . Qúa trình thanh trùng và làm nguội được thực hiện trong cùng 1 thiết bị.
Trang 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.2.11. Nhân giống
Mục đích: Tạo ra đủ số lượng giống cần thiết cho quá trình lên men.
Giống sử dụng là Corynebacterium Glutamicum VN 3969 của Trung Quốc. Lượng sử
dụng là 105 – 110g/l, không bị giới hạn bởi nồng độ biotin vì giống này có khả
năng sinh tổng hợp acid glutamic cao và không bị khống chế bởi nồng độ biotin.
Qúa trình nhân giống được thực hiện qua các bước:
Giống gốc Corynebacterium Glutamicum tiến hành nhân giống trong phòng
thí nghiệm của nhà máy, đem thử nghiệm đạt yêu cầu thì tiến hành nhân giống cấp
I, cấp II. Kiểm tra kỹ trước khi đem nhân giống sản xuất.
Tại phòng thí nghiêm, giống gốc được cấy chuyền sang các ống thạch
nghiêng rồi tiến hành cấy vào các bình tam giác rồi đi lên men trên máy lắc.
Thông số kỹ thuật: Qua tài liệu tham khảo [8], môi trường nhân giống thích hợp:
Môi trường thạch nghiêng: Pepton 1%, cao thịt bò 1%, NaCl tinh chế 0,5%,

thạch 2%.
Môi trường nhân giống cấp I: Đường glucoza tinh khiết 2,5%, rỉ đường
0,25%, nước chấm 0,32%, MgSO4.7H2O 0,004%, Fe, Mn ( đã pha 2000g/l) 0,002%,
Ure 0,5%, B1 ( đã pha 150g/l) 0,00015%.
Môi trường nhân giống cấp II: Ví dụ ứng với thể tích thiết bị lên men 60l:
Đường glucoza 2000g, MgSO4 24g, H3PO4 60g, KOH, pH = 9, nước chấm 300ml, rỉ
đường 600g, Ure 480g, dầu lạc 60ml, B1 20mg.
Chuẩn bị môi trường: Các chất được hòa trộn cùng với nước đạt nồng độ dịch
đường là 10%, sau đó thanh trùng ở 120 oC trong thời gian 30 phút. Sau đó làm
nguội xuống còn 32oC và tiến hành lên men.
Tiến hành:
Qúa trình nuôi giống khống chế ở nhiệt độ 32 oC, áp suất 1kg/cm3, cho tiếp ure và
dầu lạc như quá trình lên men chính, lượng không khí cho vào khoảng: 850 –
1100//h, kiểm tra pH 1 giờ 1 lần hoặc lượng không khí tăng dần tính từ giống nhỉ
sang lên men chính theo tỷ lệ 1,0 – 0,25 – 0,5l/l.ph ( lít không khí/lít môi trường/1
phút). Đến giờ thứ 8 hoặc 9 là dùng được. Nồng độ là 10g/lít.
Thiết bị: Bồn nhân giống làm bằng thép không gỉ thân hình trụ có đáy và nắp hình
chỏm cầu giống thiết bị hòa tan tinh bột nhưng khác về kích thước.
3.2.12. Lên men
Mục đích: Chuyển hóa đường và đạm thành acid glutamic.
Thông số kỹ thuật:
Nồng độ đường ban đầu: Bx = 10%.
Trang 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nhiệt độ luôn giữ ở 32 0C. Giai đoạn đầu nhiệt độ khoảng 30 – 32 0C, giai đoạn
sau tăng lên 36 – 370C.
Lượng oxy cung cấp: 40 – 90 mg/lít.phút. Nếu thừa oxy thì sản phẩm chủ yếu
là α - xetoglutarat, còn nếu thiếu oxy thì sản phẩm chủ yếu là acid lactic.

Cánh khuấy hai tầng: v = 450 vòng/phút.
pH = 6,7 – 8. Qúa trình lên men pH thay đổi do có sự tạo thành acid hữu cơ
nên ta điều chỉnh pH bằng các muối amoni, NH 3 để cung cấp Nito.
Biotin: Ngày nay người ta sử dụng chủng vi sinh vật không phụ thuộc vào
hàm lượng biotin, vì vậy hàm lượng biotin không còn ảnh hưởng đến sự lên men.
Thời gian lên men là 38 – 40h, chọn 40h [11].
Trong quá trình lên men, đường được bổ sung liên tục tới cuối giai đoạn
giữa. Khi bọt nhiều phải tiếp giống để phá bọt tạo điều kiện để CO 2 thoát ra.
Xử lý bọt: Trong quá trình lên men, do hoạt động các chất lên men vi khuẩn thải ra
nhiều CO2 tạo ra nhiều bọt, vì vậy cần phải dùng một lượng dầu thích hợp để phá
bọt. Ta dùng dầu lạc thô để phá bọt [6, Tr10].
Thiết bị: Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị lên men JRFG.
3.2.13. Lọc dịch sau lên men
Mục đích: Tách bã và xác men ra khỏi dịch có chứa acid glutamic.
Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc khung bản.
Đặc điểm:
Thiết bị làm bằng chất chống ăn mòn thép không gỉ, để lọc dịch có các giá trị
pH khác nhau, ứng dụng của thiết bị lọc áp lực hạn chế, ít hao mòn, chất lượng tốt,
lọc hiệu quả. Bao gồm các tấm bộ lọc, bộ lọc khu vực, một lưu thông lớn, và có thể
được lọc theo giải pháp của quá trình sản xuất khác nhau theo yêu cầu và lưu
lượng sản xuất dựa trên nguời dùng. Số lượng tấm có thể thay đổi được sao cho
phù hợp với yêu cầu sản xuất, vì vậy thiết bị này rất linh hoạt trong sản xuất. Thiết
bị có các tấm lọc hình phẳng, kết cấu tiên tiến, biến dạng, dễ dàng làm sạch hiệu
quả có thể tăng tuổi thọ của màng tế bào, làm giảm chi phí sản xuất.
3.2.14. Cô đặc
Mục đích: Nhằm làm tăng nồng độ của dịch acid glutamic trước khi kết tinh.
Thông số kỹ thuật:

Trang 23

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Vì dịch sau lên men có nồng độ acid glutamic khoảng 17%, ta đưa vào hệ
thống cô đặc chân không để tạo dung dịch acid glutamic có nồng độ khoảng 30%.
Nhiệt độ cô đặc chân không là 70oC [6, Tr12].
Thiết bị: Sử dụng thiết bị cô đặc chân không. Thông số kỹ thuật của thiết bị có thể
thay đổi được theo yêu cầu.
Đặc điểm: Thiết bị bao gồm có 2 phần chính là buồng bốc hơi và buồng đốt liên hệ
với nhau bởi ống nối. Dịch đi vào buồng đốt được đun sôi tạo thành hỗn hợp hơi –
lỏng đi vào phòng bốc. Dung dịch đỉa ở phần dưới của phòng bốc. Thiết bị này đễ
dàng vận hành, dễ vệ sinh, hình đẹp, gương, đánh bóng nội bộ, màu sắc mờ bề mặt
bên ngoài của cán nguôi, phù hợp với yêu cầu vệ sinh thực phẩm của y học, các tiêu
chuẩn GMP.
3.2.15. Tẩy màu
Mục đích: Dùng than hoạt tính để hấp thụ những chất màu, tạp chất được sinh ra
trong quá trình lên men.
Thiết bị: Sử dụng thiết bị tẩy màu có cột than hoạt tính cố định và cho dung dịch
cần tẩy đi qua cột.
3.2.16. Kết tinh
Mục đích:
Tách lấy acid glutamic ra khỏi dịch lên men.
Có rất nhiều phương pháp kết tình acid glutamic: Phương pháp điểm đẳng
điện, phương pháp dùng dung môi hữu cơ, phương pháp hydroclorit của acid
glutamic, phương pháp trao đổi ion, phương pháp điểm đẳng điện.
Chọn phương pháp kết tinh bằng điểm đẳng điện vì phương pháp này đơn
giản, dễ thực hiện, đang được áp dụng nhiều. Bằng cách đưa pH dung dịch về điểm
đẳng điện của acid glutamic tạo điều kiện cho quá trình làm lạnh và kết tinh.
Tiến hành: Toàn bộ dung dịch acid glutamic thu được trên được đưa về thùng kết
tinh. Cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa acid glutamic kết tủa quá
sớm, kết tinh nhỏ và hiệu quả thấp. Cho HCl 37% vào để tạo điểm đẳng điện ở pH =

3,22 thì thôi và bắt làm lạnh.

Trang 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dịch acid glutamic sau khi đạt pH đẳng điện thì cho nước lạnh khoảng 5 oC
vào vỏ thùng và làm lạnh. Trong quá trình này, cánh khuấy hoạt động liên tục làm
cho acid glutamic kết tinh xốp và tơi, sau ít nhất 48h thì quá trình kết tinh kết thúc.
Chọn thời gian kết tinh là 50h [8, Tr128].
Thiết bị: Sử dụng thiết bị kết tinh 2 vỏ.
3.2.17. Ly tâm
Mục đích: Tách pha rắn và pha lỏng sau khi kết tinh nhằm tạo điều kiện thuận lợi
cho quá trình sấy.
Pha rắn: gồm acid glutamic đã kết tinh và lắng xuống, thu được acid glutamic ẩm.
Pha lỏng: gồm nước và một ít acid glutamic không kết tinh hòa tan vào, ta gọi đó là
nước cái. Phần nước cái đưa đi kết tinh lại.
Thiết bị: Dùng máy ly tâm lọc SGZ1250 do Trung Quốc sản xuất.
3.2.18. Rửa, ép lọc
Mục đích: Tinh thể sau khi ly tâm còn ẩm và có bám màu nâu nên cần được làm
sạch bằng quá trình ép lọc.
Thiết bị: Sử dụng thiết bị ép lọc DY-3000 [].
3.2.19 Sấy, làm nguội
Mục đích:
Acid glutamic hút ẩm rất nhanh nên sau khi ly tâm phải sấy ngay. Đồng thời để làm
bóng hạt acid glutamic và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sau.
Thông số kỹ thuật:
Độ ẩm acid glutamic sau khi sấy: 0,5 – 1% [6, Tr12].
Thời gian sấy mất khoảng 2h [8. Tr 131].
Thiết bị: Sử dụng máy sấy vi sóng diệt khuẩn dạng băng tải.

Nguyên lí làm việc:
Sử dụng vi sóng sản xuất bởi bộ sản sinh sóng để thực hiện làm nóng nguyên
liệu cần sấy và tác động vào nguyên tử nước trong nguyên liệu hoặc dung môi, do
đó có thể nhận năng lượng và biến nó thành nhiệt và bay hơi để đạt mục đích sấy
nguyên liệu và diệt khuẩn.
Đặc điểm:
Trang 25