Quy trình sản xuất bột ngọt

KHOA HỌC ỨNG DỤNG
NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÁO CÁO QUÁ TRÌNH
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 5 tháng 2 năm 2020


DANH MỤC VIẾT TẮT
STT

Từ viết tắt

1

TNHH

2

ISO 9001

3

OHSAS
18001

Tên tiếng Anh

Tiên tiếng Việt
Trách nhiệm hữu hạn

International Organisation
for Standardisation

Tổ chức tiêu chuẩn hóa
Quốc tế

Occupational Health and
Safety Assessment Series

Tiêu chuẩn về hệ thống
quản lý an toàn sức khỏe
nghề nghiệp.

4

HACCP

5

HALAL

Tiêu chuẩn về thực phẩm
của người Hồi giáo

6

KOSHER

Tiêu chuẩn về thực phẩm

của người Do Thái

7

GMP+

Hazard analysis and Critical Phân tích mối nguy và điểm
Control Point
kiểm sốt tới hạn

Good Manufactoring
Practices
Food Safety System
Certification

Thực hành sản xuất tốt

8

FSSC 22000

9

GA Broth

Glutamic Acid Broth

Nước dung dịch Acid
Glutamic sau quá trình lên
men

10

GA

Glutamic Acid

Acid Glutamic

11

BO

12

MSG

13

ML1

14

LL, L, LM,
M,
30B, 60B, P,
F30A, F40A,
F60A, F80A
FDA

15

Chứng nhận hệ thống an
toàn thực phẩm

Dịch sau lên men
Monosodium Glutamate

Natri Glutamate
Dịch sau q trình ly tâm
Các kích cỡ bột ngọt quy
ước

Food and Drug
Administration

Cục quản lý Thực phẩm và
Dược phẩm Hoa Kỳ


16

FAO

Food and Agriculture
Organization of the United
Nations

Tổ chức Lương thực và
Nông nghiệp Liên Hiệp

Quốc

17

WHO

World Health Organization

Tổ chức Y tế Thế giới

18

CMS

Condensed Molassess
Fermentation Solubes

19

TS

Total Sugar

Đường tổng

20

RS

Revert Sugar

Đường hoàn nguyên

21

CB

Tên sản phẩm phân bón
hữu cơ cử Cơng ty

Dịch lên men cơ đặc


MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT..................................................................................................................ii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU............................................................................................................. 1
1.1.

Lịch sử bột ngọt...................................................................................................................... 1

1.2.

Vai trò của acid glutamic.........................................................................................................2

1.3.

Vai trò của bột ngọt.................................................................................................................3

1.3.1 Định nghĩa..............................................................................................................3
1.3.2 Vai trò.....................................................................................................................3

CHƯƠNG 2: CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT...............................................................6
2.1.

2.2.

Nguyên liệu:............................................................................................................................ 7

2.1.1.

Mật rỉ đường........................................................................................................7

2.1.2.

Tinh bột sắn (tinh bột khoai mì)..........................................................................8

Tuyển chọn giống vi sinh vật..................................................................................................9

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT BẲNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN....10


Phương pháp lên men................................................................................................................10



Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:...........................................................................11

3.1.

Quy trình sản xuất bột ngọt bằng Phương pháp lên men từ nguyên liệu mật rỉ mía đường...14

3.2.

Thuyết minh quy trình sản xuất.............................................................................................15

3.2.1.

Lên men ngun liệu mật rỉ...............................................................................15

a.

Chuẩn bị mơi trường lên men...............................................................................15

b.

Chuẩn bị giống lên men........................................................................................16

c.

Cấy vi khuẩn vào mơi trường lên men.................................................................16

d.

Cơ chế q trình lên men......................................................................................17

3.2.2.

Thu hồi..............................................................................................................18

a.

Cơ đặc...................................................................................................................18

b.

Kết tinh Glutamic acid.........................................................................................19

c.

Ly tâm...................................................................................................................20

d.

Trung hòa acid glutamic:......................................................................................20

3.2.3.

Tinh chế.............................................................................................................21

a.

Lắng......................................................................................................................21

b.

Tẩy màu................................................................................................................21


c.

Lọc ép...................................................................................................................21

d.

Trao đổi ion..........................................................................................................22

e.

Kết tinh MSG (Monosodium Glutamate).............................................................23

3.2.4.

Ly tâm................................................................................................................23

a.

Ly tâm...................................................................................................................23

b.

Sấy........................................................................................................................24

c.

Sàng phân loại......................................................................................................24

d.

Đóng gói...............................................................................................................25

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN..............................................................................................................25

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................................26

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 3.1. Quy trình sản xuất bột ngọt thực tế tại Công ty Vedan..............................................14
Sơ đồ 3.2: Bốn bước chính để sản xuất bột ngọt..........................................................................15
Sơ đồ 3.3: Thiết bị lên men............................................................................................................. 18
Sơ đồ 3.4: Thiết bị cô đặc...............................................................................................................19
Sơ đồ 3.5: Thiết bị trao đổi ion......................................................................................................23
Sơ đồ 3.6: Thiết bị sấy....................................................................................................................24
Sơ đồ 3.7: Thiết bị sàng phân loại..................................................................................................25


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Lịch sử bột ngọt

Hình 1.1. Bột ngọt
Người Nhật có thói quen sử dụng rong biển làm nguồn thực phẩm từ
hàng ngàn năm nay, trong đó rong lá (tên khoa học Laminaria japonica) là một
loại gia vị tuyệt vời. Khi đó, người ta chưa xác định được hoạt chất tạo nên
hương vị của loại rong này.
Năm 1909, khi nhà khoa học người Nhật Kikunae Ikeda phát hiện ra
monosodium glutamate, một muối của acid glutamic, trong cặn nâu còn lại khi
bay hơi dung dịch canh tảo biển, và đó là chất tạo vị ngon của món ăn này. Vào
21/4/1909 ông đã đăng ký paten số 9440 với nhan đề là “ sản xuất chất liệu gây
vị”.
Bột ngọt có tên khoa học là Monosodium Glutamate (viết tắt là MSG), là
muối natri của acid glutamic, là chất điều vị có giá trị trong công nghiệp thực
phẩm, được sử dụng thường xuyên trong các món ăn hàng ngày của người Nhật
và các nước phương Đơng trong đó có Việt Nam.

1


Cơng thức của bột ngọt:

Hình 1.2. Cơng thức cấu tạo monosodium glutamate
1.2. Vai trò của acid glutamic
Acid glutamic là một amino acid rất cần thiết cho quá trình tổng hợp chất
đạm (protein) của cơ thể, xây dựng cấu tạo tế bào.
Tổng hợp nên các amino acid khác như alanine, cysteine, proline…tham
gia vào phản ứng chuyển hóa amin giúp cơ thể tiêu hóa nhóm amin và loại bỏ
chúng ta khỏi cơ thể.
Trong y học sử dụng acid glutamic trong trường hợp suy nhược thần kinh
nặng, mệt mỏi trí nhớ, sự đầu độc NH3 vào cơ thể, một số bệnh về tim…
Một hợp chất của acid glutamic là N-acetylglutamate là chất hoạt động bề
mặt, vi sinh vật phân giải được, được sử dụng trong cơng nghiệp mỹ phẩm, xà
phịng. Acetylglutamate được sử dụng trong xử lí nước biển ơ nhiễm dầu hỏa và
dầu thực vật gây nên.
Acid glutamic tồn tại phổ biến trong các thực phẩm tự nhiên như thịt, cá,
trứng, sữa (kể cả sữa mẹ) và các loại rau củ quả như cà chua, bí đỏ, đậu Hà
Lan…

2


1.3. Vai trị của bột ngọt
Bột ngọt có thật sự an tồn ?

Hình 1.3: Bột ngọt có an tồn?

1.3.1 Định nghĩa
Mononatri glutamate (tên Tiếng Anh: Monosodium glutamate – MSG –
C5H8NO4Na) thường được gọi là bột ngọt hoặc mì chính, là muối Natri của acid
glutamic, một trong những amino acid không thiết yếu phong phú nhất trong tự
nhiên.
Tính chất vật lý:
- Tinh thể rắn khơng màu, khơng mùi, có vị muối nhạt.
- Nhiệt độ nóng chảy 232 ˚C.
- Độ tan trong nước 74 g/ml.

1.3.2 Vai trò
Bột ngọt là gia vị an toàn.
Bột ngọt là chất điều vị trong chế biến thực phẩm, làm gia vị cho các món
ăn. Được đưa vào cơ thể làm tăng khả năng lao động trí óc và chân tay.
Các nghiên cứu gần đây chỉ rõ bột ngọt đóng vai trị quan trọng trong
chuyển hóa chất dinh dưỡng trong cơ thể con người.
3


Tại Mỹ, bột ngọt được xem như là một thành phần thực phẩm phổ biến
như muối, bột nổi và tiêu. Cơ quan quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ
(FDA) đã xếp bột ngọt vào danh sách các chất được xem là an tồn. Việc xếp
loại này có nghĩa là bột ngọt an tồn trong mục đích sử dụng thơng thường của
nó.
Bột ngọt cũng được chính phủ các nước trên khắp thế giới cho phép sử
dụng từ Châu Âu, nhật Bản và các nước Châu Á, Châu Mỹ và châu Phi.
Vào năm 1987, Hội đồng chuyên gia phụ gia thực phẩm của tổ chức
Lương nông Liên Hiệp quốc (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã xác
nhận là bột ngọt an toàn. Hội đồng đã quyết định là không cần thiết phải quy
định cụ thể lượng bột ngọt sử dụng hàng ngày.

Tại Việt Nam, từ khi xuất hiện cho đến nay, bột ngọt là gia vị được sử
dụng rộng rãi trong hầu hết mọi gia đình, và cũng từ lâu, bột ngọt được liệt kê
trong danh mục phụ gia được phép sử dụng của Bộ Y tế.
Từ năm 1909 đến nay, bột ngọt được sản xuất thương mại trên toàn thế
giới.
 Một số sản phẩm từ bột ngọt:
 Hạt nêm xương hầm rau củ:

Hình 1.4: Hạt nêm nấm hương rau củ - Bột chiên gà giòn - Bột chiên giòn đa
dụng

4


 Các sản phẩm tinh bột

Hình 1.5. Sản phẩm tinh bột
 Sản phẩm CMS ( Condensed Molassess Fermentation Solubes)

Hình 1.6: Sản phẩm phân bón Vedargo - Venatto
 Sản phẩm hóa học đặc biệt

Hình 1.7: Sản phẩm Xút - Acid
5


 Sản phẩm hàng tiêu dùng

Hình 1.8. Sản phẩm đậu tằm rang muối - đậu phộng rang muối - đậu phộng da
cá vị cà phê

Hình 1.9. Sản phẩm hạt hướng dương vị dừa - hạt hướng dương ngũ vị hương

CHƯƠNG 2: CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU
SẢN XUẤT
Mối quan tâm lớn của các nhà sản xuất có quy mơ lớn là giá thành của
các mơi trường này và vì vậy họ thường sử dụng nguồn đường từ mía hoặc củ
cải đường, thủy phân tinh bột từ ngơ, củ sắn, thậm chí là bột sắn. Sự lựa chọn
nguyên liệu đường chủ yếu là do sự sẵn có của nó. Nói chung, các nhà sản xuất
thường lựa chọn nguồn thực vật có sẵn ở địa phương. Cùng với đường, muối
amon và amoni cũng là một cung cấp nguồn nitơ.

6


Do vi sinh vật lên men sử dụng nguồn dinh dưỡng chủ yếu là các loại
đường nên nguyên liệu sử dụng cho Công nghệ lên men phải giàu Glucide như:
tinh bột sắn, mật rỉ đường, glucose, saccharose…
2.1. Nguyên liệu:
2.1.1. Mật rỉ đường
Rỉ đường hay mật rỉ đường, còn được gọi ngắn gọn là mật, là chất lỏng
đặc sánh còn lại sau khi đã tách phần đường kính bằng phương pháp cô đặc và
kết tinh. Đây là sản phẩm phụ của cơng nghiệp chế biến đường (đường mía,
đường nho, đường củ cải). Chất lượng của rỉ đường phụ thuộc vào giống, điều
kiện trồng trọt, hồn cảnh địa lí, trình độ chế biến của nhà máy và độ chín của
mía hoặc củ cải ngun liệu.

Hình 2.1: Mật rỉ đường
-

Thành phần chính của rỉ đường: đường 62%, các chất phi đường 10% và
nước 20%

-

Đường trong mật rỉ đường bao gồm: 25-40% saccharose, 15-25% đường
khử (glucose và fructose), 3-5% đường không lên men được.

-

Các chất phi đường gồm các chất hữu cơ và vô cơ. Chất hữu cơ chứa nito
của đường chủ yếu là amino acid cung cấp lượng nhỏ protein và sản
phẩm phân giải của nó. Chất vơ cơ là các loại muối được tìm thấy trong
7


thành phần tro của rỉ đường (độ tro của đường mía thấp hơn độ tro đường
củ cải).
-

Rỉ đường chứa nhiều nguyên tố khác nhứ Fe, Zn, Mn, Cu, B, Co, Mo

-

Giàu các chất sinh trưởng như a.patotenic, nicotinic, folic, B 1, B2 và đặc
biệt là biotin.
Nhà máy sản xuất tại Việt Nam sử dụng sản phẩm mật rỉ đường này là

nguồn nguyên liệu chính để sản xuất bột ngọt.
2.1.2. Tinh bột sắn (tinh bột khoai mì)

Tinh bột khoai mì là sản phẩm dạng bột trắng mịn được chiết xuất từ
khoai mì sau các q trình: phơi, sấy, nghiền. nó được sử dụng rộng rãi trong
cơng nghệ thực phẩm và ngồi thực phẩm.
Đây là một loại nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, đem lại lợi nhuận cao khi sử
dụng để chế biến sản phẩm bột ngọt.

Hình 2.2: Tinh bột sắn
Thành phần của sắn phụ thuộc vào trình độ và kỹ thuận chế biến sắn:
Tinh bột: 83-88%
Nước: 10.6-14.4%
Cellulose: 0.1-0.3%
8


Đạm: 0.1-0.4%
Chất khống: 0.1-0.6%
Chất hịa tan: 0.1-1.3%
Khi sử dụng tinh bột chế biến bột sắn, ta phải cho vi sinh vật ăn tinh bột
thủy phân thành đường, từ đó chủng lên men glutamic acid ăn đường, sản xuất
ra acid glutamic. Sau đó cho tác dụng với nguyên liệu Natri hydroxide để tạo ra
bột ngọt.
2.2. Tuyển chọn giống vi sinh vật
Đây là quá trình quan trọng và then chốt của quá trình lên men, sản phẩm
có đạt được mong muốn của nhà sản xuất, đảm bảo quy chuẩn khắt khe về
thành phần, độ tinh sạch, giá trị cảm quan phụ thuộc lớn vào khâu chọn giống
Gần đây các nhà khoa học tạo ra được những giống vi sinh vật đột biến
bằng phương pháp hóa học hay sinh học để tạo ra các chủng mới có nhiều đặc
tính q như tạo L-acid glutamic trong môi trường giàu biotin mà không cần
thêm các chất kháng biotin, lên men L-acid glutamic hiệu suất cao, chống chịu
môi trường khắc nghiệt, dễ ứng dụng vào công nghiệp.

Tính năng kháng lại các chất kháng sinh trong mơi trường lên men là rất
quan trọng trong chọn giống giúp không mất quá nhiều công sức, tiền của vào
việc thanh trùng, tiệt trùng hay ức chế hoạt động của các lồi vi sinh vật khác, ví
dụ thể đột biến Brevibacterium và Corynebacterium bền vững kháng sinh, sinh
trưởng trong môi trường áp suất thẩm thấu cao và tạo L-acid glutamic đủ tiêu
chuẩn.
Một khả năng nữa là chống chịu các Phage. Vi khuẩn nào bền với thực
khuẩn thể sẽ được ưu tiên sử dụng.
Trong lên men sản xuất người ta thường hay sử dụng các giống vi khuẩn
có khơng có khả năng tạo bào tử như: Micrococcus glutamicum,
9


Corynebacterium Glutamicum, Corynebacterium VN3969 và Brevibacterium
Divaricatum, Microbacterium. Những giống này có khả năng tạo 30-50g/L acid
glutamic từ 100g glucose.
Những giống vi khuẩn này có đặc điểm: Vi khuẩn gram dương, khơng
sinh bào tử, khơng thể chuyển động, tế bào hình que hay hình cầu, có khả năng
oxy hóa acid glutamic ta ketoglutarat rất thấp, phát triển trong mơi trường có
biotin, hoạt tính glucose hydrogenase cao.

Corynebacterium Glutamicum

10


CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT BẲNG
PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
Để sản xuất bột ngọt, có 4 phương pháp: Phương pháp tổng hợp hóa học,
phương pháp thủy phân protit, phương pháp kết hợp, phương pháp lên men.

Nhiều nhà máy sản xuất tại Việt Nam sử dụng phương pháp lên men để
sản xuất bột ngọt bởi những ưu điểm vượt trội.
 Phương pháp lên men
•

Phương pháp này lợi dụng một số vi sinh vật có

khả năng sinh tổng hợp ra các amino acid từ các nguồn
glucide và đạm vơ cơ.
•

Sử dụng một số vi sinh vật để lên men như là

Micrococcus glutamicus, Brevi bacterium.

11


•

Ưu điểm:

 Không sử dụng nguyên liệu protit.
 Không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn mòn.
 Hiệu suất cao, giá thành thấp.
 Tạo ra acid glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao.
 Nguồn nguyên liệu dồi dào.

 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình lên men:
Nồng độ Biotin:

Biotin là chất điều hịa sinh trưởng có vai trị đặc biệt trong q
trình lên men acid glutamic. Quyết định sự tăng trưởng của tế bào, quyết
định cấu trúc của màng tế bào, có vai trị quan trọng trong cơ chế oxy
hóa cơ chất tạo nên acid glutamic. Được cung cấp vào môi trường dạng
tinh khiết qua các nguyên liệu giàu biotin như cao bắp, rỉ đường.
Trong mơi trường có đủ biotin, vi khuẩn sinh trưởng vừa phải, lên
men tốt và tạo nhiều acid glutamic. Khi thừa biotin, vi khuẩn sinh trưởng
mạnh mẽ, tiêu hao đường nhanh, sinh ít acid glutamic, nhưng lại sinh ra
nhiều acid lactic, α-ketoglutaric, succinic, aspartic, alanine. Khi thiếu
biotin, vi khuẩn sinh trưởng tạo acid glutamic kém.
Nồng độ biotin tối ưu cho quá trình tạo acid glutamic thay đổi
theo nguồn cơ chất, nồng độ cơ chất và phân biệt cho từng loại giống và
nằm trong khoảng 2-5 μg/l mơi trường, có những giống cần đến 10 μg/l.
Nồng độ oxy hòa tan
Trong quá trình lên men tạo acid glutamic, vi khuẩn cần oxy hịa
tan để sinh trưởng và tích lũy acid glutamic. Nhu cầu oxy cho từng giai
đoạn sẽ khác nhau. Điều chỉnh và duy trì oxy hịa tan trong q trình lên
men bằng việc thơng gió và khuấy trộn.
Cung cấp thiếu hay thừa oxy hịa tan đều khơng tốt cho sự tạo
thành acid glutamic.
12


Khi cung cấp đủ oxy hịa tan, q trình lên men diễn ra nhẹ nhàng,
trơn tru, hoạt lực hô hấp của tế bào cao, tiêu thụ đường nhanh, thời gian
tạo acid glutamic dài, tốc độ tạo acid glutamic và hiệu suất lên men tốt.
Khi cung cấp thiếu oxy hòa tan, sau 10 giờ lên men, tốc độ sinh
trưởng, tốc độ lên men chậm và tốc độ tiêu thụ đường chậm, thời gian
tạo acid glutamic ngắn, hiệu suất lên men acid glutamic kém và tạo
nhiều acid lactic và acid succinic.

Khi cung cấp thừa oxy hịa tan, thì sinh trưởng và tiêu hao đường
mạnh mẽ, hoạt lực hô hấp của tế bào thấp, chỉ có một lượng nhỏ acid
glutamic tạo thành, thay vào đó là α-ketoglutaric acid
Nồng độ muối amoni
Các loại muối chứa NH4+ như NH4Cl, (NH4)2SO4, NH3,… hoặc ure
thường là nguồn cung cấp nitơ cho quá trình lên men acid glutamic. Nitơ
cần cho việc tổng hợp protein tế bào và chiếm 9.5% trọng lượng phân tử
acid glutamic.
Tuy trong mơi trường có chứa NH4+ nhưng khơng thích hợp cho
phát triển của vi khuẩn cũng như tích lũy acid glutamic. Nồng độ acid
glutamic được giữ thấp ở giai đoạn đầu và bổ sung dần về sau. Ure là
nguồn cung cấp nitơ rất tốt cho q trình tổng hợp protein tế bào và tích
lũy acid glutamic, giữ pH mơi trường trung tính hay kiềm yếu. Khi thiếu
ure thì các cơ chế sinh tổng hợp acid glutamic bị đảo lộn dẫn đến sản
sinh nhiều acid hữu cơ khác, thừa ure thì hiệu suất tổng hợp acid
glutamic kém.
pH
pH tối ưu cho sinh trưởng và tạo acid glutamic của vi khuẩn sinh acid
glutamic là trung tính hoặc kiềm nhẹ. Trong quá trình lên men do sự
hình thành acid glutamic và các acid hữu cơ khác nên pH mơi trường
thường giảm xuống. Do đó, điều chỉnh pH bằng cách bổ sung dần NH 4+
vào mơi trường, có thể dùng ure để điều chỉnh pH trong khoảng pH 7-8.
Nhiệt độ
Nhiệt độ để vi khuẩn sinh trưởng và tạo ra acid glutamic tốt là
nhiệt độ trong khoảng 30-35OC, một số ít trong khoảng 35-35OC, cá biệt
13


41-43OC. Duy trì nhiệt độ ổn định trong quá trình sản xuất acid glutamic
là cần thiết vì tăng nhiệt độ đột ngột làm sỉnh ra acid lactic.

Ảnh hưởng của thực khuẩn thể
Trong quá trình lên men acid glutamic, các vi khuẩn tích lũy số
lượng lớn acid glutamic trong điều kiện lên men không bị nhiễm trùng.
Một số vi khuẩn sinh bào tử và thực khuẩn thể có thể bị nhiễm vào mơi
trường qua khơng khí, thiết bị lên men bị rị rỉ hay mơi trường chưa tiết
trùng. Điều đó, làm giảm hiệu suất lên men hoặc hỏng mơi trường. Do
đó, cần can thiệp khi xảy ra xâm nhiễm để đảm bảo hiệu quả lên men.

14


3.1. Quy trình sản xuất bột ngọt bằng Phương pháp lên men từ nguyên
liệu mật rỉ mía đường

Sơ đồ 3.1. Quy trình sản xuất bột ngọt thực tế tại Cơng ty Vedan
15


3.2. Thuyết minh quy trình sản xuất
Quy trình sản xuất bột ngọt gồm 4 cơng đoạn chính:

Thu hồi acid
glutamic

Tinh chế
bột ngọt

Ly tâm thu hồi
bột ngọt

Lên men
nguyên liệu
mật rỉ
Sơ đồ 3.2: Bốn bước chính để sản xuất bột ngọt
3.2.1. Lên men nguyên liệu mật rỉ
Đây là khâu quyết định nhất đối với tồn bộ dây chuyền sản xuất. Ngồi
ra cịn có những cơng đoạn phụ phục vụ cho q trình lên men như: dây chuyền
lọc khí, xử lý urê, xử lý dầu khử bọt.
a. Chuẩn bị môi trường lên men
Môi trường lên men được chuẩn bị sẵn từ nguyên liệu đường glucosse,
saccharose hoặc thủy phân tinh bột được thanh trùng kĩ trước khi cho vi khuẩn
lên men acid glutamic vào. Trong dung dịch đường chiếm khoảng 8-25%.
Dịch mật rỉ là thức ăn chính cho vi khuẩn lên men, trong dịch mật rỉ có đủ
lượng biotin cho q trình lên men, ta cần phải bổ sung thêm NH 3, H3PO4, O2,
các chất dinh dưỡng cho chủng vi khuẩn phát triển tăng sinh khối.


b. Chuẩn bị giống lên men
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 mơi trường lỏng.
Q trình nhân giống được thực hiện qua 2 quá trình trong khoảng 33 giờ.
Khi giống đã chuẩn bị xong mơi trường lên men chưa xong thì giữ
nguyên giống trong nồi, tắt cánh khuấy, giữ nguyên áp lực, cho nước đơng lạnh
qua vỏ ngồi thiết bị để nhiệt độ hạ xuống gần bằng 10 OC, không được để giống
quá 3 giờ vì giống sẽ già và hiệu suất tạo AG (Acid Glutamic) thấp.
Các nguồn chất chính để nuôi đảm bảo yêu cầu trên:
- Hợp chất cacbon: đường glucose.
- Đạm vơ cơ: urê.
- Các muối khống cần thiết.
- Các chất phát triển.

c. Cấy vi khuẩn vào môi trường lên men
Chủng vi khuẩn thuần đã được nhân giống và được cấy vào mơi trường
mật rỉ đã có đầy đủ dưỡng chất thiết yếu cho vi khuẩn hoạt động.
Kiểm soát pH môi trường ở 6.7-7.5, nhiệt độ trong khoảng 37- 41 OC.
Thời gian lên men thường là 32 giờ.
Trong thời gian lên men, pH sẽ chuyển dần sang acid do sự hình thành
acid glutamic do đó người ta thường bổ sung thêm dinh dưỡng vào môi trường
nguồn amoni (NH3, H3PO4) để giữ ổn định độ pH cho vi khuẩn hoạt động tốt.
Không được để điều kiện lên men là yếm khí vì sản phẩm tạo ra sẽ là
acid lactic. Vì vậy trong quá trình lên men cần bổ sung O2 liên tục.

17


d. Cơ chế quá trình lên men
Những biến đổi xảy ra trong quá trình lên men acid glutamic rất phức
tạp. Vi khuẩn sử dụng đường nhờ xúc tác enzyme có sẵn trong nó, chuyển
hóa qua nhiều phản ứng khác nhau để cuối cùng tạo acid glutamic và một số
sản phẩm phụ khác. Quá trình lên men được chia làm 3 giai đoạn:
 Giai đoạn đầu: 8-12 giờ, chủ yếu là tăng sinh khối, đường hao chậm, acid
glutamic chưa tích lũy hoặc tích lũy rất ít, pH tăng dần. Giai đoạn này các
chất đường, đạm vô cơ và hữu cơ, các chất khống, vitamin và các chất
sinh trưởng trong mơi trường giúp tế bào vi khuẩn lớn lên, đạt kích thước
cực đại và bắt đầu sinh sản, phân chia. Quá trình lặp lại đến khi vi khuẩn
đạt giá trị cực đại.
 Giai đoạn hai: từ giờ thứ 12 đến giờ thứ 24, đường hao nhanh, acid
glutamic tạo ra mạnh, pH giảm nhanh, nhiệt độ và bọt tăng nhanh. Giai
đoạn này giữ cho số tế bào không tăng thêm hoặc tăng rất ít. Quá trình
chủ yếu giai đoạn này là: đường, đạm vơ cơ thẩm thấu qua màng tế bào,

các q trình chuyển hóa bởi men và các phản ứng để tọa acid glutamic
trong tế bào. Lượng acid glutamic hòa tan vào môi trường làm cho pH
môi trường giảm dần, CO2 bay ra nhiều, lượng bọt tăng lên. Giai đoạn
này nhiệt độ tăng nhanh, lượng đường giảm nhanh từ 8.9% xuống 2.3%,
lượng acid glutamic tăng nhanh từ 0 đến 30-40 g/lít.
 Giai đoạn ba: giai đoạn này là những giờ còn lại, tất cả biểu hiện đều
giảm dần đến khi hàm lượng đường dưới 1% thì kết thúc quá trình lên
men. Nhiệt độ giữ từ 30-32OC, áp suất 1kg/cm3. Lượng khơng khí 30-40
m3/giờ/m3 mơi trường, tốc độ cánh khuấy 180-300 vịng/phút. Khi pH
giảm đến 7, bổ sung ure để tăng lên 8. Khi bọt nhiều dùng dầu phá bọt để
CO2 thoát nhanh.
Tổng thời gian lên men khoảng 28-32 giờ. Sản phẩm cuối cùng của
quá trình lên men là một dịch màu nâu đen, đường còn lại dưới 1% và hàm
lượng acid glutamic đạt 17%, pH khoảng 7 và được ký hiệu là dịch BO
(Dịch sau lên men ).

18


Sơ đồ 3.3: Thiết bị lên men
Dạng thiết bị này sử dụng rộng rãi được tiệt trùng cho các quá trình lên
men vi sinh vật tạo ra các sản phẩm có hoạt tính sinh học.
Thiết bị lên men này có một xilanh đứng được chế tạo bằng kim loại có
nắp và đáy hình nón. Tỷ lệ chiều cao và đường kính 2.6:1, trên nắp có bộ dẫn
động cho cơ cấu chuyển đảo và cho khử bọt bằng cơ học; ống nối để nạp môi
trường dinh dưỡng, vật liệu cấy, chất khử bọt, nạp và thải vào khơng khí; các
cửa quan sát,cửa để đưa vòi rửa; van bảo hiểm và các khớp nối để cắm các dụng
cụ kiểm tra.
3.2.2. Thu hồi
a. Cô đặc

Hàm lượng dịch BO (Dịch sau lên men) sau q trình lên men chứa 17%
Glutamic acid cịn thấp, pH khoảng 7, một lượng acid amin và thành phần môi
trường chưa lên men hết. Do đó, ta tiến hành cơ đặc chân không đến quá bão

19


hòa dịch BO (Dịch sau lên men) lên 30% Glutamic acid, pH khoảng 5.5-6 đạt
điều kiện cho quá trình kết tinh.

Sơ đồ 3.4: Thiết bị cô đặc
b. Kết tinh Glutamic acid
Dịch acid glutamic sau khi đạt pH đẳng điện thì cho nước lạnh vào vỏ
thùng và làm lạnh nhằm làm tăng độ quá bão hoà của dung dịch tạo cho kết tinh
acid glutamic được tốt. Trong quá trình này cánh khuấy hoạt động liên tục làm
cho acid glutamic kết tinh to, xốp và tơi, thêm HCl hoặc H 2SO4 để hạ pH xuống
3.2 và giảm nhiệt độ xuống 23-25OC (nhiệt độ càng thấp càng tốt) .
Lúc này thu hỗn hợp có 2 pha:
-

Pha rắn: gồm acid glutamic đã kết tinh và lắng xuống.

-

Pha lỏng: gồm nước và một ít acid glutamic (khoảng 2%) khơng

kết tinh hồ tan và các vitamin, khống chất được gọi là nước cái được xử lí
dùng làm phân bón lỏng.

20