Tài liệu CHƯƠNG 3 LÊN MEN CÁC SẢN PHẨM TỪ SINH KHỐI TẾ BÀO VI SINH VẬT pptx

CHƯƠNG 3
LÊN MEN CÁC SẢN PHẨM TỪ SINH
KHỐI TẾ BÀO VI SINH VẬT
LÊN MEN SẢN XUẤT AXÍT GLUTAMIC

MỤC ĐÍCH
•
Giới thiệu quy trình tổng quát sản xuất
acid glutamic bằng phương pháp lên men
chủng corynebacterium glutamicum
•
Giới thiệu nguyên liệu cho quá trình lên
men và các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình lên men.
•
Giới thiệu phương pháp tách và tinh chế
acid glutamic

LÊN MEN SẢN XUẤT AXÍT GLUTAMIC
Nguyên liệu (tinh bột)
H
2
O
Phối chế
HCl
Thủy phân
Phối chế dịch lên men Nguyên liệu phụ
Thanh trùng dịch lên men
Lên men
Trao đổi ion Tách axit glutamic

Men giống
Chuẩn bị men giống
cho sản xuất
Quy trình lên men sản xuất axits glutamic

1. Nguyên liệu và thủy phân
•
Nguyên liệu là tinh bột: Sắn, ngô, gạo…hoặc rỉ đường
Tỷ lệ thủy phân tinh bột bằng HCl:
Tinh bột/nước/HCl 100% = 100/350/0,77 (đơn vị thể tích)
Điều kiện thủy phân:
T
0
= 148 – 150
0
C
P = 2,5 kg/cm
2
t = 30 – 34 phút

Điều kiện trung hòa axít bằng NaCO
3
Lần 1: Cánh khuấy làm việc 65 vòng/phut, đạt đến pH = 4,8 - 5
Lần 2: Cánh khuấy làm việc 60 vòng/phút, đạt pH = 6,7 - 7
Thủy phân tinh bột bằng enzym: chủng Asp. Oryzae….

2. Thành phần môi trường lên men
•
Dịch đường hóa 13%
•

Cao ngô 0,7%
•
K
2
HPO
4
0,15%
•
MgSO
4
0,075%
•
Urê cho ban đầu 2%
•
Bổ sung giữa chừng 1,2% và MnSO
4
2%
* Thanh trùng dịch trước khi lên men: 45 – 60 phut, t
0
= 121
0
C

3. Lên men dịch đường hóa
*Chủng vi sinh vật sử dụng: Corynebacterium glutamicum
(- Brevibacterium lactofermentus
- Micrococus glutamicus)


3.1. Công tác chuẩn bị giống

3.1.1. Cấy giống trong phòng thí nghiệm
Lượng dịch trong bình
Nồng độ,
%
pH Nhiệt độ,
o
C Thời gian,h
Trong ống nghiêm 10ml
13-14
Trung tính
30 ± 1 24
90 ml trong bình 250 ml
13-14
Trung tính
30 ± 1 18-24
900 ml trong bình 2 lít
13-16
Trung tính
30 ± 1 18-24
9 lít trong thùng 10 lít
15-18
Trung tính
30-32 15-18

Sơ đồ nuôi cấy giống.
1.Thùng gây men 150 l cấp 1 chứa 100 l dịch; 2.Thùng chứa dịch đường hóa
và xử lý dich đường; 3 và 4. Hai thùng gây men cấp II có dung
tích bằng dung tích thùng đường hóa thêm và đều bằng 10% so với thùng lên men.
3.1.2. Nhân giống trong sản xuất

3.2. Cơ chế hóa sinh của quá trình tạo axít glutamic:
Glucoza
Axit pyruvic
Axit α – xetoglutavic
Con đường amin hóa – khử Con đường chuyển amin
L – axit glutamic
Phương trình tổng quát:
C
6
H
12
O
6
+ NH
3
+ 3/2 O
2
= C
5
H
9
NO
4
+ CO
2
+ 3H
2
O

Con đường amin hóa khử

HOOC-CO-CH
2
–CH
2
-COOH + NADPH
2
HOOC-CH-CH
2
–CH
2
-COOH +
NH
2
H
2
O + NADP
NH
3
Con đường chuyển amin
HOOC-CO-CH2-CH2-COOH + R-CH-COOH HOOC-CH-CH2-CH2- COOH

NH
2
NH
2

+ RCO-COOH

3.3. Các phương pháp lên men dịch đường hóa
3.3.1. Lên men gián đoạn:

Thùng lên men gián đoạn.
1.ruột gà làm lạnh cần 0,4-
0,5m2/m3 thùng; 2.Ống dẫn dịch
đường và men giống; 3.Ống tháo
giấm chín; 4.Ống thoát CO2;
5.Cửa quan sát và vệ sinh; 6.Đầu
ống nối hệ thống vệ sinh 7 với
phía trong thùng; 8. Van lấy mẫu;
9. Đầu ống nối hệ thống sục khí
hoặc CO2 và hơi thanh trùng.



3.3.2. Lên men liên tục
Sơ đồ lên men liên tục
1

3.3.3. Lên men cải tiến (bán liên tục)
Sơ đồ lên men bán liên tục

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
4.1. pH môi trường: 6,7 – 8
Điều chỉnh pH bằng NH
4
+
(ure, nước NH
3
, NH
4
Cl…)

4.2. Cung cấp oxy cung cấp: 25-30

m
3
/m
3
/phút, tốc độ khuấy
150 vòng/phút
4.3. Nhiệt độ: tối thích 30 – 32
0
C, cuối giai đoạn lên men 37
0
C
4.4. Chất kích thích sinh trưởng:
Các vitamin nhóm B và Biotin (2-5 g/l)

5. Tách và tinh chế axít glutamic
Nguyên liệu tách: nhựa refin (polyetylen sunfuric R-SO
3
H) dương
tính mạnh và NaOH để nhả hấp phụ.
R-SO
3
H
+
+ NH
3
ROO
-
= RSO

3
NH
3
RCOOH
Quá trình hấp phụ
RSO
3
NH
3
RCOOH + NaOH = RSO
3
Na + NH
2
RCOOH
Nhả hấp phụ
Điều kiện cả quá trình hấp phụ:
+ Dung dịch axít glutamic: 0,45 – 0,5 kg/m
3
+ 3,2 < pH < 5, nhiệt độ 65 – 70
0
C
+ Tốc độ chảy: 8 – 10 m/h 150 -180 lít/phút
Điều kiện nhả hấp phụ:
NaOH: 4-5%, nhiệt độ 65
0
C, tốc độ chảy: 100 lít/phút

* Tinh chế axít glutamic
+ Tẩy rửa: Sau khi thu được axit glutamic ngậm HCl, dùng HCl
31% để rửa nhằm hòa tan hết các axit amin khác ra khỏi axit

glutamic ngậm HCl.
+ Trung hòa: Để tách HCl ra khỏi axit glutamic ngậm HCl, người ta
dùng Na
2
CO
3
hoặc NaOH để trung hòa.
Khử sắt và canxi
FeCl
2
+ Na
2
S FeS + 2NaCl
C
2
H
2
O
4
+ Ca
2+
C
2
O
4
Ca + 2H
+

CÂU HỎI
•

Bài 1: Bạn hãy cho biết acid glutamic
được sản xuất bằng những con đường
nao? Hay so sánh ưu nhược điểm của
chúng?
•
Bài 2: Bạn hãy cho biết ngoài việc áp
dụng acid glutamic vào sản xuất gia vi mì
chính người ta còn dùng để làm gì? Lấy ví
dụ thực tế?

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Thị Hiền. Công nghệ sản xuất mì
chính và các sản phẩm lên men cổ truyền.
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
2. Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Bá Hiên,
Hoàng Hải, Vũ Thị Hoan. Giáo trình vi
sinh vật học công nghiệp. Nhà xuất bản
Giáo dục.
3. Các webside