BÀI BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM đề TÀI QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN
KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI BÁO CÁO

MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI : QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT

GIẢNG VIÊN : Th.S NGUYỄN THANH SANG
SVTH :

LÊ THỊ ÁI QUYÊN D17_TP02
NGUYỄN THỊ NGỌC DUNG D17_TP02
LÊ THỊ KIM NGÂN D17_TP01

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 10.2019

Page | 1


QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT

Mục lục
Phần 1: Tổng quan về các nghiên cứu gần đây của bột ngọt
1. Định nghĩa ..................................................................................... 1
2. Nguồn gốc và lịch sử phát triển ................................................... 2
3. Các tính chất của bột ngọt ............................................................. 3
3.1. Tính chất lý hóa................................................................... 3
3.2. Tính chất hóa học ................................................................ 3
3.3. Phản ứng mất nước ............................................................. 3
3.4. Phản ứng phân hủy ở nhiệt độ cao ...................................... 4

3.5. Ảnh hưởng của PH .............................................................. 5
3.6. Tác động của các yếu tố khác ............................................. 6
3.7. Tính chất sinh hóa ............................................................... 7
4. Tiêu chuẩn chọn lựa nguyên liệu .................................................. 7
Phần 2 : Các phương pháp sản xuất bột ngọt
1. Phương pháp tổng hợp hóa học ..................................................... 9
2. Phương pháp thủy phân protit ....................................................... 9
3. Phương pháp lên men .................................................................. 12
4. Phương pháp kết hợp................................................................... 13
Phần 3: Quy trình cơng nghệ sản xuất bột ngọt
1. Quy trình cơng nghệ 1 ................................................................. 14
2. Quy trình cơng nghệ 2 ................................................................. 15
3. Thuyết minh về từng quy trình .................................................... 16
4. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của thiết bị sản xuất bột ngọt ... 19
Phần 4: Sản phẩm bột ngọt
1. Chỉ tiêu cảm quan................................................................... 32
2. Chỉ tiêu chất lượng ................................................................. 32
3. Chỉ tiêu sinh vật ..................................................................... 33
4. Các nghiên cứu đánh giá về độ an toàn của bột ngọt............. 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................33

Page | 2


DANH MỤC HÌNH

HÌNH 1: Bột ngọt....................................................................................... 1
HÌNH 2: Giáo sư Kikunae Ikeda ............................................................... 2
HÌNH 3: Cấu tạo thiết bị thủy phân ......................................................... 20
HÌNH 4: Thiết bị kết tinh và cấu tạo ....................................................... 21

HÌNH 5: Thiết bị trao đổi ion .................................................................. 22
HÌNH 6: Cấu tạo thiết bị trao đổi ion ...................................................... 22
HÌNH 7: Thiết bị lọc ................................................................................ 23
HÌNH 8: Cấu tạo thiết bị lọc .................................................................... 23
HÌNH 9: Thiết bị cơ đặc........................................................................... 24
HÌNH 10: Cấu tạo thiết bị cơ đặc ............................................................ 24
HÌNH 11: Ngun lí hoạt động máy ly tâm ............................................ 25
HÌNH 12: Thiết bị ly tâm ......................................................................... 26
HÌNH 13: Cấu tạo thiết bị ly tâm ............................................................. 26
HÌNH 14: Thiết bị khử sắt ....................................................................... 28
HÌNH 15: Thiết bị sấy phun .................................................................... 29
HÌNH 16: Cấu tạo thiết bị sấy phun ........................................................ 29
HÌNH 17: Thiết bị sàng, rây .................................................................... 30
HÌNH 28: Thiết bị đóng gói ..................................................................... 31

Page | 3


DANH MỤC BẢNG

BẢNG 1: Ảnh hưởng của thời gian và PH .................................................... 6

BẢNG 2: Nguyên liệu giàu thành phần protit ............................................... 7

BẢNG 3: Thành phần trong tinh bột sắn ....................................................... 8
BẢNG 4: Ảnh hưởng của axit đến hoạt tính ............................................... 11
BẢNG 5: Ảnh hưởng của thời gian, nồng độ axit ....................................... 11

BẢNG 6: Chỉ tiêu cảm quan ........................................................................ 32
BẢNG 7: Chỉ tiêu chất lượng ...................................................................... 32

BẢNG 8: Chỉ tiêu vi sinh vật....................................................................... 33

Page | 4


Phần 1: Tổng quan về các nghiên cứu gần đây của bột ngọt
1. Định nghĩa
Bột ngọt là một loại phụ gia hầu như đều rất quen thuộc với mỗi gia đình hiện
nay. Nó được chúng ta sử dụng nêm nếm trong các bữa ăn, trong thực phẩm,...

Hình 1: Bột ngọt
Mononatri glutamat (tiếng Anh: monosodium glutamate, viết tắt MSG),
thường được gọi bột ngọt hoặc mì chính, là muối natri của axit glutamic, một trong
những axit amin thiết yếu nhất trong tự nhiên. Axít 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 … Ngày nay, bột ngọt được sản xuất từ các nguyên liệu
thiên nhiên như tinh bột khoai mì, mật mía đường, bắp,… bằng phương pháp lên
men vi sinh tự nhiên – giống như phương pháp sản xuất bia, giấm …Cơ quan Quản
lý Thuốc và Thực phẩm Hoa Kỳ đã cơng nhận bột ngọt Nhìn chung là An tồn
(GRAS) và Liên minh châu Âu phân loại bột ngọt là phụ gia thực phẩm.
Glutamat trong bột ngọt cho vị 'umami' (vị ngọt thịt) tương tự glutamat từ các
loại thực phẩm khác. Về phương diện hóa học, glutamat trong bột ngọt và glutamat
từ thực phẩm tự nhiên là giống nhau.
Các nhà sản xuất thực phẩm giới thiệu và sử dụng bột ngọt như một chất điều
vị bởi nó giúp cân bằng, hịa trộn và làm tròn đầy vị tổng hợp của thực phẩm.

Page | 1

2. Nguồn gốc và lịch sử phát triển
Năm 1908, Giáo sư Kikunae Ikeda đã tách chiết axit glutamic như một chất
tạo vị mới từ tảo bẹ Laminaria japonica, kombu, bằng phương pháp tách chiết dung
dịch và kết tinh, ông đặt tên cho vị của axit glutamic là “umami ”. Ông nhận ra
rằng nước dùng của người Nhật nấu từ katsuobushi và kombu có một vị độc đáo
mà khoa học thời đó chưa miêu tả được, nó khác với các vị cơ bản ngọt, mặn, chua
và đắng. Để xác minh glutamat ở trạng thái ion hóa tạo ra vị umami, Giáo sư Ikeda
đã nghiên cứu đặc tính vị của nhiều loại muối glutamat như canxi, Kali, Amoni, và
Mg.

Hình 2: Giáo sư Kikunae Ikeda
Tất cả đều có vị umami cùng vị kim loại nhất định do khống chất có trong
các loại muối này. Trong đó, muối natri glutamat là loại muối dễ hịa tan, dễ kết
tinh và có vị ngon nhất. Giáo sư Ikeda đặt tên sản phẩm này là monosodium
glutamate và đăng ký bản quyền để sản xuất bột ngọt.Anh em nhà Suzuki bắt đầu
sản xuất bọt ngọt rộng rãi trên quy mô thương mại vào năm 1909 với tên gọi AJINO-MOTO, trong tiếng Nhật có nghĩa là "tinh chất của vị". Đó chính là lần đầu
tiên bột ngọt được sản xuất trên thế giới.

Page | 2


3. Các tính chất của bột ngọt
3.1. Tính chất lý hóa
Bột ngọt là loại bột màu trắng hoặc ở dạng tinh thể kim óng ánh rời rạc khơng
kết dính vào nhau, kích thước tùy thuộc vào điều kiện khống chế kết tinh. Bột ngọt
thuần độ 99% có tinh thể hình khối 1-2mm màu trong suốt có hình dài , dễ tan
trong nước và không tan trong cồn và đặc biệt bột ngọt có vị mặn và ngọt kết hợp.
Trọng lượng phân tử là 187, có nhiệt độ nóng chảy 195 độ C.
Thuần độ bột ngọt là tỉ lệ % glutamat natri trong sản phẩm, hiện nay thường
sản xuất loại 80-99%

Vị của bột ngọt cảm nhận rõ nhất ở pH trong khoảng 6-8. Muối MSG thường
dùng tạo vị cho thực phẩm và nồng độ chúng thường khoảng 0,2-0,5%. Có 3 loại
MSG đó là dạng L.D và LD-MSG nhưng trong đó dạng L-MSG tạo nên hương vị
mạnh nhất.
Bột ngọt là một loại phụ gia thực phẩm có tác dụng làm tăng vị ngon, món ăn
trở nên hấp dẫn... có vị umami đặc trưng kích thích vị giác.
3.2. Tính chất hóa học
Cơng thức hóa học : C5H8NNaO4
Cơng thức cấu tạo :
H2O.NaOOC – CH – CH2 – CH2 – COOH
|
NH2
Cơng thức hồn chỉnh : C5H8NNaO4.H2O
3.3.

Phản ứng mất nước

Page | 3


Nhiệt độ lớn hơn 80 độ C thì Natri glutamat sẽ bị mất nước
COONa

CH2 - CH2
t0 > 80 độ C

|
NH2 – CH
|

/

\

O=C
NaOH

CH - COONa + H2O
\

(CH2)2

/
NH

|
COOH

Anhydric firolicacbonic

Nếu nhiệt độ lớn hơn 100 độ C Natri glutamat trong dung dịch nguyên chất bị
mất nước và chuyển thành axit hydroglutamic
3.4. Phản ứng phân hủy ở nhiệt độ cao
Ở nhiệt độ dưới 350 độ C:
C5H8NO4Na + O2

Na2CO3 +H2O + CO2 + NO2

Ở độ cao trên dưới 100 độ axit glutamic trong dung dịch ban đầu bị mất
nước và chuyển thành axit hydrolutamic :

Page | 4


COONa

CH2 - CH2
t0

|
NH2 – CH
|
(CH2)2

/

\

O=C

CH - COOH + H2O
\

/
NH

|
COOH

Sau quá trình đun nóng sự tổn thất axit glutamic diễn ra rất nhanh, nhiều

nghiên cứu cho thấy sau 8h đun axit glutamic có thể mất đến 50%
Ở nhiệt độ cao hơn 100 độ C các phân tử axit hydroglutamic trùng hợp tạo
thành các hợp chất cao phân tử đặc quánh lại và có màu nâu sẫm
Ảnh hưởng cửa nhiệt độ đến thời gian đun nóng dẫn đến tổn thất axit glutamic
trong dung dịch ban đầu PH=6 ( BẢNG 1 ). Kết quả cho thấy đun 100 độ C sau
một tiếng thì lượng axit glutamic bị mất đến 10,2% và sau 8 tiếng dã mất 46%.
Nhưng ở nhiệt độ 70 độ C axit glutamic trong dung dịch chỉ mất 1,5% và sau 8
tiếng chỉ mất 7,2%
Chính vì thế trong sản xuất cần phải chú ý vì đây là tính chất vơ cùng quan
trọng tránh sử dụng nhiệt độ cao và kéo dài thời gian trong q trình sấy và cơ
đặc.
3.5.

Tác dụng của PH

Nghiên cứu cho thấy sự tổn thất của axit glutamic qua các loại PH khác nhau :

Page | 5


Bảng 1: Ảnh hưởng của thời gian và PH
Thời gian đun ( giờ)
Sự tổn thất axit glutamic (%) ở các độ
axit khác nhau
1
2
3
4
5
6

7
8

PH = 4,5
8,7
10,1
12,3
18,4
24,1
30,6
38,5
46,2

PH=6
6,1
9,0
12,1
15,6
19,0
25,1
35,2
35,5

PH=7,5
5,12
6,8
8,4
10,3
12,7
15,0

18,1
21,7

Qua kết quả cho thấy được PH ảnh hưởng rất nhiều đến sự phân hủy axit
glutamic khi PH=4,5 tổn thất nhiều nhất, sau 1 tiếng là 8,75%, sau 8 tiếng tăng
46,2% . Nhưng nếu môi trường trung tính hay PH trong khoảng 6,5-7,5 thì sự
tổn thất giảm đi đáng kể
3.6. Tác động của các yếu tố khác
Trong quá trình chế biến sự biến đổi glutamic cũng phụ thuộc nhiều vào các
yếu tố khác như : ảnh hưởng của các axit amin khác, các sản phẩm phân hủy của
đường , các sản phẩm phân hủy của chất béo, các tia bức xạ chiếu sáng,...
3.6.1. Tác dụng của axit vô cơ
HCl : C5H8NO4Na + HCl  C5H8NO4 + NaCl
HNO2 :
COONa
|
HC - NH2+ HNO2
|
(CH2)2
|
COOH

COONa
|
N2 + HC – OH + H2O
|
(CH2)2
|
COOH

Page | 6


Tác dụng với andehyl fomic ( HCHO):

C5H8NO4Na + HCHO

N = CH2
|
H2O – HOOC - (CH2)2- CH – COONa

3.6.2. Tính hoạt quang
Có tính hoạt động như các amino axit khác và có 2 dạng đơng phân D và L.
Đối với đồng phân L thì nó có mùi vị dễ chịu, thơm ngon cịn đồng phân D thì
có mùi vị khó chịu không mấy thơm ngon nên chúng ta cần hạn chế tạo thành
trong q trình sản xuất bột ngọt
3.7. Tính chất sinh hóa
Glutamate đóng vái trị quan trọng trong q trình trao đổi chất. Nó được tổng
hợp trong cơ thể người đáp ứng nhu cầu trao đổi nội sinh và là một trong số
những axit amin thay thế được
Khi một số lượng Glutamate được tiêu hóa nồng độ glutamate máu tăng lên
dẫn đến quá trình trao đổi chất của Glutamate trong gan cũng tăng, giải phóng
Glucose, Lactese và Glutamate vào hệ thống tuần hoàn máu.
4. Tiêu chuẩn chọn lựa nguyên liệu
4.1. Nguyên liệu dùng cho phương pháp thủy phân:
Bảng 2 : Nguyên liệu giàu thành phần protit
Tên nguyên liệu

Tỉ lệ protit %

Tỉ lệ axit glutamic

Bột mì
Đậu xanh
Đậu hà lan
Bắp
Đậu phộng
Thịt cá
Thịt gà

12 - 15
23,2
22,4
10
27,5
16,5 - 19
20,3 – 22,4

30 - 36
21
18,5
31,3
18
12
13 - 14

Chọn ngun liệu cho q trình thủy phân ngồi việc nguyên liệu đạt chất
lượng tươi ngon chúng ta cần phải xét chúng đạt yêu cầu sau:

Page | 7

-

Có thành phần protit cao
Tỉ lệ axit glutamic trong nguyên liệu
Khơng có chất độc gây hại với cơ thể người
Có thể tiến hành tách axit glutamic ra khỏi nguyên liệu dễ dàng
Đối với nước ta thường sử dụng nguyên liệu thực vật chi phí rẻ , hiệu suất
thu hồi cao, thành phẩm thơm ngon đạt chất lượng như : keo protit, bột mì,
đậu xanh,...
4.2. Nguyên liệu cho quá trình lên men :
a. Tinh bột sắn :
Trong tinh bột sắn thường có những thành phần sau :
Bảng 3 : Thành phần trong tinh bột sắn
Tinh bột
83 – 88 %
Nước
10,6 – 14,4 %
Xenluloza
0,1 – 0,3 %
Đạm
0,1 – 0,4 %
Chất khoáng
0,1 – 0,6 %
Chất hòa tan
0,1 – 1,3 %
Thu nhận glucoza từ tinh bột sắn
- Phương pháp thủy phân bằng axit : trong công nghiệp người at thường sử
dụng dung dịch đường glucoza từ tinh bột bằng axit hoặc enzyme. Thường

có 2 loại axit : HCl và H2SO4 . Dùng HCl thời gian ngắn nhưng không tách
được gốc axit ra khỏi dung dịch . Dùng H2SO4 thời gian thuỷ phân dài
nhưng có thể tách gốc SO4 2- ra khỏi dung dịch bằng cách dùng CaCO3
trung hoà dung dịch
- Phương pháp thuỷ phân bằng enzyme : 2 loại enzyme được dùng nhiều cho
quá trình này là α - amilaza và γ - amilaza có nhiệm vụ phá huỷ liên kết α glucozit của tinh bột tạo ta các sản phẩm có phân tử lượng lớn dextrin bậc
cao, dextrin bậc thấp, mantotrioza và cuối cùng là maltoza, b- amiloza có
tác dụng thuỷ phân mối liên kết α - 1,4 và α - glucozit bắt đầu từ đầu không
khử trên mạch amiloza và amilopectin và sản phẩm cuối cùng là glucoza.
Trong công nghiệp người ta kết hợp α - amilaza bền nhiệt với γ - amilaza
của nấm mốc để thuỷ phân tinh bột thành glucoza.
b. Rỉ đường mía

Page | 8


Trong q trình chế biến đường từ cây mía thì rỉ mía là phần cịn sót lại của
q trình đó. Nó có chứa các nguyên tố Fe, Cu,... Rỉ đường mía giàu chất
sinh trường, chứa nhiều loại vi sinh vật thuận lợi cho q trình sản xuất bột
ngọt.
Thành phần chính của rỉ đường mía là 62% đường, các chất phi đường 10%
và 20% là nước
Đường trong rỉ đường gồm 25- 40% đường khử ( glucoza và fructoza), 3-5%
đường không lên men được
5. Các phương pháp sản xuất bột ngọt
Có 4 phương pháp chủ yếu :
-

Phương pháp tổng hợp hóa học
Phương pháp thủy phân protit

Phương pháp lên men
Phương pháp kết hợp
5.2. Phương pháp tổng hợp hóa học
Phương pháp này ứng dụng các pahnr ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên
các axit glutamic và các amino axit khác từ khí thải của công nghiệp dầu hỏa
hay các nghành khác. Nhưng phương pháp này chỉ thực hiện được ở những nước
có nền cơng nghiệp dầu hỏa phát triển và nó u cầu kỹ thuật cao
Trong quá trình sản xuất sẽ tạo hỗn hợp không quay cực D, L- axit glutamic
và việc tách L – axit glutamic ra lại vơ cùng khó khăn và tốn kém
Nên thường phương pháp này ít được sử dụng
5.3.

Phương pháp thủy phân

Đây là phương pháp sử dụng các tác nhân là hóa chất hoặc fecmen để thủy
phân một nguồn nguyên liệu protit nào đó ra một hỗn hợp các aminoaxit. Sau đó
tách các axit glutamic ra và sản xuất bột ngọt. Cùng một nguyên liệu và một
phương pháp sản xuất sẽ có nhiều phương pháp tách riêng axit glutamic ra. Tùy
mức độ và phương pháp tách mà ngày nay trong phương pháp hóa học có một số
phương pháp được ứng dụng như: trao đổi ion, điểm đẳng điện, muối hydric của
axit glutamic,...

Page | 9


- Phương pháp trao đổi ion:
Nguyên tắc: Phương pháp này chủ yếu dựa vào các tính chất của cationit có
khả năng giữ lại trên bề mặt của nó các anion trong đó chủ yếu là anion
glutamat. Khi q trình trao đổi được bão hịa thì tiến hành q trình nhả bằng
NaOH để thu axit glutamic và glutamic natri

Uư điểm: Dễ quản lí quy trình sản xuất và có thể áp dụng vào các cơ sở sản
xuất lớn – nhỏ ( dễ tổ chức trong dây chuyển sản xuất kín và đảm bảo vệ sinh an
tồn)
Là quy trình tương đối hiện đại, có chu kỳ thơ chế axit glutamic tương đối
ngắn
Khuyết điểm :
Cần nhiều hóa chất và các thiết bị chống ăn mòn
Yêu cầu kỹ thuật sản xuất cao đảm bảo hiệu xuất thu hồi axit glutamic cao
nếu hiệu suất thấp dẫn đến giá thành sẽ cao
- Phương pháp muối hydric của axit glutamic:
Đây là phương pháp được nước ta sử dụng hiện nay trong công nghệ sản xuất
bột ngọt từ các nguồn nguyên liệu protit thực vật và có tác nhân xúc tác là HCl
Thường hay dùng các nguyên liệu chủ yếu: protit đậu, gluten bột mì,... Qúa
trình thủy phân cho một hỗn hợp khoảng 20 animo axit như là : alanin, lysin,
glixin, serin, treonin, methionin, valin, loxin, izoloxin, axit aspartic, glutamic,
arginin, cystcin, phenylalanin, tyrozin,tryptophan, prolin, histidin,..
Từ hỗn hợp các axit amin tách axit glutamic ra để sản xuất bột ngọt.
Các q trình thủy phân cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau chủ yếu :
lượng axit, nồng độ axit, thời gian thủy phân, áp suất và nhiệt độ quá trình thủy
phân
Ảnh hưởng bởi nhiệt độ: quá trình thủy phân tăng lên cùng sự tăng nhiệt độ
và áp suất hơi đưa vào. Qua nghiên cứu thấy được giới hạn nhiệt độ từ 160-200
độ C thì tốc độ thủy phân của quá trình tăng 2 -2,5 lần khi nhiệt độ tăng lên 10
độ C làm giảm thời gian thủy phân. Khi quá trình thủy phân thực hiện ở nhiệt độ
180- 190 độ C các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy gây tổn thất 1 lượng

Page | 10


aminoaxit. Nhiệt độ thấp quá sẽ kéo dài thời gian thủy phân, tăng chu kỳ sản

xuất và giảm hiệu suất sử dụng thiết bị. Vậy để bảo đảm chúng ta nên tiến hành
ở nhiệt độ 120- 160 độ C là thích hợp nhất.
Ảnh hưởng của tác nhân axit: Để tăng nhanh quá trình thủy phân thì dùng các
chất xúc tác mạnh như các axit có hoạt tính cao. Tốc độ của quá trình thủy phân
phụ thuộc vào axit sử dụng
BẢNG 4 : Ảnh hưởng của axit đến hoạt tính
Axit
HCl
H2SO4
HNO3
HCOOH
CH3COOH
Hoạt tính

1

0,51

0,23

0,07

0,06

Chính vì thế trong sản xuất người ta thường sử dụng HCl làm chất xúc tác,
khơng những tính xúc tác HCl cao hơn nhiều lần sơ với các axit khác mà lượng
dư HCl được trung hòa bằng Na2CO3, NaOH tạo thành NaCl khơng gây hại với
cơ thể người. Dùng HCl có hại vì nó có tính ăn mịn thiết bị và dễ bay hơi, mùi
của nó cũng gây đọc cho người, cần cẩn thận và đảm bảo an toàn khi sử dụng.
Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân: thời gian thủy phân được

xác định bằng quá trình thủy phân triệt để ra amino axit, giảm sự phân hủy cuối
cùng ra NH3
BẢNG 5 : Ảnh hưởng của thời gian, nồng độ axit đến hiệu suất thủy
phân
Nồng độ axit
Thời gian thủy phân
Hiệu suất thủy phân
5
4
Thời gian đầu 5-7%
5
5
Dạng mạch gluten nhỏ
5
6
0
10
3
50
10
3
52
10
4
56
10
5
57
15
3

71
15
4
91
20
3
73
20
5
99

Page | 11


5.4.

Phương pháp lên men

Là phương pháp dùng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra các axit amin
từ các nguồn gluxit và đạm vô cơ. Đây là phương pháp đang rất có triển vọng có
thể phát triển ở nhiều nơi trên thế giới. Nó tạo ra nhiều loại aminoaxxit như : axit
glutamic, valin, alanin,.. Một số loại vi sinh vật lên men như Micrococcus
glutamicus, Brevi bacterium.
Các vi sinh vật có đặc điểm chung :
Hình dạng tế bào từ hình cầu đến hình que
Hơ hấp hiếu khí
Khơng tạo bào tử
Vi khuẩn gram (+)
Khơng chuyển động, khơng có tiên mao
Biotin là yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển

Nhiệt độ lên men thường là 28 độ C và PH = 8 để duy trì thì cho thêm ure
vào. Và điều kiện hiếu khí là quan trọng vì thế cần phải được sục khí vào, nếu
khơng thì sản phẩm tạo thành không phải là axit glutamic mà sẽ là lactat.
Sử dụng nguyên liệu là rỉ đường để lên men thì phải bổ sung thêm các chất
khống biotin để có thể kiểm sốt sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật dễ
dàng hơn
Có 2 phương pháp lên men:
- Lên men gián đoạn : Phương pháp này tạo ra α-Ketoglutaric bằng các kỹ thuật
như nuôi cấy vi sinh vật. Tiếp đến chuyển hóa α-Ketoglutaric thành axit
glutamic nhờ enzyme aminotransferase và glutamatdehydrogenase
Quá trình chuyển từ α-Ketoglutaric thành axit glutamic có thể sử dụng nhiều
chủng khác nhau như : Pseudomonas, Xantonomas, Bacillus,...
Nhược điểm :
+ Tốn nhiều enzyme và axit amin làm nguồn amin cho dây chuyền phản ứng
+ Ít được dùng trong công nghiệp
- Lên men trực tiếp : Phương pháp này sản xuất ra axit glutamic ngay trong dịch
nuôi cấy bằng một loại vi sinh vật duy nhất. Những vi sinh vật này có hệ
enzyme rất đặc biệt có thể chuyển tiếp đường và NH3 thành axit glutamic.
-

Page | 12


Ưu điểm :
+ Nguyên liệu rẻ, dễ tìm
+ Sử dụng đường làm nguyên liệu đạt hiệu suất cao
+ Nguyên liệu chứa đầy đủ các thành phần cho quá trình lên men
5.5.

Phương pháp kết hợp

Chính là phương pháp tổng hợp hóa học và vi sinh vật. Phương pháp vi sinh
vật học tổng hợp nên axit amin từ các nguồn đạm vô cơ và gluxit mất nhiều thời
gian. Vì thế người ta lợi dụng các phản ứng tổng hợp tạo ra những chất có cấu tạo
gần giống với axit amin, sau đó sử dụng vi sinh vật tiếp tục tạo ra axit amin
Phương pháp này nhanh nhưng yêu cầu kỹ thuật cao nên ít dùng trong sản
xuất. Chỉ sử dụng trong nghiên cứu

Phần 3 : Quy trình sản xuất bột ngọt
1. Quy trình cơng nghệ 1: phương pháp thủy phân ( trao đổi ion)

Page | 13


Bột mì

HCL

Thủy phân
Trung hịa
Lọc
Trao đổi ion
Nhả

Dung dịch aminoaxit khác
Dung dịch NaOH

Dung dịch axit glutamic
nồng độ cao

Dung dịch axit glutamic
nồng độ thấp

Kết tinh
Phân ly
Trung hịa, khử sắt
Lọc
Tẩy màu
Lọc
Cơ đặc
Làm lạnh, kết tinh
Phân ly

Tẩy màu

Sấy khơ

Nghiền
Sàng, rây
Bao gói
Thành phẩm

Page | 14


2. Quy trình cơng nghệ 2: phương pháp thủy phân ( muối hydric của axit
glutamic )
Bột mì

HCL

Phối trộn
Thủy phân
Lọc

Bã bỏ

Cơ đặc
Kết tinh
Hút lọc lần 1
Kết tinh khô
Tẩy rửa
Hút lọc lần 2
Kết tinh sạch
Trung hòa lần 1
Kết tinh lần 2
Phân ly
Axit Glutamic
Trung hòa lần 2
Na2S

Khử sắt
Ép lọc
Tẩy màu

Page | 15


Ép lọc
Cô đặc tinh chế

Làm lạnh kết tinh
Ly tâm
Sấy khô
Pha trộn
Nghiền
Rây
Đóng gói
Mì chính thành phẩm

-

-

-

-

3. Thuyết minh từng quy trình :
Phối trộn:
Mục đích: chuẩn bị
Bột và HCl hịa lần đều với nhau, nhằm chuẩn bị cho quá trình thủy phân đạt
hiệu quả.
Thủy phân :
Mục đích: khai thác và chuẩn bị
Sử dụng nhiệt độ cao, áp suất lớn và môi trường axit để thực hiện phản ứng
thủy phân tinh bột thành đường ,tiến hành thủy phẩn protit thành amino axit nhờ
axit.
Trao đổi ion :
Mục đích : khai thác
Nó tạo ra PH đẳng nhiệt để axit glutamic kết tinh và tách ra. Đồng thời loại bỏ

1 số ion khác tạo điều kiện thuận lợi cho q trình kết tinh
Cơ đặc :

Page | 16


-

-

-

-

Mục đích : cơ đặc để loại bỏ phần nước và HCl để cho dung dịch đạt đến
trạng thái bão hịa cơ đặc và sau đó hạ nhiệt độ đến trạng thái quá bão hòa cho
các hydroclo axit amin kết tinh tách ra
Nhiệt độ càng cao độ hòa tan càng tăng nên tùy vào q trình cơ đặc chúng ta
sẽ điều chỉnh nồng độ thích hợp, nồng độ quá ít sẽ làm tăng độ hòa tan của axit
glutamic, giảm hiệu suất thu hồi nhưng nếu nồng độ quá lớn độ nhớt dung dịch
sẽ tăng sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình tách axit glutamic
Hỗ trợ cho quá trình kết tinh diễn ra tốt hơn
Làm lạnh và Kết tinh :
Mục đích : Cô đặc đến nồng độ theo yêu cầu làm lạnh và kết tinh để tách các
tinh thể hydroclorua axit glutamic và các aminoaxit khác ra khỏi dung dịch
(phần quá bão hòa ) tạo ra các tinh thể trắng, tan trong nước dễ dàng sử dụng và
bảo quản hơn
Hút lọc:
Mục đích : chuẩn bị
Lọc để tách các tinh thể hydroclorua, axit glutamic và 1 số amino axit kết

tinh kết ra khỏi các chất hịa tan và tạp chất
Có rất nhiều phương pháp lọc hiện nay: lọc ly tâm, lọc ép,... tùy vào thời gian
lọc dài có thể dùng các loại hút lọc chân khơng
Trung hịa 1: kết tinh tách ra được qua trung hịa (1) tạo PH thích hợp để hình
thành axit glutamic kết tinh sạch
Dùng NaOH hoặc Na2CO3 để trung hòa các chất
HCl dư ở dạng tự do trong dung dịch : NaOH + HCl  NaCl + H2O
NH4Cl : NaOH + NH4Cl  NaCl + NH3 + H2O
Hydroclorua axit glutamic và các axit amin khác :
C5H9NO4 . HCl + NaOH  C5H9NO4 +NaCl + H2O
Để quá trình diễn ra tốt nên trung hòa 2 lần
Lần 1 : trung hòa PH = 1,2 cho các aminaxit tan hết và tách khỏi các cặn
Lần 2: trung hòa PH = 2,9-3,2 tách axit glutamic ra khỏi các aminoaxit khác
Trung hòa lần 2 khử tạp chất : dùng NaOH hoặc Na2CO3 để trung hòa axit
glutamic tạo thành glutamat natri ( bột ngọt ). Để q trình trung hịa diễn ra
thuận lợi ta nên duy trì nhiệt độ từ 70 – 85 độ C để hòa tan tinh thể axit
glutamic rồi trung hòa đến PH = 7 -7,2
C5H9NO4 + NaOH  C5H9NO4Na + H2O

Page | 17


- Khử sắt : Tiến hành khử sắt để tách hết các hợp chất sắt trong sản phẩm, gây
cho sản phẩm màu không đẹp mắt ( nâu vàng ) dễ bị oxi hóa và có mùi tanh khó
chịu
- Tẩy màu :
Mục đích : chế biến
Sau khi khử sắt dung dịch vẫn lẫn các hợp chất hữu cơ màu vàng và các sắc tố
hòa tan khác cùng với một số tạp chất không mong muốn, cần phải loại bỏ để
thu được tinh thể trắng vì vậy dùng than hoạt tính để hấp thụ hết màu và mùi đó

- Tinh chế cơ đặc:
Mục đích : khai thác
Giai đoạn này axit glutamic được cô đặc bảo ôn, kết tinh và phân ly tinh thể
glutamat natri ( bột ngọt ướt ). Được đưa đi cô đặc chân không ( nhiệt độ đảm
bảo 80 độ C ) đến trạng thái bão hịa. Thiết bị cơ đặc chân khơng giúp cho q
trình cơ đặc diễn ra tốt nhất. Đạt nồng độ bảo hòa ở 80 độ C, nồng độ glutamat
natri bão hòa ở 80 độ C và 32,7 độ Be
- Ly tâm – rửa :
Mục đích : chuẩn bị
Các tinh thể glutamat natri kết tinh xong được mang đi ly tâm vắt khô, loại bớt
nước và các chất khơng kết tinh được sau đó tiếp tục đi phun nước rửa sạch các
chất bám xung quanh tinh thể
- Sấy:
Mục đích : Khai thác
Sau q trình kết tinh và ly tâm cần phải sấy để loại bỏ 1 phần nước cịn
trong đó. Giúp cho sản phẩm bảo quản lâu không bị chảy nước và các vi sinh vật
tấn cơng. Q trình kết thúc độ ẩm bột ngọt tử khoảng 0,1 -1 %
- Nghiền và rây :
Mục đích : bảo quản
sấy xong bột ngọt kết tinh còn ở dạng tinh thể khơng đồng nhất. Chính vì thế
chúng ta cần phải nghiền và rây, thường dùng hệ nghiền bi để nghiền bột ngọt,
nghiền xong thì cho qua hệ thống rây có khoảng 93 lỗ trên 1cm2 , kết thúc q
trình thu được tinh thể trên 1mm hạt đều nhau
- Đóng gói:
Mục đích : bảo quản và hồn thiện

Page | 18


Bột ngọt nếu để bên ngoài nhiệt độ thường sẽ hút ẩm và chảy nước vì thế nên

chúng ta cần bảo quản bằng cách đóng gói, tránh tiếp xúc trực tiếp với khơng
khí, hơi nước...

4. Cấu tạo và ngun lí hoạt động của thiết bị sản xuất bột ngọt
4.1.

Thiết bị thủy phân

Cấu tạo : Cấ u ta ̣o đă ̣c biêṭ của nắ p hoa ̣t đô ̣ng nhanh bảo đảm đô ̣ kín của thiế t
bi ̣trong thời gian hoa ̣t đô ̣ng, đảm bảo đóng, mở nhanh. Kế t cấ u đă ̣c biêṭ của van
đóng kín ở dưới đảm bảo mở thiế t bi ̣ nhanh khi tháo că ̣n và bảo đảm đô ̣ kín của
nó trong thời gian hoa ̣t đô ̣ng. Để giảm sự mấ t mát nhiêt,̣ bề mă ̣t của thiế t bi ̣thuỷ
phân đươ ̣c bao phủ lớp vâ ̣t liêụ cách nhiêt.̣ Bố trí các ố ng bên trong của thiế t bi ̣
thuỷ phân để na ̣p nước, axit và tháo sản phẩ m thuỷ phân đươ ̣c xác đinh
̣ bằ ng các
dòng chấ t lỏng.
Nguyên lí hoạt động : nguyên liêụ vào thiế t bi ̣ qua cửa trên. Để nén và thấ m
ướt nguyên liêụ cầ n na ̣p nước và axit vào đồ ng thời. Sau khi na ̣p liêu,
̣ đóng nắ p
trên thiế t bi ̣ và na ̣p trực tiế p hơi vào nắ p dưới. Khi áp suấ t đa ̣t gầ n 0,5 MPa thì
tiế n hành thổ i khí. Trong quá trình tăng nhiêṭ nguyên liêụ và giữ mô ̣t thời gian
ngắ n ở nhiêṭ đô ̣ gầ n 140 độ C xảy ra thuỷ phân. Sau đó na ̣p axit vào thiế t bi ̣ và
đồ ng thời tháo sản phẩ m ra. Khi đó duy trì quá trình thuỷ phân ở chế đô ̣ cao
bằ ng cách tăng nhiêṭ đô ̣ trong thiế t bi ̣ đế n 190 độ C cho đế n kế t thúc quá triǹ h.
Kế t thúc quá trình thuỷ phân thì ngừng na ̣p axit, dùng nước để tháo că ̣n , vắ t khô
chấ t lỏng.

Page | 19

HÌNH 3 : Cấu tạo thiết bị thủy phân

4.2. Thiết bị kết tinh
Nguyên tắc hoạt động : Nguyên tắc chính của thiết bị kết tinh là nguyên liệu
chất lỏng được làm nóng hiệu quả bằng máy bơm dưới tác động của máy bơm
và toàn bộ hơi bị bốc hơi. Sau nhiều chu kỳ, nồng độ dung dịch vượt quá độ hòa
tan ở nhiệt độ. Chất tan kết tinh, và trong trạng thái này một dung dịch của tinh
thể đã xuất hiện tiếp tục được làm nóng liên tục dưới tác dụng của bơm. Quá
trình bay hơi được lặp lại cho đến khi một lượng lớn tinh thể được hình thành,
và dung dịch trở thành huyền phù rất dày của các tinh thể không thể lưu thông
được .

Page | 20


HÌNH 4: Thiết bị kết tinh và cấu tạo

4.3. Thiết bị trao đổi ion
Nguyên lí hoạt động : dịch sau khi được lọc ép chuyển sang tháp trao đổi ion
có chứa các hạt rezin nhằm loại bỏ các tạp chất còn lại trong dung dịch và tăng
nồng độ trong. Khi các hạt trao đổi ion vào trong dung dịch chúng sẽ trưởng nở
và tăng thể tích. Q trình solvate hóa xuất hiện. Mức độ solvate hóa càng cao
thì mức độ phân ly của các ion gắn trên ionit càng mạnh và độ phân cực của
dung dịch càng cao
Các phân tử dung môi và chất tan sẽ dịch chuyển vào bên trong cấu trúc vi
xốp của các hạt nhựa theo nguyên tắc thẩm thấu. Số lượng các phân tử dịch
chuyển được vào bên trong các hạt nhựa phụ thuộc vào kích thước và bản chất
của các hạt ionit. Khi đó, bên trong các hạt nhựa sẽ xuất hiện một áp lực thẩm
thấu. Trong q trình hoạt động, các cấu tử tích điện trong mẫu lỏng sẽ thế chỗ
các ion trên pha rắn và ngược lại các ion trên pha rắn sẽ dịch chuyển vào mẫu

lỏng. Sau một thời gian hoạt động, những hạt nhựa trao đổi ion trở nên bão hòa
với những ion có trong dịng chảy, chính vì thế để hệ thống có thể tiếp tục q
trình trao đổi, những hạt nhựa cần được tái sinh hoặc bổ sung thêm các ion. Việc
tái sinh này diễn ra nhờ quá trình rửa ngược để làm sạch hạt nhựa và tái sinh để
bổ sung các ion lên bề mặt hạt nhựa trao đổi

Page | 21