Chương 1: TỔNG QUAN

1.1. Khái quát về mì chính

1.1.1. Khái niệm

Bột ngọt (hay mì chính) là tên thường gọi Natri glutamat tên tiếng anh là Monosodium Glutamate (viết tắt là MSG).

Tên quốc tế và cộng ñồng châu Âu: INS 621, EEC 621 • Tên hóa học: Monosodium L – glutamat monohydrat, muối monohydra natri ñơn của axit glutamic. • Công thức: C5H8NO4Na. • Trọng lượng phân tử: 187,13

Là hợp chất muối natri của axit glutamic, .Axit glutamic (còn gọi là axit – aminoglutaric) là một trong hơn 20 loại axit amin ñể kiến tạo nên protein cơ thể và là hợp chất phổ biến nhất trong các protein của các loại hạt ngũ cốc, như trong prolamin của các hạt ñậu chứa 43-46% axit này.

Axit glutamic ñóng vai rò rất quan trọng trong việc trao ñổi chất của cơ thể ñộng vật, nhất là các cơ quan não bộ, gan và cơ nâng cho khả năng hoạt ñộng của cơ thể. Axit glutamic tham gia phản ứng thải loại amoniac, một chất ñộc với hệ thần kinh. Amoniac là chất thải trong quá trình trao ñổi chất. Axit glutamic phản ứng với amoniac cho aminoaxit mới là glutamin. Trong y học, axit glutamic ñược dùng như thuốc chữa bệnh yếu cơ và choáng.

1.1.2. Phân loại

� Bột ngọt tự nhiên

Bột ngọt có sẵn trong các thực phẩm tự nhiên như thịt, cá, sữa (kể cả sữa mẹ) và có trong nhiều loại rau quả như cà chua, ñậu hà lan, bắp, cà rốt …... Trong khoảng 100g cà chua hiện hữu 0,14g bột ngọt; 0,044g/100g thịt gà; 0,043g/100g tôm. Cơ thể con người cân nặng từ 60g ñến 70g, thì lượng prôtêin chiếm từ 14 ñến 17% trong ñó có khoảng 1/5 là bột ngọt. Bột ngọt dạng tự nhiên tồn tại trong thực phẩm cũng như trong các tế bào dưới hai trạng thái: trạng thái ñộc lập không kết nối với các axít amin khác trong thành phần prôtein. Khi trong trạng thái ñộc lập, bột ngọt mới có thể phát huy tác dụng tạo hương vị ñậm ñà cho món ăn.

� Bột ngọt sản xuất

Mô tả: Bột kết tinh trắng không dính vào nhau, rời rạc, không mùi, tan dễ dàng trong nước, tan vừa phải trong cồn. MSG vừa có vị ngọt hoặc hơi mặn. pH của dung dịch mẫu có tỷ lệ 1/20 giữa 6,7 và 7,2.

Chức năng sử dụng trong thực phẩm: tăng vị Umami.

Monosodium Glutamate (bột ngọt) là một loại phụ gia thực phẩm có tác dụng ñiều vị làm cho thực phẩm ngon và hấp dẫn hơn.

Bột ngọt hiện nay ñược làm từ nguyên liệu thiên nhiên như tinh bột sắn và mật mía ñường bằng phương pháp lên men, một quá trình tương tự như sản xuất bia, giấm, nước tương.

Công thức phân tử và hạt bột ngọt

1.1.3. Vai trò

Khi trung hoà axit glutamic chuyển thành glutamat natri (mì chính), kết tinh có vị ngọt dịu trong nước, gần giống với vị của thịt. Các nước châu Âu chủ yếu dùng mì chính ñể thay một phần thịt cho vào các hỗn hợp thực phẩm, xúp, rượu, bia và các sản phẩm khác.

Mì chính là chất ñiều vị trong chế biến thực phẩm, làm gia vị cho các món ăn, cháo, mì ăn liền, thịt nhân tạo, các loại thịt cá ñóng hộp v. v... nhờ ñó sản phẩm hấp dẫn hơn và L- AG ñược ñưa vào cơ thể, làm tăng khả năng lao ñộng trí óc và chân tay của con người.

Các nghiên cứu khoa học ñã chỉ ra rằng, glutamate ñóng vai trò quan trọng trong cơ chế chuyển hoá chất bổ dưỡng trong cơ thể con người. Trên thực tế, cơ thể của mỗi người chứa khoảng 2 kilogram glutamate ñược tìm thấy trong các cơ bắp, não, thận, gan và các cơ quan khác.

1.2. Lịch sử mì chính

Lịch sử của mì chính ñã có hơn 100 năm. Vào năm 1860 nhà khoa học Ritthaussen ở Hamburg (ðức) xác ñịnh thành phần các protein ñộng vật, ñặc biệt là thành phần các axit amin, trong ñó có một axit amin với tên gọi là axit glutamic.

Tiếp theo Ritthaussen là Woff nhà hóa học thuần túy, xác ñịnh sự khác nhau của các axit amin về trọng lượng phân tử và cấu trúc cùng những hằng số về lý hóa tính của chúng.

Lịch sử mì chính có thể cắm mốc ñầu tiên là ngày chàng thanh niên ở Tokyo có tên là Ikeda theo học tại Viện ñại học Tokyo tốt nghiệp cử nhân hóa học năm 1889

1.3. Tình hình sản xuất mì chính trên thế giới và Việt Nam

Ngày nay sản phẩm mì chính ñã ñược sản xuất hoàn toàn theo phương pháp lên men trên khắp thế giới. Sản lượng mì chính Nhật tăng lên nhanh chóng: 15000 tấn năm 1961, 67000 tấn năm 1966 và 72000 tấn năm 1967. Sản lượng mì chính của thế giới cũng vậy: từ 109000 tấn năm 1965 lên 370000 tấn năm 1985 và 613 330 tấn năm 1989.

Việt Nam là nước ñông dân và có thói quen sử dụng nhiều mì chính, lại rất dồi dào về nguyên liệu sắn và rỉ ñường mía. Những nguyên liệu này ñủ dùng ñể sản xuất hàng trăm ngàn tấn mì chính, thừa dùng trong nước và có thể xuất khẩu với khối lượng lớn. Trước ñây Việt nam ñã có chương trình nghiên cứu ñể chủ ñộng nắm vững kỹ thuật sản xuất mì chính, nhưng lực lượng nghiên cứu còn nhỏ, vốn liếng thiếu, thiết bị thô sơ nên kết quả thu ñược có hạn.

Gần ñây với sự phát triển của khoa học người ta ñã dùng một nucleotit ñặc biệt ñể tạo thành mì chính, chính ñiều này ñã có ảnh hưởng rất lớn tới sản lượng mì chính trên thế giới. Trong tự nhiên chỉ có 2 loại nucleotit tạo nên hương vị là 5 - inosine monophotphat (IMP) và 5 - guanosine monophotphat (GMP).

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT MÌ CHÍNH

Hiện nay trên thế giới có 4 phương pháp sản xuất cơ bản:

� Phương pháp tổng hợp hóa học

� Phương pháp thủy phân protit

� Phương pháp lên men

� Phương pháp kết hợp

2.1. Phương pháp tổng hợp hóa học

Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học ñể tổng hợp nên các a.glutamic và các aminoaxit khác từ các khí thải của công nghiệp dầu hỏa hay các ngành khác.

− Ưu ñiểm: Phương pháp này có thể sử dụng nguồn nguyên liệu không phải thực phẩm ñể sản xuất ra và tận dụng ñược các phế liệu của công nghiệp dầu hỏa

− Nhược ñiểm: Chỉ thực hiện ñược ở các nước có công nghiệp dầu hỏa phát triển và yêu cầu kĩ thuật cao. Tạo hỗn hợp không quay cực D,L-axit glutamic, Việc tách L-axit glutamic ra lại khó khăn làm tăng giá thành sản phẩm

2.2. Phương pháp thủy phân protid

Phương pháp này sử dụng các tác nhân xúc tác là các hóa chất hoặc fecmen ñể thủy phân một nguồn nguyên liệu protit nào ñó( khô ñậu, khô lạc…) ra một hỗn hợp các aminoaxit, từ ñây tách các axit glutamic ra và sản xuất bột ngọt.

− Ưu ñiểm: dễ khống chế quy trình sản xuất và áp dụng ñược vào các cơ sở thủ công , bán cơ giới và cơ giới dễ dàng.

− Nhược ñiểm: Cần sử dụng nguyên liệu giàu protit hiếm và ñắt. Cần nhiều hóa chất và các thiết bị chống ăn mòn. Hiệu suất thấp ñưa ñến giá thành cao.

2.3. Phương pháp lên men

Phương pháp này lợi dụng một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra các axit amin từ các nguồn gluxit và ñạm vô cơ. Phương pháp này ñang có nhiều triển vọng phát triển ở khắp các nước, nó tạo ra ñược nhiều loại aminoaxit như: axit glutamic, lizin, valin, alanin, phenylalanin, tryptophan, methionin ...

Sử dụng một số vi sinh vật ñể lên men như là Micrococcus glutamicus, Brevi bacterium

Tất cả các loài vi sinh vật này ñều có một số ñặc ñiểm sau:

+ Hình dạng tế bào từ hình cầu ñến hình que ngắn

+ Vi khuẩn Gram (+)

+ Hô hấp hiếu khí

+ Không tạo bào tử

+ Không chuyển ñộng ñược, không có tiên mao

+ Biotin là yếu tố cần thiết cho sinh trưởng và phát triển

+ Tích tụ một lượng lớn glutamic từ hydrat cacbon và NH4+ trong môi trường có

sục không khí.

− Ưu ñiểm: Không sử dụng nguyên liệu protit. Không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn mòn. Hiệu suất cao, gía thành hạ. Tạo ra axit glutamic dạng L, có họat tính sinh học cao.

2.4. Phương pháp kết hợp

ðây là phương pháp tổng hợp hóa học và vi sinh vật học.

Phương pháp vi sinh vật học tổng hợp nên axit amin từ các nguồn ñạm vô cơ và gluxit mất nhiều thời gian, do ñó người ta lợi dụng các phản ứng tổng hợp tạo ra những chất có cấu tạo gần giống axit amin , từ ñó lợi dụng vi sinh vật tiếp tục tạo ra axit amin.

Phương pháp này tuy nhanh nhưng yêu cầu kỹ thuật cao, chỉ áp dụng và nghiên cứu chứ ít áp dụng vào công nghiệp sản xuất.

CHƯƠNG 3: SẢN XUẤT MÌ CHÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

3.1. Nguyên liệu sản xuất

Do vi sinh vật lên men sử dụng nguồn dinh dưỡng chủ yếu là các loại ñường nên nguyên liệu cho công nghệ lên men phải giàu gluxit như: tinh bột, rỉ ñường, glucoza, sacaroza,….

3.1.1. Tinh bột sắn

a. Thành phần và cấu tạo của tinh bột sắn

Tinh bột sắn ñược sản xuất trong quá trình chế biến củ sắn. Có hai loại sắn: sắn ñắng và sắn ngọt khác nhau về hàm lượng tinh bột và xyanua. Sắn ñắng có nhiều tinh bột hơn nhưng ñồng thời cũng có nhiều axit xyanhydric, khoảng 200 – 300mg/kg. Sắn ngọt có ít axit xyanhydric và ñược dùng làm lương thực, thực phẩm.

Trong tinh bột sắn thường có các thành phần sau:

+ Tinh bột : 83 ÷88%

+ Nước: 10,6 ÷14,4%

+ Xenluloza: 0,1 ÷0,3%

+ ðạm: 0,1 ÷0,4%

+ Chất khoáng: 0,1 ÷0,6%

+ Chất hòa tan: 0,1 ÷ 0,3%

Tinh bột sắn có kích thước trong khoảng khá rộng: 5 ÷40µm, gồm các mạch amilopectin và amiloza, tỷ lệ 4:1. Nhiệt ñộ hồ hóa của tinh bột sắn 60 ÷800C.

b. Thu nhận glucoza từ tinh bột sắn

Trong sản xuất công nghiệp người ta thường sử dụng dung dịch glucoza thủy phân từ tinh bột bằng axit hoặc enzyme.

− Phương pháp thủy phân bằng axit: có 2 loại axit là HCl và H2SO4. Dùng HCl thời gian thủy phân ngắn nhưng không tách ñược gốc axit ra khỏi dung dịch. Dùng H2SO4 thời gian thủy phân dài nhưng có thể tách gốc SO4

-2 ra khỏi dịch ñường bằng cách dùng CaCO3 trung hòa dịch thủy phân.

− Phương pháp thủy phân bằng enzyme:Hai loại enzyme ñược dùng nhiều cho quá trình này là α - amylase và γ - amylase.

+ α- amylase: phá hủy các mối liên kết α - 1,4 − glucozit của tinh bột ñể tạo ra sản phẩm cuối cùng là maltose.

+ β- amylase: thủy phân mối liên kết α - 1,4 và α - 1,6 – glucozit bắt ñầu từ ñầu không khử trên mạch amylose và amylosepectin, tạo ra sản phẩm cuối cùng là glucose.

3.1.2. Rỉ ñường mía

a. Thành phần rỉ ñường mía

Rỉ ñường mía là một phụ phẩm của ngành sản xuất ñường,là sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất ñường mà từ ñó ñường không còn có thể kết tinh ñược nữa. Số lượng và chất lượng rỉ ñường phụ thuộc vào giống mía, ñiều kiện trồng trọt, hoàn cảnh ñịa lý và trình ñộ kỹ thuật chế biến của nhà máy ñường.

Thành phần chính của rỉ ñường: ñường 62%; các chất phi ñường 10%; nước 20%.

+ Nước trong rỉ ñường gồm phần lớn ở trạng thái tự do và một số ít ở trạng thái liên kết dưới dạng hydrat.

+ ðường trong rỉ ñường bao gồm: 25 ÷ 40% sacaroza; 15 ÷ 25% ñường khử (glucoza và fructoza); 3 ÷ 5% ñường không lên men ñược.

Các chất phi ñường gồm các chất vô cơ và hữu cơ. Chất hữu cơ chứa nito của ñường chủ yếu là axit amin cùng với một lượng nhỏ protein và sản phẩm phân giải của nó.

Các chất phi ñường vô cơ là các loại muối tìm thấy trong thành phần tro của rỉ ñường

Ngoài các nguyên tố kim loại và á kim, rỉ ñường mía còn chứa nhiều nguyên tố khác với lượng cực kỳ nhỏ chỉ có thể tính bằng mg/kg rỉ ñường như: Fe, Zn, Mn, Cu, Co, Mo.

Rỉ ñường mía rất giàu các chất sinh trưởng như: axit pantotenic, nicotin, folic, B1,B2 và ñặc biệt là biotin.

Có rất nhiều vi sinh vật trong rỉ ñường mía. ða số chúng từ nguyên liệu, một số nhỏ từ không khí, nước, ñất vào dịch ñường. Có thể phân chúng thành ba loại: vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Trong ñó,vi khuẩn là nguy hiểm hơn cả vì nó gồm nhiều giống sinh bào tử.

b. Lực ñệm của rỉ ñường mía

Lực ñệm là loại lực có sức tự ngăn cản sự biến ñổi phản ứng của rỉ ñường khi bổ sung kiềm hoặc axit. Rỉ ñường có tính ñệm ñặc trưng. Bình thường pH của rỉ ñường mía nằm trong khoảng 5,3 ÷ 6,0. Trong quá trình bảo quản pH có thể bị giảm do hoạt ñộng của vi sinh vật tạp nhiễm tạo ra các axit hữu cơ.

c. Một số phương pháp xỷ lý rỉ ñường mía

Rỉ ñường mía có màu nâu thẫm do ñược nấu và cô nhiều lần, caramel và melanoit ñược tạo thành. Màu này khó bị phá hủy trong quá trình lên men. Sau lên men chúng bám vào sinh khối vi sinh vật và sản phẩm. Việc tách màu ra khỏi khối vi sinh vật và sản phẩm thường rất khó khăn và tốn kém. ðặc ñiểm gây khó khăn lớn nhất cho quá trình lên men là hệ keo trong rỉ ñường. Keo càng nhiều thì khả năng hòa tan của oxy càng kém. Do ñó công việc quan trọng nhất khi sử dụng rỉ ñường là phải phá hệ keo này.

ðể giải quyết những ñặc ñiểm không thuận lợi có trong rỉ ñường ñối với quá trình lên men, axit sunfuric ñậm ñặc ñược sử dụng với lượng 3,5kg cho một tấn rỉ ñường, có 3 cách thực hiện quá trình xử lý này:

+ Cách thứ nhất: khi cho 3,5kg H2SO4 vào một tấn rỉ ñường, khuấy ñều ở nhiệt ñộ thường trong thời gian 23 giờ sau ñó ly tâm thu dịch trong.

+ Cách thứ hai: khi cho 3, kg H2SO4 vào một tấn rỉ ñường, duy trì 850C và khuấy liên tục trong 6 giờ, sau ñó ly tâm tách dich trong.

+ Cách thứ ba:cho H2SO4vào cho ñến khi pH của rỉ ñường ñạt giá trị 4 thì ñun nóng lên ñến 120– 1250C trong một phút ñể các chất vô cơ kết tủa, sau ñó ly tâm thu dịch trong.

Rỉ ñường ñã qua xử lý loại keo và màu ñược pha chế thành các loại môi trường có nồng ñộ ñường khác nhau.

3.2. Giống vi sinh vật

ðây là quá trình then chốt của toàn bộ quá trình lên men, sản phẩm làm ra có ñược như ý muốn của nhà sản xuất, có ñảm bảo ñược các tiêu chuẩn khắt khe về thành phần, ñộ tinh sạch,giá trị cảm quan phụ thuộc rất lớn vào khâu tuyển giống.

Kihoshita và các cộng sự ñã thử 175 loài nấm mốc, 468 chủng nấm men, 372 chủng vi khuẩn và 650 chủng vi khuẩn chỉ có 22% trong số ñó là có khả năng lên men ñược L – A.glutamic (L – AG) nhưng xét toàn diện thì ñây là một con số rất lớn, cung cấp ña dạng cho quá trình lên men. Trong các chủng vi sinh vật kể trên thì xạ khuẩn là nhóm có khả năng lên men cao nhất với 30%, vi khuẩn 20% và nấm mốc 10%. Tuy nhiên nếu xét về quy mô, giá thành, cũng như khả năng ứng dụng vào sản xuất thì vi khuẩn vẫn là sự lựa chọn số 1 vì:

+ Dễ nuôi cấy trên phòng thí nghiệm

+ Khả năng sinh sản nhanh hơn nhiều so với các VSV khác ñáp ứng ñược các nhu cầu kỹ thuật, thời gian lên men ñược rút ngắn lại.

+ Quá trình lên men ñược tiến hành dễ dàng.

+ Dễ gây ñột biến tạo ra những tính năng có lợi cho sản xuất.

Qua nghiên cứu cho thấy trong thiên nhiên có 2 chủng Vk tổng hợp axit. Glutamic cáo ( theo Kinoshita và Tanaka (1972)) là:

− Nhóm có khả năng tạo bào tử: chủ yếu là Bacillus

− Nhóm không có khả năng tạo bào tử

Trong quá trình lên men người ta thường hay sử dụng các giống của chủng thứ 2: Micrococcus glutamicum, Croynebacterium Glutamicus, Brevibacterium, Arthrobacter

và Microbacterium. Những giống này có khả năng tạo 30 – 50g/l axit.glutamic từ 100g glucose. Các loại vi khuẩn này có chung những ñặc ñiểm sau:

Nhưng chủ yếu nhất vẫn là chủng Croynebacterium Glutamicus (loại vi khuẩn này ñã ñược nhà vi sinh vật Nhật Bản Kinoshita phát hiện từ năm 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai mì ñể tạo ra axit.glutamic. Giống vi khuẩn thuần khiết này ñược lấy từ ống thạch nghiêng tại các cơ sở giữ giống, sau ñó ñược cấy truyền, nhân sinh khối trong môi trường lỏng. Khối lượng sinh khối ñuợc nhân lên ñến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất ñại trà. Trước khi nhân, cấy, môi trường lỏng phải ñược thanh trùng bằng phương pháp Pasteur.

Chủng vi khuẩn giống phải có khả năng tạo ra nhiều axit glutamic, tốc ñộ sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn ñịnh cao trong thời gian dài, chịu ñược nồng ñộ axit cao, môi trường nuôi cấy ñơn giản, dễ áp dụng trong thực tế sản xuất.

3.3. Dây chuyền công nghệ sản xuất mì chính bằng phương pháp lên men

3.3.1. Sơ ñồ dây chuyền

3.3.2. Thuyết minh dây chuyền

Căn cứ vào dây truyền sản xuất ta có thể chia ra bốn công ñoạn như sau :

1. Công ñoạn thủy phân tinh bột.

2. Công ñoạn lên men.

3. Công ñoạn trao ñổi ion tách axit glutamic ra khỏi dịch lên men.

4. Công ñoạn trung hòa, tinh chế tạo glutamic natri tinh khiết.

3.3.2.1. Công ñoạn thủy phân

Mục ñích của công ñoạn này là tạo ñiều kiện ñể thực hiện phản ứng thủy phân tinh bột thành ñường lên men ñược, chủ yếu là ñường glucoza.

Phản ứng xảy ra như sau:

ðể thực hiện phản ứng trên, người ta có thể tiến hành theo nhiều phương pháp khác nhau và mỗi phương pháp ñều có những ưu và nhược ñiểm riêng, ñáng chú ý nhất là 3 phương pháp sau:

a. Phương pháp thuỷphân bằng enzim.

Người ta có thểdùng α- amilaza, β- amilaza của các hạt nảy mầm hay của nấm mốc ñểthuỷ

phân tinh bột thành ñường. Phương pháp này có ưu ñiểm là không cần dùng ñến hoá chất hay thiết

bị chịu axit, chịu áp lực..., không ñộc hại cho người và thiết bị nhưng có nhược ñiểm là:

- ðường hoá không triệt ñểtinh bột, mà ở dạng trung gian nhưdextrin... làm cho vi khuẩn lên men

mì chính không có khảnăng sửdụng.

- Thời gian ñường hoá tương ñối dài.

- Hàm lượng ñường sau khi ñường hoá thấp, do ñó phải sử dụng thiết bị to, cồng kềnh.

b. Phương pháp thủy phân bằng H2SO4

− Ưu ñiểm : sau khi thủy phân việc trung hòa axit dư sau này không phải dùng Na2CO3 hay NaOH mà dùng CaO rẻ tiền hơn, mặt khác sản phẩm của phản ứng trung hòa lại kết tủa làm cho dịch ñường trong theo phản ứng:

CaO +H2SO4 =CaSO4 +H2O

− Nhược ñiểm: hiệu suất thủy phân bằng H2SO4 thấp hơn bằng HCl, trong thực tế hay dùng HCL.

c. Phương pháp thủy phân bằng HCL

− Ưu ñiểm: cho hiệu suất nhanh, thời gian phản ứng ngắn hơn do cường lực xúc tác mạnh, khi trung hòa tạo ra một lượng NaCl trong dung dịch ảnh hưởng tới quá trình nuôi cấy vi khuẩn.

− Nhược ñiểm: phải dùng thiết bị chịu axit ở nhiệt ñộ cao, áp suất cao.

3.3.2.2. Trung hòa

Thủy phân xong dung dịch vào thiết bị trung hòa cho 30% vào ñể ñạt pH=4.8. cho than hoạt tính vào tẩy màu (khoảng 100kg tinh bột cho 0.45 kg than ). Than tẩy màu và giúp cho quá trình lọc dễ, dung dịch có màu trong sáng .

3.3.2.3. Ép lọc

Tách các phần bã và các chất không hòa tan, ñược dịch ñường glucoza 16-18%.

3.3.2.4. Công ñoạn lên men

ðây là khâu có tính chất quyết ñịnh nhất ñối với toàn bộdây chuyền sản xuất. Trong công ñoạn này có 3 giai ñoạn nhỏ là: nuôi giống cấp I, giống cấp II và lên men lớn. Ngoài ra còn có những công ñoạn phụ phục vụ cho quá trình lên men như: dây chuyền lọc khí, xử lý urê, xử lý dầu khử bọt.

Các khâu sẽ lần lượt ñược nghiên cứu như sau:

a. Giống - chủng

Các giống chủng ñã ñược tuyển chọn nhưphần giới thiệu các giống vi khuẩn ởtrên.

b. Môi trường

Qua phân tích thành phần hoá học của xác vi khuẩn và nhiều thí nghiệm nuôi cấy ởcác cơ sở nghiên cứu và sản xuất ñã thấy: ngoài một sốmôi trường chung kểtrên, các môi trường sau là thích hợp hơn cả như:

- Môi trường thạch nghiêng: Pepton 1%; Cao thịt bò 1%; NaCl tinh chế 0,5%; Thạch 2%.

- Môi trường giống cấp I: ðường glucoza tinh khiết 2,5%; Rỉ ñường 0,25%; Nước chấm 0,32%; MgSO4. 7H2O 0,04%; Fe, Mn (ñã pha 2000g/l) 0,002%; Urê 0,5%; B1(ñã pha 150g/l) 0,00015%.

- Môi trường nhân giống cấp II (VD ứng với thể tích thiết bị lên men 60 lít): ðường glucoza 2000g; MgSO4 24g; H3PO4 60g; KOH; pH = 9; Nước chấm 300 ml; Rỉ ñường 600g; Urê 480g; Dầu lạc 60 ml; B1 20 mg.

Quá trình nuôi giống ñược tiến hành theo các bước sau:

Giống gốc →cấy truyền ra ống thạch nghiêng ñời 1 →cấy truyền ra ống thạch nghiêng ñời 2 →lên men bình lắc (giống cấp 1) →nuôi ởthùng tôn (giống cấp 2) →lên men chính (nồi lên men cấp 3).

Các nguồn chất chính ñể nuôi ñảm bảo yêu cầu trên:

+ Hợp chất cacbon : ñường glucoza.

+ ðạm vô cơ :urê.

+ Các muối khoáng cần thiết.

+ Các chất phát triển …..

c. Bảo quản giống

- Môi trường thạch nghiêng.

- Kích thước ống nghiệm có mặt phẳng nghiêng φ15.

- ống nghiệm trước khi dùng, thanh trùng cẩn thận 1200C / 0,5h.

- Pha trộn môi trường: Dùng nước hoà tan các chất, cho thạch vào sau ñó cho NaOH, ñiều chỉnh pH = 7 ÷7,2. Cuối cùng cho môi trường vào ống nghiệm thanh trùng 20 ÷30 phút, áp lực 1KG/cm2

- Sau ñó hạnhiệt ñộxuống 50 ÷600C, ñể ống nghiệm nghiêng thạch ñông lại, sấy 45 giờ

ở t0 = 320C, ñem bảo quản lạnh. Khi cần, cấy tiếp chúng vào mặt thạch.

Tiếp chủng xong, bảo quản trong tủlạnh 3 ÷4 tháng. Sau 3 ÷4 tháng thuần hoá, nhặt bỏ những con yếu. Bảo quản trong nito lỏng -840C.

d. Thuần hoá

Bảo ñảm giống dùng trong sản xuất ñược khoẻ. Có 2 cách thuần hoá:

- Dùng phương pháp phân ly và pha loãng: Lấy nước vô trùng rửa, pha loãng, dùng kính hiển vi soi, chọn con khoẻ nhất.

- Chọn lọc: Lấy nhóm ñơn khuẩn cho vào môi trường ống thạch nghiêng ñểtrong 24h, ở 320C. Cho sang bình 1000 ml ñưa vào bình tam giác 250 ml có chứa 200 ÷250 ml môi trường. ðể môi trường lên mặt sàng lắc ở nhiệt ñộ 320C trong 12 giờ. Sau ñó lấy 1ml cho vào bình tam giác 250 ml chứa 15ml môi trường lên men, giữ 320C trong 48 giờ. Cuối cùng xác ñịnh hàm lượng axit glutamic tạo thành.

Sau quá trình lên men dùng giống này lên men 3 cấp.

e. Lên men (nuôi cấp 3)

Trong các thiết bịlên men sản xuất có ñủcác chất cho quá trình lên men và hiếu khí môi trường. Quá trình lên men cho không khí vào và khuấy trộn, lên men tạo bọt, do ñó phải dùng dầu ñể khử bọt.

Urê, dầu ñậu, không khí trước khi vào thùng lên men, tất cả que cấy, ống nghiệm, bình tam giác... ñều phải thật sạch sẽ, vô trùng không có bất kỳgợn vết gì và ñược thanh trùng trong nồi áp lực. Môi trường ñã thanh trùng phải ñểnguội trong phòng vô trùng. Sau khi ñã chuẩn bị ñầy ñủ môi trường, dụng cụ... dùng que cấy cấy giống từ ống gốc sang ống thạch nghiêng ñểvào tủ ấm 24 giờ cho khuẩn lạc phát triển, ta ñược giống ñời I, cấy truyền sang ống thạch nghiêng một lần nữa, ta ñược giống ñời II và ñủ lượng cho vào bình tam giác ñã có sẵn môi trường ñưa ñi lên men trên máy lắc 12 giờ ñược giống cấp I.

f. Lên men cấp II

Chuẩn bị môi trường và thiết bị như quá trình lên men chính, thanh trùng môi trường 1200C trong 30 phút, quá trình nuôi giống khống chế ở nhiệt ñộ320C áp suất 1kg/cm2 không tiếp urê và dầu như quá trình lên men chính, lượng không khí cho vào khoảng: 850 ÷1100 lít/giờ kiểm tra pH 1 giờ 1 lần hoặc lượng không khí tăng dần tính từ giống nhỏ sang lên men chính theo tỷ lệ 1,0 - 0,25 - 0,5l/l.phút: (lít không khí/ lít môi trường/1phút). ðến giờ thứ 8 thì soi chọn giống: Nồi nào dùng ñược thì 9 giờ giống có thể cấy tiếp sang nồi lên men chính (ðo OD dịch lên men, soi nồng ñộ vi khuẩn và xác ñịnh hàm lượng ñường sót...) nếu chưa ñạt yêu cầu thì có thể kéo dài thời gian lên men thêm 1 ÷2h nữa.

g. Xử lý ure và dầu phá bọt

� Xử lí urê: urê tham gia vào thành phần môi trường gồm urê ñầu và urê tiếp cho quá trình. Urê ñầu là urê cho vào môi trường, sau khi môi trường ñược thanh trùng và làm nguội nhiệt ñộ 320 C. urê tiếp là urê bổ sung trong quá trình lên men, số lượng không cố ñịnh, khi pH dịch lên men ñang từ trên 7 xuống dần thì phải tiếp dần urê cho ñạt lên 7.5-8 sau ñó ño lường axit glutamic tạo ra trong môi trường càng nhiều, pH càng giảm xuống 7 hoặc dưới 7 lại tiếp urê nữa cho ñến khi ñường trong dịch lên men còn khoảng 1% thì không cần tiếp nữa.

� Xử lí dầu: trong quá trình lên men, do hoạt ñộng chất men của vi khuẩn, thải ra nhiều CO2 tạo ra nhiều bọt, vì vậy cần phải dùng một lượng dầu thích hợp ñể phá bọt. Ta hay dùng loại lạc dầu thô.

h. Xử lý không khí

Các loại vi khuẩn lên men axit glutamic là loại hiếu khí nên quá trình lên men ñều phải cung cấp không khí.

Không khí từ khí trời ñược hút qua thùng tách bụi sơ bộ, qua máy nén, qua hệ thống tách bụi, làm nguội, qua bình lọc bông thuỷ tinh ñến các bình lọc riêng sơ bộ rồi mới vào nơi sử dụng như nồi giống, nồi lên men.

i. Các giai ñoạn xảy ra trong quá trình lên men chính

� Giai ñoạn ñầu:

8-12 giờ gọi là giai ñoạn sinh khối , làm cho vi khuẩn lớn lên, ñạt kích thướt cực ñại và bắt ñầu sinh sản, phân chia.

Những biểu hiện của giai ñoạn này là :

+ Càng về cuối giai ñoạn tốc ñộ tăng nhiệt càng nhanh.

+ PH tăng dần từ 6.5-6.7 lên 7.5-8.

+ Bọt tạo thành tăng dần.

+ Lượng ñường tạo thành tăng dần, thường 2-3 giời ñầu hao rất ít, càng về sau tốc ñộ càng nhanh, chung cho cả giai ñoạn là 2-3 giờ.

+ Lượng tế bào vi khuẩn tăng dần từ khoảng 0,13-0,14 ñến số 1 (số ño OD trên máy so màu )

+ Hàm lượng axit glutamic chưa có hoặc rất ít.

� Giai ñoạn giữa :

Từ giờ thứ 10,12 ñến giờ thứ 24,26.giai ñoạn này giữ cho số tế bào không tăng thêm nữa hoặc tăng rất ít. Lượng axit glutamic tạo thành lại hòa tan vào các môi trường làm cho pH môi trường giảm dần, CO2 bay ra nhiều, bọt tăng ào ạt.

� Giai ñoạn cuối :

Những giờ còn lại tất cả các biểu hiện ñều giảm dần cho ñến khi hàm lượng ñường chỉ còn <=1% thì lên men kết thúc.

Thông thường ñể ñảm bảo quá trình lên men ñạt hiệu quả cao cần chú ý các ñiều kiện kỹ thuật sau:

+ Nhiệt ñộ lên men luôn giữ 320 C

+ Áp suất : 1Kg/Cm2

+ Lượng không khí cho vào :30 -> 40 m3 /h cho 1m3 môi trường

+ Tốc ñộ cánh khuấy 180 -> 200 v/phút

+ Khi pH giảm ñến 7 phải bổ sung ngay urê ñể tăng pH lên ñến 8, thường quá trình lên men bổ sung 2 lần

+ Khi bọt nhiều phải bổ sung dầu phá bọt ngay ñể phá bọt, tạo ñiều kiện cho CO2 thoát ra ngoài dễ dàng.

+ Các chế ñộ kiểm tra ở giai ñoạn này:

+ Các thông số:

+ Nhiệt ñộ, áp suất phải kiểm tra thường xuyên ñể ñiều chỉnh kiệp thời

+ PH mỗi giờ kiểm tra một lần

+ ño OD ở giờ thứ: 0, 6,12, 18,

+ ðo ñường: phân tích hàm lượng ñường ở giờ thứ : 0, 6, 12, 18, 20, 24. và ñến khi kết thúc.

+ Bổ sung urê vào giờ : 0, 6, 12

+ ðo hàm lượng acid glutamic : 6 , 12, 16, 20, 24, 28, 30 và ñến khi kết thúc.

+ Kiểm tra thiết bị, vệ sinh và thanh trùng nồi lên men.

+ Kiểm tra thiết bị:trước khi phối trộn phải kiểm tra toàn bộ hệ thống van vào, van ra, van kim của nồi lên men, kiểm tra bình lọc khí xem bông than còn tốt không, kiểm tra mô tơ cánh khuấy,vệ sinh nồi lên men, thanh trùng nồi- ñóng van khí, mở van hơi vào bình lọc khí riêng. Thời gian thanh trùng 45 phút ở 1200 C, sau khi thanh trùng xong ñóng van hơi lại, mở van khí nén vào bình lọc riêng và các ñoạn ống liên quan ñể giữ áp

+ Pha môi trường:ñường ở thùng chứa ñường. H3PO4 cân ñủ lượng cho vào. Cho một ít nước vào thùng pha, cho cánh khuấy hoạt ñộng rồi lần lượt cho rỉ ñường, nước chấm, KH2PO4, khuấy tan hết rồi cho MgSO4. ñiều chỉnh pH =6.5-6.8, cuối cùng cho B1 và dầu vào rồi bơm vào thùng lên men. Sau khi bơm vào nồi lên men cho cánh khuấy hoạt ñộng, cho sục hơi vào môi trường nâng dần nhiệt ñộ lên 1150 C và giữ ở 15 phút thì kết thúc thanh trùng. Làm lạnh nhiệt ñộ giảm xuống 320 C thì tiếp urê vào( urê ñược thanh trùng và làm nguội), kiểm tra các thông số kỹ thuật rồi tiếp giống cấp hai vào tiến hành lên men.

3.3.2.5. Công ñoạn trao ñổi ion

Mục ñích của công ñoạn này là lấy axit glutamic ra khỏi dịch lên men. Người ta lợi dụng tính chất hạt nhựa polyetilen sunfuric (rezin) sau khi ñược cation hoá ( ñược tái sinh) có khả năng giữ lại trên bề mặt nó anion ( ở ñây chủ yếu là a.glutamic). Sau ñó lại dùng NaOH ñể tách anion ( axit glutamic) ra khỏi hạt nhựa.

Quá trình hấp thụ:

R- SO3H++ NH3ROO- →R’SO3NH3RCOOH

Quá trình tách:

R’SO3NH3RCOOH + NaOH →R’SO3Na +NH2RCOOH + H2O

Ngoài ra còn có một sốquá trình hấp thụ khác.

Quá trình trao ñổi nhựa ion bao gồm các quá trình như sau:

a. Pha chế dịch lên men:

Dịch lên men có hàm lượng axit glutamic khoảng 40g/l tức là mật ñộ phân tử tương ñối dày ñặc, nếu cứ ñể vậy thì dòng chảy qua khối nhựa sẽ giảm, mức ñộ hấp thu giữa a.glutamic và hạt nhựa kém gây ra hiệu suất trao ñổi thấp. Vì thế trước khi ñưa vào trao ñổi ion người ta phải pha loãng dịch lên men bằng dịch thải lần trao ñổi trước hay bằng nước lạnh với tỷ lệ nào ñó sao cho hàm lượng a.glutamic khoảng 18 -> 20 g/l. mặt khác dịch lên men thường có pH = 6 -> 7, ở ñiều kiện này khả năng hấp thụ kém. ðể tăng khả năng hấp phụ phải dùng HCl ñiều chỉnh pH dịch lên men xuống 5 -> 5.5.

b. Xử lý hạt nhựa rezin

Nhựa rezin sau 1 mẻ trao ñổi không còn khả năng hấp phụ nữa vì vậy phải xử lý. Quá trình xử lý như sau: Dùng nước sạch rửa ngược trong 1h , thỉnh thoảng dùng áp suất chân không và van ñóng mở gián ñoạn ñể sục ñảo cho khối nhựa tơi, ñều , rửa xuôi cho tới khi pH =7 thì kết thúc và tiến hành tái sinh.

− Tái sinh : dùng axit thu hồi cho chảy ngược 15 -> 20 phút, sau ñó cho axit mới pha vào và giữ cho tốc ñộ ra vào ngang nhau ñể cho mặt nước có chiều cao cố ñịnh cho tới khi dịch ra có pH = 2->2.5 thì ngừng cho HCl.

− Rửa tái sinh: mở van ñáy thu hồi axit cho tái sinh lần sau rồi mới cho nước lạnh rửa xuôi cho tới khi pH = 3 thì ngừng . thời gian rủa tái sinh thường là 40 -> 60 phút

c. Trao ñổi ion:

Sau khi hạt nhựa ñã ñược tái sinh, rửa tái sinh và dùng chân không ñóng mở ngắt quãng làm cho hạt nhựa tơ xốp ñể ổn ñịnh rồi cho dịch lên men vào và trao ñổi ngược.

− Rửa trao ñổi: sau khi trao ñổi hết ñể cho rezin lắng xuống tự nhiên , bỏ lớp dịch bẩn ở trên bề mặt, ñảo trộn hạt nhựa rồi cho nước sạch vào rửa ngược cho tới khi sạch thì thôi.

− Giữ nhiệt : sau khi rửa sạch , ngừng cho nước lạnh vào và cho nước nóng 600C và ñể gia nhiệt hạt nhựa. Nước thải ra lúc ñầu có chứa 1 lượng nhỏ a.glutamic nên ñược thu hồi lại làm nước pha dịch men ở mẻ sau. Gia nhiệt cho ñến khi nước thải ñạt 450 C thì thôi và cho NaOH 5% vào ñể tách a.glutamic.

d. Tách axit glutamic:

Dung dịch NaOH 5% ñã ñược ñun nóng ñến 600C ñược ñưa vào ñể tách a.glutamic. lúc này dịch thải ra vẫn thu hồi ñể pha chế mẻ sau nhưng ñồng thời phải liên tục kiểm tra pH và ñộ baumé vì axit glutamic theo dịh ra nhanh chóng. Khi ñộ baumé ñạt 00 Be thì lập tức thu hồi a.glutamic. chỉ 4-> 5 phút sau ñộ baumé ñạt cực ñại ( khoảng 40 -> 500

Be ), lúc này thôi cho NaOH. Sau khi ñạt cưc ñại ñộ Be giảm dần và cũng chỉ 4 -> 5 phút sau nó giảm về 00 Be thi kết thúc thu hồi axit glutamic, phần còn lại ñược thu hồi làm nước chấm.

� Axit hoá axit glutamic.

Toàn bộ axit glutamic thu ñược ở trên ñưa về thùng kết tinh. Cho cánh khuấy hoạt ñộng liên tục ñể ngăn ngừa axit glutamic kết tủa quá sớm , tinh thể nhỏ và hiệu suất thấp. Cho HCl 31% vào ñể tạo ñiểm ñẳng ñiện ở pH 2,9 -> 3,2 thì thôi và bắt ñầu làm lạnh.

� Làm lạnh kết tinh

Dịch axit glutamic sau khi ñạt pH ñẳng ñiện thì cho nước lạnh vào vỏ thùng và làm lạnh nhằm làm tăng ñộ quá bão hoà của dung dịch tạo cho kết tinh axit glutamic ñược tốt. Trong quá trình này cánh khuấy hoạt ñộng liên tục làm cho axit glutamic kết tinh to, xốp và tơi, 8 giờ sau thì ngừng khuấy nhưng vẫn tiếp tục giảm dần nhiệt ñộ ñến môi trường ( tốtnhất là giảm ñến và giữ ở 120 C _> sau ít nhất 48 giờ thì quá trình kết tinh kết thúc . Lúc này trong hỗn hợp có 2 pha:

+ Pha rắn: gồm axit glutamic ñã kết tinh và lắng xuống.

+ Pha lỏng : gồm nước và một ít axit glutamic không kết tinh hoà tan và ta gọi ñó là nước cái.

Phần nước cái ñem ñi trao ñổi lại, phần kết tinh ñưa ly tâm ta ñược axit glutamic ẩm.

3.3.2.6. Công ñoạn trung hòa kết tinh

Mục ñích chính của công ñoạn này là chuyển từaxit glutamic thành glutamat natri theo phản ứng: C5H9NO4 + Na2CO3 = C5H8NO4 + CO2 + H2O.

ðồng thời còn có các phản ứng khử sắt và tẩy màu. Yêu cầu:

Nồng ñộ của dung dịch trung hòa khống chế ở 21 – 230Be.

pH = 6,5 – 6,7.

Sắt phải ñược khử hết.

Kiểm tra Na2S quá lượng không còn vết kết tủa ñen.

Dịch thải trong suốt.

ðể phản ứng trung hoà và phản ứng khử sắt ñược tốt , triệt ñể , phản ứng trung hòa nên thực hiện ở nhiệt ñộ 50 – 600C là tốt nhất.

a. Trung hòa 1

Cho nước và thùng trung hòa (tính toán lượng nước cho vào sao cho sau khi trung hòa, dịch có nồng dộ 22 -> 230Be), gia nhiệt ñến 700C, cho cánh khuấy hoạt ñộng rồi từ từ vừa cho axit glutamic vào, vừa cho Na2CO3 cho ñến khi pH = 5 -> 5,5. Cho gần 50% lượng than vào ñể tẩy màu, sau ñó cho Na2S vào ñể khử sắt (Na2S ñã ñược pha loãng ñến 13 -> 15 0Be).

Khi cho Na2S vào sẽ có những phản ứng sau

FeCl2 + Na2S -> FeS ↓ + 2NaCl

Fe(OH)2 + Na2S -> FeS↓ + 2NaOH

2HOOC–(CH2)2–CH–COOH + Na2S = 2HOOC–(CH2)2–CH–COONa+ H2S↑

NH2 NH2

Do các phản ứng nên khi cho Na2S vào thì pH tăng lên và có H2S toả ra (H2S ñộc nên chú ý ñến an toàn) sau 1 h phản ứng ñược thục hiện xong người ta cho Na2CO3 vào ñể trung hoà và tạo glutamat natri ñến pH 6,5 -> 6,8 , rồi ñem ñi ép lọc lần 1.

b. Trung hòa 2

Mục ñích là tẩy màu dịch ép lọc ñược sau trung hoà 1. sau ép lọc 1, dịch ñược bơm sang thùng trung hoà 2. Ở ñây dịch ñược gia nhiệt cho nóng lên ñến 50 -> 60 0C rồi cho than hoạt tính vao và khuấy ñều. ðồng thời cũng kiểm tra qua lượng Na2S , nếu còn sắt thì tiếp tục cho Na2S vào khử cho hết, lọc màu thấy trắng , trong suốt thì tiến hành ép lọc lần 2 ñược dung dịch glutamat Natri và ñưa ñi cô ñặc.

Dịch ép lọc lần 1 : yêu cầu trong suốt , pH 6,5 -> 6.8

Dịch ép lọc lần 2: yêu cầu trắng trong , pH = 6,5 -> 6,8 kiểm tra không còn sắt

Sau khi ép lọc lần 1 cũng như lần 2 ñều phải cho nước nóng vào ép rửa bã cho ñến khi dịch ép ra có ñộ Baumé = 0, bã than ép lần 2 dùng lại ở trung hòa lần 1, còn bã than ép lần 1 góp lại hòa với nước nóng ép lấy nước 2 lần mới ñược bỏ.

3.3.2.7. Cô ñặc kết tinh

ðây là một trong những khâu phức tạp ñể sản xuất ra bột ngọt tinh khiết. Quá trình cô ñặc nếu các chỉ tiêu kỹ thuật không thực hiện ñược nghêm túc thì có thể xảy ra môt trong các các hiện tượng sau:

Kết tinh thành mảng trong nồi : bột ngọt không kết tinh thành tinh thể như mong muốn mà kết tinh thành mảng to và cuối cùng toàn bộ kết tinh thành khối lớn chặt trong nồi. Khi ñó phải cho nước nóng vào hòa tan rồi cô ñặc thành bột ngọt bột.

Mầm tinh thể tiếp vào bị hòa tan hết.

Kết tinh dày ñặc : Ngoài màng tinh thể tiếp vào còn xuất hiện các mầm tinh thể mới nhỏ và dày ñặc, khi ñó ta thu ñược bột ngọt nửa bột , nửa tinh thể và không ñạt yêu cầu.

Quá trình cô ñặc kết tinh diễn ra như sau:

− Cô ñặc : cho 80% dung dịch cần cô ñặc có nồng ñộ 31,5 -> 32 0Be thì cho cánh khuấy họat ñộng và cho mầm tinh thể vào ( mầm là bột ngọt tinh thể sàng lấy ra ở mẻ trước, loại hạt nhỏ ñều), lượng mầm tiếp vào khoảng 7% so tổng lượng bột ngọt ñưa vào cô.

− Nuôi mầm: sau khi tiếp mầm số dịch còn lại ( 20%) pha loãng 120 Be , gia nhiệt ñến 600C rồi bổ sung liên tục vào nồi cô ñặc sao cho lương bổ sung cân bằng với lượng nước bay hơi. Lúc này mầm tinh thể lớn dần nhưng phải chú ý, nếu thấy xuất hiện các mầm tinh thể nhỏ thì phải tiếp nước ngưng tụ ở 600C vào. Khi thấy các mầm tinh thể lớn thành hạt bột ngọt như mong muốn thì ngừng cô ñặc và ñưa ngay xuống ly tâm.

− Ly tâm : khi ly tâm phải dùng 1 ít nước ấm , sạch , tia nhẹ vào khối bột ngọt ñể hòa tan những hạt kết tinh nhỏ và phần dịch bám ngoài tinh thể làm cho bột ngọt ñược sáng bóng. Qua ly tâm ta ñược bột ngọt tinh thể và tạo nước cái. Bột ngọt tinh thể ñược ñưa ñi sấy còn nước cái pha vào cô vơi mẻ sau.

3.3.2.8. Sấy mì chính

Bột ngọt sau khi ñược ly tâm ñược tải ra khay và ñưa ñi sấy . Bề dày lớp bột ngọt trong khay là 2 -> 3 cm, nhiệt ñộ không khí sấy t<= 800C, cứ 30 phút ta ñảo trộn 1 lần khi ñộ ẩm bột ngọt còn lại W <=0,5 % thì kết thúc quá trình sấy . Thường thì sấy mất khoảng 2h.

3.3.2.9. Sàng mì chính và phân loại

ðể phân loại ñược người ta dùng sàng 12 lỗ , 24 lỗ và 36 lỗ / dm2 ñể phân loại và ta ñược:

− Loại trên sàng 12 lỗ là loại vón cục quá to, có thể hòa nước ñược và cô mẻ sau.

− Loại trên và dười sàng 24 lỗ , trên sàng 36 lỗ là bột ngọt thành phẩm.

− Loại dưới sàng 36 lỗ dùng làm mầm tinh thể cho mẻ sau.

3.3.2.10. Bao gói

Bột ngọt sau khi ñược phân loại ñược bao gói polyetilen 2 lần , khối lượng mỗi túi từ 100 -> 1000g tuỳ theo yêu cầu khách hàng , ở giữa 2 túi có nhãn hệu ghi rõ khối lượng tịnh , hàm lượng ngày sản xuất, ngày bao gói và hướng dẫn cách sử dụng.

3.4. Các yếu tố ảnh hưởng ñến sự hình thành L- AG

3.4.1. Nguồn cacbon

ðây là thành phần chính mà VSV sẽ hấp thu vào. Nguồn cung cấp vật chất cho VSV trưởng thành và hình thành bộ khung của L- AG. Có 4 dạng nguồn cacbon dùng lên men: cacbonhydrat, cacbuahydro, cồn và axit hữu cơ. Trong ñó cacbon hydrat ñược sửu dụng rộng rãi nhất. Trong phòng thí nghiệm có thể dùng glucoza, fructoza, saccharoza, mantoza, riboza và xyloza. Trong lên men công nghiệp, người ta thường sử dụng các loại:

− Dùng glucoza thủy phân tinh bột.

− Xenluloza thủy phân bằng axit hoặc enzyme.

− Rỉ ñường mía.

Khi lên men rỉ ñường cần thêm một số chất kháng biotin như penicilin, acid béo no C14- C18 với liều lượng và thời gian thích hợp. Vì trong rỉ ñường rất giàu biotin khi dó VSV sẽ phát triển rất mạnh làm cho màng thấm của VK dày lên L- AG không thể thấm ra ngoài. Chất kháng biotin có vai trò làm cho việc tổng hợp màng không hoàn chỉnh giúp cho acid glutamic có thể thấm ra ngoài. Nếu dùng giống ñột biến không giới hạn bởi biotin thì ñiều hòa liều lượng các chất sinh trưởng thứ hai ñạt giá trị tối ưu cho từng giống tương ứng.

Nồng ñộ cơ chất ảnh hưởng rất lớn ñến hiệu suất sinh tổng hợp L- AG của giống. Kinato và các cộng sự ñã khảo sát và cho rằng nồng ñộ ñường cho vào thích hợp từ 10 – 21%. Nếu vượt quá giới hạn nồng ñộ ñường cho vào càng cao thì hiệu suất lên men càng

thấp, hàm lượng L- AG nội bào càng cao, hoạt lực các enzyme cần cho oxy hóa glucoza

và α - xetoglutaric decacboxylaza càng cao. ðối với các cơ chất khác như n – parafin, cồn và acid hữu cơ là những chất ức chế VSV ở nồng ñộ cao.

3.4.2. Nguồn nito

Cung cấp nguồn nito cho quá trình lên men là rất cần thiết, cần thiết cho việc tổng hợp protein tế bào và chiếm tới 9,5% trọng lượng phân tử acid glutamic. Người ta thường sử dụng các loại muối chưa NH4+, như: NH4Cl; (NH4)2SO4; NH4H2SO4;… hay khí NH3 hoặc ure làm nguồn cung cấp nito. Tuy nhiên lượng lướn ion NH4

+ có trong môi trường là ñiều cần thiết nhưng lại không có lợi cho sự phát triển của VK cũng như việc tích lũy L- AG. Vì thế người ta ñể amoni thấp ở giai ñoạn ñầu và thêm dần về sau. Trong công nghiệp người ta thường dùng NH3 dưới dạng nước, khí hoặc ure. Chú ý khi dùng ure phải quan tâm tới nồng ñộ ban ñầu và khả năng chịu ñựng ure của mỗi giống.

3.4.3. Nhiệt ñộ

ða số vi khuẩn sinh trưởng L- AG sinh trưởng và tạo L- AG tốt ở 30 – 350C, số ít ở 350C – 360C, cá biệt ở 41 – 430C. Khi tiến hành quá trình nuôi dưỡng chính ở 370C và nuôi dưỡng phụ ở 300C thì hiệu suất chuyển hóa là 15% và kéo theo và sự chuyển hóa của acid lactic.

3.4.4. Thực khuẩn thể

Thực khuẩn thể là yếu tố gây hại cho VK, hầu hết các thực khuẩn thể phân lập ñược ñều rất nhạy cảm với các tác nhân vật lý và hóa học, thời kỳ làm quen của các thực khuẩn thể rất ngắn chỉ khoảng 30 – 50 phút, ñể an toàn cho sản xuất người ta cho các chất giống thực khuẩn thể vào môi trường ngay từ ñầu ñể tạo khả năng thích nghi cho Vk, ñồng thời tiến hành luân canh giống 2 – 3 tháng một lần.

3.4.5. Nguồn các chất ñiều hòa sinh trưởng

Chất ñiều hòa sinh trưởng quan trọng nhất trong môi trường lên men L- AG nhờ các giống thiên nhiên là biotin. ðể hiệu suất lên men l- AG cao, nồng ñộ biotin phải nhỏ hơn nồng ñộ tối ưu cần thiết cho sinh trưởng. Biotin quyết ñịnh sự tăng trưởng tế bào, quyết ñịnh cấu trúc màng tế bào, cho phép L- AG thấm ra ngoài môi trường hay không và có vai trò quan trọng trong cơ chế oxi hóa cơ chất tạo nên L- AG.

3.4.6. Ảnh hưởng của hệ thống gió và khuấy

Thông gió và khuấy trong lên men L- AG có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Nó nhằm hai mục ñích: thứ nhất duy trì nồng ñộ oxi hòa tan ở mức trên giá trị tới hạn, thứ hai khống chế nồng ñộ CO2 ảnh hưởng rất lớn tới sinh trưởng và tích lũy L- AG của các vi khuẩn.

3.4.7. Ảnh hưởng của pH

pH tối ưu cho sinh trưởng và tạo L- AG của các VK sinh L- AG là trung tính hay hơi kiềm, tốt nhất là từ 6 – 8. Khi dùng môi trường sacchride, người ta phải ñiều chỉnh quá trình lên men vì môi trường luôn có xu hướng trở nên acid do sự ñiều chỉnh L- AG và các acid hữu cơ khác gây nên. ðể tránh tình trạng tụt giảm pH do quá trình lên men gây ra, người ta thường bổ sung các loại hợp chất của NH4

+ như ure dưới dạng khí hoặc nước vào lên men.

3.5. Các yếu tố ñiều hòa quá trình lên men

Biotin: hay còn gọi là vitamin H, có vai trò kích thích sự sinh trưởng và phát triển của VSV, từ ñó rút ngắn thời gian nuôi cấy và giảm chi phí sản xuất.

Khi ñủ biotin VK sinh trưởng vừa phải, diễn biến lên men êm dịu và tạo nhiều L- AG. Khi thừa biotin VK sinh trưởng rất mạnh mẽ, tiêu hao ñường nhanh, sinh rất ít L- AG mà chủ yếu là acid lactic, sucxinic, aspatic và alanin. Khi thiếu biotin VK sinh trưởng và tạo L-AG kém. Khi dùng glucoza với nồng ñộ 10% làm cơ chất thì nồng ñộ biotin tối ưu là

3µg/l. Ngoài ra biotin còn ñiều chỉnh tốc ñộ oxi hóa hoàn toàn cơ chất cacbon và xác ñịnh hiệu suất tăng thu hồi trong sinh tổng hợp L- AG.

Các chất thay thế biotin: có vai trò rất quan trọng trong lên men L- AG ñó là acid aspatic và acid oleic.

Các chất tương tự biotin hay tiền chất biotin có thể thay thế hoàn toàn biotin, nhưng hoạt lực thấp, ñôi khi còn làm giảm hiệu suất sinh L- AG.

Các chất kháng biotin:

Penicilin G (PG): VSV phát triển trên môi trường giàu biotib có khả năng tích lũy L- AG ngoại bào. Chúng liên tục hấp thu biotin, liên tục phân cắt và tăng lên về khối lượng và chỉ dừng laijn khi nào môi trường lên men không cần biotin nữa dẫn ñến gây sự lãng phí về mặt nguyên liệu. Do ñó trong công nghiệp muốn cho các giống sinh L- AG có khả năng tạo môi trường giàu biotin phải sử dụng các chất kháng biotin. Ở ñây các nhà sản xuất hay sử dụng các chất kháng biotin là 1 chất kháng sinh như PG vì: nó có khả năng kiềm hãm sự phát triển của VSV, ức chế quá trình tạo màng làm cho màng phát triển không trọn vẹn dẫn ñến L- AG dễ thấm ra ngoài môi trường hơn.

Các chất có tác dụng tương tự như penicilin: cephalosporin; novobioxyn; tetracylin; clotetracylin; baxitraxin;….ñều có tác dụng tương tự nhưng hoạt lực thấp hơn PG.

3.6. Thiết bị sử dụng trong sản xuất bột ngọt

3.6.1. Thiết bị lên men có bộ ñảo trộn cơ học dạng sủi bọt

Dạng thiết bị này sử dụng rộng rãi cho các quá trình tiệt trùng ñể nuôi cấy vi sinh vật tạo ra các sản phẩm có hoạt tính sinh học.

Thiết bị lên men có thể tích 63 m3.dạng thiết bị này có một xilanh ñứng ñược chế tạo bằng thép X18H10T hay là kim loại có nắp và ñáy hình nón. Tỷ lệ chiều cao và ñường kính 2.6/1, trên nắp có bộ dẫn ñộng cho cơ cấu chuyển ñảo và cho khử bọt bằng cơ học; ống nối ñể nạp môi trường dinh dưỡng, vật liệu cấy, chất khử bọt, nạp và thải vào không khí; các cửa quan sát,cửa ñể ñưa vòi rửa; van bảo hiểm và các khớp nối ñể cắm các dụng cụ kiểm tra

Khớp xả 16 ở ñáy của thiết bị dùng ñể tháo canh trường. Bên trong có 6 trục xuyên suốt. Các cơ cấu chuyển ñảo ñược gắn chặt lên trục. Cơ cấu chuyển ñảo gồm có tuabin 8 có ñường kính 600-1000 mm với các cánh rộng 150-200mm ñược ñịnh vị 2 tầng, còn tuabin hở thứ ba ñược gắn chặt trên bộ sủi bọt có dạng hình thoi ñược làm bằng những ống ñục lỗ.Ở phần trên bộ sủi bọt có khoảng 2000-3000 lỗ theo kiểu bàn cờ.

3.6.2. Thiết bị thủy phân tinh bột

3.6.3. Thiết bị lắng

3.6.4. Thiết bị ly tâm

Mục ñích: ñược dùng ñể tách sản phẩm (mì chính) ñược kết tinh ra khỏi dung dịch dưới tác dụng của lực ly tâm.

Cấu tạo: gồm ñộng cơ ly tâm có tốc ñộ cao (1000 vòng/ phút), hệ thống phễu trên chứa dung dịch nước khi ly tâm, ở dưới là các phễu mỏng gồm nhiều lớp xếp xen nhau. Ở phần giữa của thiết bị là trục của ñộng cơ ly tâm.

Nguyên lý hoạt ñộng: dung dịch ñược ñưa qua phễu chứa của thiết bị ly tâm rồi xuống hệ thống lá phễu nhỏ ở dưới. ðộng cơ ly tâm hoạt ñộng sẽ tạo ra áp lực tách riêng, nhằm tách hoàn toàn tinh thể bột ngọt ra khỏi dung dịch.

3.6.5. Thiết bị cô ñặc

a. Thiết bị cô ñặc màng

Cấu tạo: gồm có bình chứa nguyên liệu và bình chứa thành phẩm, thiết bị cô ñặc gồm 2 khoang: khoang ngoài chứa hơi nóng, khoang trong chứa sản phẩm, 2 bơm pittông, 1 bơm chân không, ñộng cơ tạo màng, bình nước ngưng, ống thủy. Ngoài ra phễu chất thơm, bảng ñiều khiển và hệ thống các van hơi, van nước, van ñiều chỉnh chân không,…

Nguyên lý hoạt ñộng: khi ñộng cơ quay sẽ tạo lực làm bắn sản phẩm lên thành trong của thiết bị tạo thành những màng mỏng. Lớp ngoài của thiết bị chứa hơi nóng sẽ thực hiện quá trình trao ñổi nhiệt qua thành trong và làm sản phẩm cô ñặc lại.

b. Thiết bị cô ñặc chân không

Cấu tạo: gồm khoang ñun nóng nguyên liệu, khoang nước ngưng, bơm chân không, ñộng cơ cánh khuấy. Ngoài ra còn có phễu chất thơm, bảng ñiều khiển, hệ thống van và ñường dẫn hơi, dẫn nước, ñồng hồ ño áp suất, nhiệt ñộ, chân không,…

Nguyên lý hoạt ñộng: nguyên liệu ñược ñưa vào trong khoang ñun nóng và ñược ñảo trộn nhờ ñộng cơ cánh khuấy. Hơi ñược cấp vào khoang ñun nóng, làm sôi nguyên liệu và xảy ra hiện tượng bốc hơi. Phần hơi nước sẽ ñược chuyển sang khoang ngưng,sau ñó ñược làm mát và ngưng tụ. Quá trình bốc hơi sẽ làm nguyên liệu dần ñược cô ñặc. Lấy mẫu sản phẩm qua cửa thử và kiểm tra ñộ cô ñặc.

3.6.6. Thiết bị lọc và thiết bị sấy hồng ngoại

a. Thiết bị lọc khung bản

Cấu tạo: gồm có hệ thống bảng nhựa có những tấm vải lọc, thiết bị bơm, khay hứng, trục vít. Ngoài ra còn có thùng chứa, hệ thống dây dẫn…

Nguyên lý hoạt ñộng: nguyên liệu ñược ñưa từ thùng chứa sang thiết bị lọc nhờ hệ thống bơm. Dựa trên lực ép của trục vít, những tấm bản sẽ có áp lực và phần nước và

phần nước quả trong sẽ ñi qua các khe hở trên tấm vải lọc. Phần bã sẽ ñược giữ lại ở phía trong. Phần nguyên liệu sau khi ñi qua tấm vải lọc sẽ ñược chuyển ñến thùng chứa.

b. Thiết bị sấy hồng ngoại

Cấu tạo: gồm có khoang chứa sản phẩm, ñộng cơ ñảo trộn, thiết bị tạo tia hồng ngoại, thiết bị quạt hút. Ngoài ra còn có phễu nhận nguyên liệu, bảng ñiều khiển, hệ thống dây dẫn,…

Nguyên lý hoạt ñộng: sản phẩm qua phễu nhận, ñược ñưa vào khoang sấy. Tia hồng ngoại ñược tạo thành có tác dụng làm nóng tại mọi ñiểm của sản phẩm. Sử dụng tia hồng ngoại vì ñây là tia có bước sóng dài, có sự phân cực và ñảo chiều nên sẽ làm nóng ñều sản phẩm. Sản phẩm sau1 thời gian, tiến hành kiểm tra chất lượng, nếu ñạt thì ñược ñưa ra ngoài, tiếp tục tiến hành công ñoạn tiếp theo.

CHƯƠNG 4: CÁC TIÊU CHUẨN VỀ CHẤT LƯỢNG CỦA BỘT NGỌT

4.1. Các tiêu chuẩn

4.1.1. Thế giới

Ủy Ban Chuyên gia về Phụ gia Thực phẩm (JECFA) của tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Tổ chức Lương nông Quốc tế (FAO) công bố trong cuốn “ Hướng dẫn sử dụng an toàn các chất phụ gia thực phẩm ( Guide to the Safe Use of Food Additives) xuất bản năm 1997 thì bột ngọt thuộc danh sách A1 liệt kê các phụ gia ñã ñược Ủy Ban (JECFA) hoàn toàn thông qua cho phép dùng an toàn ( fully cleared) với liều dùng hằng ngày chấp nhận ñược là 0-120mg/kg. Có nghĩa với thể trọng bình thường 50kg thì mỗi ngày có thể sử dụng 6g bột ngọt.

Vào năm 1987, sau nhiều nghiên cứu khoa học ñáng tin cậy, một hội nghị quốc tế ñã ñược tổ chức với sự hiện diện 230 nhà khoa học, chuyên về ñộc học, hóa học, sinh học… tổ chức JECFA ñã chính thức xác ñịnh lại tính an toàn của bột ngọt và bỏ quy ñịnh liều dùng hằng ngày của bột ngọt vì không gây hại cho sức khỏe con người. Do ñó bột ngọt ñược chính thức xếp vào mục các chất phụ gia thực phẩm có liều dùng hằng ngày không xác ñịnh ( ADI not specified) và không có bất kỳ khuyên cáo nào ñối với trẻ em và phụ nữ mang thai.

Năm 1990 Ủy ban Khoa học về Thực phẩm của Cộng ñồng châu Âu ( European Community Scientific Committee for Food - EC/SCF) ñã xếp bột ngọt vào danh sách các chất “ nói chung ñược công nhận là an toàn” - Generally Recognised As Safe (GRAS) và có liều dùng hằng ngày không xác ñịnh.

Hơn 45 năm qua, Cơ quan Quản lý Thuốc và Thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) cũng ñã xem bột ngọt là một chất ñều vị xếp vào loại “ an toàn trong sử dụng” tương tự như muối, tiêu, dấm…, và kể cả cho danh mục sử dụng lâu dài. Năm 1992, Hội ñồng các vấn ñề khoa học của Hội Y học Mỹ cũng ñã khẳng ñịnh tính vô hại của việc sử dụng bột ngọt, nên ñược ñưa vào danh sách các gia vị thực phẩm ñược phép sử dụng:

“ Bột ngọt ñược coi là an toàn cho mục ñích sử dụng và ñược xem là một thành phần thực phẩm phổ biến như muối, tiêu, giấm…, và không quy ñịnh liều dùng hằng ngày ( Theo tài liệu Code Federal Regulation Part 182- 1994 FDA-US)”.

Tại Pháp bột ngọt ñược coi là an toàn và cũng không quy ñịnh liều dùng hằng ngày ( Theo tài liệu Re1glementation des produits qualité - Repression des fraudes 1991 et modifié 6/1993).

Tại các nước Châu Á khác: Malaysia, Philippin, Nhật, Trung Quốc, ðài Loan, ñều coi bột ngọt là an toàn và không quy ñịnh liều dùng hằng ngày.

4.1.2. Việt Nam

Từ ñánh giá của các Tổ chức Y tế và Sức khỏe hàng ñầu trên Thế gới cũng như Bộ Y Tế Việt Nam, bột ngọt ñược xem là chất ñiều vị an toàn và ñược phép sử dụng trong bếp ăn gia ñình và cũng như trong công nghiệp chế biến thực phẩm với tên khoa học mononatri glutamate (hay monosodium glutamate) hoặc chất ñiều vị E621. Bên cạnh gia vị bột ngọt, disodium inosinate ( E627) và sodium guanylate (E631) cũng là hai chất ñiều vị ñược sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp chế biến thực phẩm. Chúng thường ñược gọi là “ siêu bột ngọt” vì khi sử dụng kết hợp với bột ngọt sẽ làm tăng vị lên rất nhiều lần. Chính vì thế trong danh mục các chất phụ gia thực phẩm ñược phép sử dụng trong chế biến thực phẩm bột ngọt (E621), disodium inosinate ( E627) và sodium guanylate (E631) thuộc nhóm chất ñiều vị có tính chất tương tự nhau và giúp cho thực phẩm ngon hơn.

- Bột ngọt ñược xem là một gia vị thực phẩm và ñược ñưa vào danh mục các phụ gia thực phẩm ñược phép sử dụng trong chế biến thực phẩm theo quyết ñịnh số 3742/2001 Qð – BYT ngày 31/8/200, của Bộ Y Tế. Trong quyết ñịnh này: phụ gia thực phẩm ( food additive) là những chất không ñược coi là thực phẩm hoặc một phần thực phẩm. Phụ gia thực phẩm có ít hoặc không có giá trị dinh dưỡng, ñược chủ ñộng cho vào vơi mục ñích ñáp ứng yêu cầu công nghệ trong quá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bao gói, vận chuyển, bảo quản thực phẩm. Phụ gia thực phẩm không bao gồm các chất ô nhiễm hoặc các chất bổ sung vào thực phẩm với mục ñích tăng thêm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.

Bộ khoa học công nghệ và môi trường: bột ngọt ñược phép sử dụng, như một phụ gia thực phẩm trong chế biến thức ăn gia ñình, tại các nhà hàng cũng như công nghệ chế biến thực phẩm.

4.2. Các sản phẩm hiện hành