DHTP5 chào đón bạn!
Chia sẻ

THÔNG BÁO
DHTP5 đã có phiên bản mới tại http://foodnk.com. Phiên bản cũ này chỉ để đọc các bài đăng và tin nhắn cũ. Muốn post bài và thảo luận các bạn hãy ghé FoodnK.com. Xem Hướng dẫn tại đây!
Xin cảm ơn!
ĐANG TẢI TRÌNH TÌM KIẾM
TỔNG HỢP CHỦ ĐỀ MỚI NHẤT
TỔNG HỢP CHỦ ĐỀ THẢO LUẬN NHIỀU NHẤT
TOP THÀNH VIÊN MỚI
TOP THÀNH VIÊN NĂNG NỔ
KHUNG ẢNH
TÀI LIỆU MỚI
Page 1 of 11
Diến đàn DHTP5 » CHIA SẺ TÀI LIỆU HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM » Hóa sinh Công nghiệp » Công nghệ sản xuất Acid hữu cơ
Công nghệ sản xuất Acid hữu cơ
NfoodDate: Thứ Tư, 2012-08-01, 10:45 AM | Post # 1
Vào Bếp
Quyền: Quản trị Cấp 2
Số bài đăng: 22
Phần thưởng: 0
Được cảm ơn: 0
Hiện đang: Offline
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MỘT SỐ ACID HỮU CƠ BẰNG LÊN MEN


Acid citric:
Axít citric là một axít hữu cơ thuộc loại yếu và nó thường được tìm thấy trong các loại trái cây thuộc họ cam quít. Nó là chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và thường được thêm vào thức ăn và đồ uống để làm vị chua. Ở lĩnh vực hóa sinh thì axít citric đóng một vai trò trung gian vô cùng quan trọng trong chu trình axít citric của quá trình trao đổi chất xảy ra trong tất cả các vật thể sống.
Ngoài ra axít citric còn đóng vai trò như là một chất tẩy rửa, an toàn đối với môi trường và đồng thời là tác nhân chống oxy hóa.
Axít citric có mặt trong nhiều loại trái cây và rau quả nhưng trong trái chanh thì hàm lượng của nó được tìm thấy nhiều nhất, theo ước tính axít citric chiếm khoảng 8% khối lượng khô của trái chanh.

-Tên theo IUPAC: Axit 2-hydroxypropan-1,2,3-tricacboxylic
-Tên thông thường: Axit chanh
-Công thức phân tử: C6H8O7
-Khối lượng phân tử: 192.13 g/mol
-Có dạng: tinh thể màu trắng
-Nhiệt độ nóng chảy: 153oC
-Nhiệt độ sôi: 175oC (phân hủy)
+ Tính chất:
-Tính axít của axit citric là do ảnh hưởng của nhóm carboxyl -COOH, mỗi nhóm carboxyl có thể cho đi một proton để tạo thành ion citrat. Các muối citrat dùng làm dung dịch đệm rất tốt để hạn chế sự thay đổi pH của các dung dịch axít.
-Các ion citrat kết hợp với các ion kim loại để tạo thành muối, phổ biến nhất là muối canxi citrat dùng làm chất bảo quản và giữ vị cho thực phẩm. Bên cạnh đó ion citrat có thể kết hợp với các ion kim loại tạo thành các phức dùng làm chất bảo quản và làm mềm nước.
- Ở nhiệt độ phòng thì axít citric tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng dạng bột hoặc ở dạng khan hay là dạng monohydrat có chứa một phân tử nước trong mỗi phân tử của axít citric. Dạng khan thu được khi axít citric kết tinh trong nước nóng, trái lại dạng monohydrat lại kết tinh trong nước lạnh. Ở nhiệt độ trên 74oC dạng monohydrat sẽ chuyển sang dạng khan.
-Về mặt hóa học thì axít citric cũng có tính chất tương tự như các axít carboxylic khác. Khi nhiệt độ trên 175oC thì nó phân hủy tạo thành CO2 và nước.

1.2.1.Yêu cầu đối với nguyên liệu lên men acid citric:
-Nguyên liệu phải đảm bảo đủ lượng đường cho vi sinh vật phát triển.
-Giống vi sinh vật dùng trong sản xuất acid citric phải đảm bảo các yêu cầu sau:
-Có khả năng tạo acid rất mạnh.
-Có khả năng chịu được môi trường acid khi lượng acid citric tăng cao.
- Ít tạo ra những acid hữu cơ khác như: acid oxalic, acid gluconic, acid fumaric.
1.2.2.Một số nguyên liệu gluxit
+Mật rỉ
Mật rỉ là một phụ phẩm của ngành sản xuất đường, là sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất đường mà từ đó đường không còn có thể kết tinh một cách kinh tế nữa bởi các công nghệ thông thường. Thành phần chính của mật rỉ là đường, chủ yếu là sucroza với một ít glucoza và fructoza. Nói chung, sản lượng mật rỉ bằng khoảng 1/3 sản lượng đường sản xuất. Cứ khoảng 100 tấn cây mía đem ép thì có 3-4 tấn rỉ mật được sản xuất.
+Tinh bột Sắn:
-Độc tố trong sắn có tên chung là Phazeolunatin chứa nhiều trong sắn đắng, chủ yếu ở vỏ và cùi, hàm lượng của Phazeolunatin vào khoảng 0,001 – 0,04%.
-Phazeolunatin không độc nhưng khi bị thủy phân thì các glucozit này sẽ giải phóng HCN, là một chất gây độc cho cơ thể. Tuy nhiên dễ bay hơi và dễ hòa tan trong nước lạnh hay nước vơi nên dễ loại bỏ.
-Sắn thái lát, phơi khô giảm đáng kể số lượng HCN.
Ngô: Hạt ngô gồm hai phần chính: Phôi và nội nhũ. Phôi chiếm 10 – 13% trọng lượng hạt, nội nhũ chiếm 83 – 85%, vỏ chiếm 2 – 5%.

1.2.3.Phân tích chọn nguyên liệu thích hợp cho việc sản xuất acid citric
Hàm lượng gluxit có trong ngô là cao nhất (67,9%), tiếp đến là mật rỉ, khoai lang, sắn, và cuối cùng là khoai tây. Tuy nhiên bản chất của lên men citric là quá trình oxy hóa đường thành acid citric dưới tác dụng của vi sinh vật mà trong các nguyên liệu tinh bột ( ngô, sắn, khoai,..) muốn sản xuất ra acid citric cần phải trải qua giai đoạn thủy phân tinh bột thành đường, từ đường dưới tác dụng của vi sinh vật tạo thành acid citric rất mất nhiều thời gian và chi phí, trong khi đó mật rỉ thành phần hóa học chủ yếu là đường vi sinh vật sẽ trực tiếp sử dụng đường để tạo thành acid citric, mặt khác mật rỉ là nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm do đó mật rỉ là nguyên liệu được sử dụng nhiều hơn trong việc sản xuất acid citric, tuy nhiên cần xử lí mật rỉ trước khi sử dụng vì trong mật rỉ chứa chất màu, hệ keo, đặc biệt là kim loại nặng ảnh hưởng đến quá trình lên men, ức chế vi sinh vật phát triển.

Added (2012-08-01, 10:27 AM)
---------------------------------------------
1.2.4.Vi sinh vật
Aspergillus niger là một loại nấm sợi và là một trong những loài phổ biến nhất của các chi Aspergillus có nhiều ứng dụng trong công nghệ sinh học, nhiệt độ tối ưu ở 35-37 ° C, pH từ 1,4 đến 9,8. Nó gây ra một căn bệnh được gọi là nấm mốc đen trên một số loại trái cây và rau quả như nho, hành tây, đậu phộng, và là một chất gây ô nhiễm phổ biến của thực phẩm.
A. niger là vi sinh vật hiếu khí phát triển trên các chất hữu cơ, do đó nó có thể được tìm thấy gần như ở khắp mọi nơi trong môi trường có chứa đất. Ngoài ra, nó được tìm thấy trong chất thải, nguyên liệu thực vật phân hủy và phân hữu cơ trong môi trường ngoài trời. Môi trường ẩm trong nhà tạo ra một môi trường sống tốt cho sự phát triển của nấm mốc. Chẳng hạn như trong các lĩnh vực hộ gia đình thông thường, trên các bức tường trong phòng tắm hoặc các khu vực khác có mositure.

1.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men acid citric
Trong quá trình này glucose được chuyển hoá thành axit pyruvic theo con đường EMP (Embden-Mayerhof-Parnas), sau đó axit pyruvic tiếp tục chuyển hoá thành axit citric. Phương trình tổng quát của quá trình này như sau:

2C6H12O6 + 3 O2 → 6C6H8O7 + 4H2O

Glucoseacid Citric
Có nhiều loài nấm mốc có khả năng oxy hóa gluxit thành axit citric như Rhizopus, Aspergillus, Penicillium. Trong đó quan trọng nhất là Aspergillus niger.

1.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:
-Vi sinh vật: Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men. Do đó cần lựa chọn vi sinh vật phù hợp cho quá trình lên men citric, thông thường để quá trình tổng hợp acid citric xảy ra mạnh thì vi sinh vật phải có khả năng tạo ra acid cao, nếu khả năng tạo ra acid của vi sinh thấp thì không thể sản xuất ra 1 lượng lớn acid citric được; mặt khác vi sinh vật phải có khả năng chịu được acid khi lượng acid tăng cao nếu không trong quá trình lên men acid hình thành lớn vi sinh vật sẽ chết và sẽ ức chế khả năng tạo acid citric, ngoài ra chủng vi sinh vật sử dụng cần phải ít tạo ra những acid hữu cơ khác như: acid oxalic, acid gluconic, acid fumaric vì nếu các acid này hình thành nhiều sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng của acid citric.
-Nguyên liệu: Nguyên liệu thích hợp cho sản xuất acid citric là nguyên liệu chứa nhiều đường (ví dụ: mật rỉ,...) vì sinh vật sẽ oxi hóa đường để tạo thành acid citric, Nồng độ axit citric cao nhất đạt được nếu phát triển ở môi trường có nồng độ đường ban đầu cao (15−20% w/v), nếu không đủ lượng đường cho vi sinh vật sử dụng thì khả năng tổng hợp acid citric kém, ngoài ra nguyên liệu phải không lẫn nhiều tạp, chất kim loại nặng đặc biệt là sắt nếu hàm lương sắt quá giới hạn thì cần phải loại bỏ.
-Môi trường dinh dưỡng: Nấm mốc cần đường, tinh bột và các muối vô cơ. Trong điều kiện thường nấm mốc chỉ phát triển sinh khối tạo ra rất ít axit citric. Trong trường hợp môi trường nhiều cabon và ít nitơ (lượng đường 4 ÷ 20%, nitơ 0.07%, ngoài ra còn bổ sung thêm nguyên tố khoáng như P, Fe, Zn…) thì quá trình tổng hợp axit citric xảy ra mạnh.
-pH môi trường: pH thích hợp để tạo thành axit citric từ 3 ÷ 4, tùy thuộc vào chủng nấm mốc sử dụng. Ta có thể axit hoá môi trường bằng HCl, pH môi trường phụ thuộc vào nguồn nitơ. Nếu sử dụng NH4NO3 thì pH thích hợp là 3, nếu sử dụng NH4Cl thì pH thích hợp là 4. Trong quá trình lên men do sự tạo thành axit citric nên pH giảm mạnh, vì vậy cần phải điều chỉnh pH của môi trường cho thích hợp.
-Sự thoáng khí: Quá trình oxi hoá cần một lượng lớn oxy, vì vậy cần phải cung cấp không khí cho quá trình lên men bằng cách thông thoáng khí môi trường. Ngoài ra sự thông thoáng khí còn giảm lượng khí cacbonic trong môi trường.
Trong thực tế sản xuất người ta thường thổi không khí vô trùng vào dịch lên men.
-Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men tạo axit citric là 31 – 37oC. Thấp hơn thì tạo axit gluconic, cao hơn thì việc tạo axit citric bị kìm hãm. Thời gian lên men khoảng 7 – 10 ngày.
-Thời gian lên men: Thời gian tối ưu để quá trình sản xuất axit citric đạt tối đa phụ thuộc vào chủng được sử dụng, thành phần hóa học của môi trường, hệ thống lên men, và nói chung, các điều kiện theo đó quá trình lên men diễn ra. Trong quá trình lên men bề mặt, thời gian lên men thường được hoàn thành trong 10-20 ngày, trong khi ở quá trình lên men chìm thời gian ủ ngắn hơn nhiều khoảng từ (5-10 ngày). Trong quá trình lên men trạng thái rắn thời gian lên men phụ thuộc mạnh mẽ vào chất tiêm chủng được sử dụng, độ ẩm bề mặt, độ pH ban đầu, nhiệt độ và lượng mẫu trong môi trường (ví dụ, vỏ hạt carob hoặc sung). Trong trường hợp này, nồng độ tối đa acid citric đạt được từ trong khoảng 10 đến 15 ngày.

Added (2012-08-01, 10:31 AM)
---------------------------------------------
1.4. Quy trình công nghệ
1.4.1. Các giai đoạn của quá trình lên men
Quá trình sản xuất acid citric bằng phương pháp lên men có thể chia ra ba giai đoạn sau:

a)Chuẩn bị dịch lên men
Nguyên liệu chủ yếu để lên men citric là đường. Ngoài ra N2, P, S, Zn, Fe và Mg cũng là những thành phần rất quan trọng của môi trường lên men. Người ta đã chứng tỏ rằng hiệu suất của acid citric sẽ cao khi màng nấm mỏng và khi có hình thành bào tử nhưng rất yếu. Và điều đó thường xảy ra khi hàm lượng muối trong môi trường là cực tiểu.
- Nitơ là thành phần quan trọng nhất thường được đưa vào môi trường lên men dưới dạng NH4Cl, NH4NO3. Hiệu suất của quá trình lên men là cực đại nếu hàm lượng nitơ có trong dịch lên men là 0,07%.
-Phospho cũng là nguyên tố rất quan trọng. Thiếu P, hệ sợi nấm tạo thành yếu và sẽ thiên về tổng hợp ra acid gluconic. Còn khi không có P thì hệ sợi nấm lại không phát triển. Thường hàm lượng P2O5 khoảng 0,016 – 0,021% là thích hợp để cho hiệu suất cao.
-Lưu huỳnh thường được đưa vào môi trường lên men dưới dạng muối magie sulfat, kẽm sulfat và sắt sulfat. Lượng S thích hợp là 71,1ml/l. tăng lượng S cao hơn sẽ giảm khả năng tổng hợp acid citric của hệ sợi. Các nguyên tố khác như Mg, Zn, và Fe cũng không kém quan trọng. Loại trừ Zn ra khỏi môi trường thì hầu như không tổng hợp ra được acid citric. Hiệu suất của acid citric sẽ rất cao nếu như Zn, Fe, Mg có mặt với hàm lượng giới hạn.
Như vậy các nguyên tố vô cơ là nhân tố điều chỉnh sự tân tạo acid citric rất quan trọng. Trong các đường làm nguyên liệu thì saccharose (chứa trong rỉ đường) và glucoza kỹ thuật là tốt hơn cả. Đường củ cải tạo điều kiện cho hệ sợi nấm sinh trưởng tốt và hiệu suất acid cao. Hiệu suất acid cực đại khi nồng độ đường trong dịch lên men tương đối lớn (25%). Nồng độ đường cao hơn, quá trình lên men bị ức chế. Khi hết glucid thì hệ sợi nấm bắt đầu sử dụng đến acid citric. Khi đó phần lớn (85%) acid được hệ sợi dùng cho hô hấp: C6H8O7 + 4,5O2 = 6CO2 + 4H2O

b)Lên men
Trong giai đoạn lên men acid citric thì độ pH, nhiệt độ và độ thoáng khí có ý nghĩa rất quan trọng. ( các yếu tố ảnh hưởng này đã trình bày ở mục 1.2 )
Có thể lên men bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt hoặc bằng phương pháp nuôi cấy chiều sâu.

c)Xử lý dịch đã lên men để thu acid citric
Dung dịch đã lên men là một hỗn hợp các acid limonic, acid gluconic, acid oxalic,
đường chưa bị lên men và các tạp chất vô cơ (trong đó acid citric 40 – 50g/l, acid gluconic 3g/l, acid oxalic 1g/l, đường chưa lên men 70g/l).Trung hòa dung dịch bằng phấn. Dựa vào độ hòa tan khác nhau của các muối tạo thành để tách muối canxi citrat. Citrat hòa tan ít trong nước sôi, nhưng hòa tan trong nước lạnh, canxi oxalat không hòa tan, còn canxi gluconat thì hòa tan ở bất kì nhiệt độ nào. Lọc để tách kết tủa canxi citrat ra. Phân ly canxi citrat bằng acid sulfuric để tạo ra acid citric. Cô đặc và kết tinh acid citric .
1.4.2. Các phương pháp lên men acid citric

a.Phương pháp lên men bề mặt
Phương pháp lên men bề mặt ứng dụng nhiều vào những năm đầu của thế kỷ XX, theo đó các vi sinh vật phát triển hẳn trên bề mặt môi trường nằm giữa pha rắn và pha khí hoặc nằm giữa pha lỏng và pha khí. Như vậy, phương pháp lên men bề mặt có thể sử dụng hai loại môi trường: môi trường bán rắn, còn gọi là môi trường xốp và môi trường lỏng.

+Lên men bề mặt với môi trường bán rắn
Phương pháp này ít được áp dụng vì hiệu suất thu không cao và khá phức tạp ở khâu chiết, tách acid citric. Trước kia người ta dùng môi trường cám mì, cám gạo có trộn khoảng 15 - 25% trấu để tăng độ xốp của môi trường. Ngoài ra, trong một số cơ sở người ta còn dùng môi trường khác từ sắn, khoai tây, bắp… Môi trường làm nguyên liệu phải được nghiền nhỏ đến kích thước vừa phải. Sau khi nghiền xong môi trường phải được làm ấm đến độ ẩm khoảng 60 - 65% và đem hấp thanh trùng bằng hơi nóng. Môi trường làm xong phải được làm nguội và chuẩn bị cho quá trình nuôi cấy. Trước đó ta phải chuẩn bị giống. Quá trình này còn gọi là giai đoạn thu nhận bào tử giống.

Added (2012-08-01, 10:33 AM)
---------------------------------------------
Phương pháp thu nhận bào tử giống: Có 2 phương pháp thu nhận:
•Phương pháp thứ nhất: Chuẩn bị 3 - 4 bình tam giác dung tích 150 ml, cho vào đó khoảng 50g cám để có độ ẩm 60%. Hấp thanh trùng và để nguội.
Từ ống giống Aspergillus niger gốc, ta chuyển toàn bộ khuẩn lạc bằng cách cho vào mỗi ống nghiệm 10ml nước vô trùng, khuấy đều cho bào tử giống trong ống nghiệm hòa trộn trong nước. Bằng phương pháp vô trùng chuyển toàn bộ sang các bình tam giác đã chuẩn bị môi trường sẵn. Lắc đều cho môi trường trộn đều bào tử. Nuôi chúng trong tủ ấm có nhiệt độ 30 - 37oC, trong thời gian 3 ngày. Khi thấy trong bình tam giác toàn là bào tử màu đen là kết thúc giai đoạn nuôi cấy.
Tiếp đó, cũng môi trường như trên nhưng được chuẩn bị vào khay nhôm hoặc inox. Tải đều khi cho 10% môi trường giống từ bình tam giác đã nuôi ở trên vào. Chiều dày khối trộn khoảng tử 3 - 5cm. Để trong phòng có nhiệt độ ổn định là 32oC. Nuôi trong khoảng 3 - 4 ngày khi bào tử màu đen xuất hiện kín bề mặt môi trường, đem sấy ở nhiệt độ < 40oC ta thu được giống bào tử sẵn sàng cho quá trình sản xuất đại trà.
•Phương pháp thứ 2: Người ta nuôi trong môi trường lỏng giống Aspergillus niger. Môi trường để thu nhận bào tử có thành phần như sau:
Dung dịch nước malt có nồng độ chất khô 3 - 5%.
NH4Cl:0,25g
KH2PO4 1,25g
MgSO4 0,25g
FeSO4 0,0125g
Môi trường đã chuẩn bị xong được đưa vào bình có dung tích 2 - 3lít với chiều cao của dung dịch trong các bình là 1cm, đem hấp thanh trùng ở 1 at trong 30phút. Sau đó chuyển giống từ ống nghiệm giống vào. Tiến hành nuôi ở nhiệt độ 32oC trong thời gian 4 ngày hoặc lâu hơn cho đến khi trên bề mặt xuất hiện váng nấm sợi, lúc đầu là màu trắng sau đó là đen chứa toàn bào tử. Người ta thu bào tử này đem sấy ở nhiệt độ < 40oC và dùng nó như bào tử giống cấp 1. Để sản xuất bào tử giống cấp 2,3, người ta thực hiện như quá trình nuôi nấm sợi trên khay đã trình bày ở trên.
Cách thức thực hiện quá trình lên men bề mặt:
Trộn cám với nước theo tỷ lệ 1:1. Hấp thanh trùng ở 1at trong 30 phút và tãi đều ra khay, sau khi làm nguội sẽ được trộn giống với tỷ lệ 0,3 - 0,5%. Chiều dày của khối cám + bào tử giống khoảng 3 - 5cm. Tiến hành nuôi ở nhiệt độ ổn định là 30 - 32oC trong 4 - 5 ngày. Thời gian lên men kết thúc khi bào tử nấm sợi mới bắt đầu xuất hiện nhiều nhưng chưa hoàn toàn chuyển qua màu đen. Phương pháp nuôi cấy bề mặt để thu nhận acid citric trên môi trường bán rắn hiện nay không còn áp dụng ở các nước châu Âu nữa. Tuy nhiên, ở nhiều nước vẫn phương pháp này vẫn còn được áp dụng và thay cám bằng bột khoai mì. Cứ 3 – 4kg bột khoai mì người ta thu được 1kg acid citric.

+Lên men bề mặt với môi trường lỏng
Thông thường người ta thay đường saccharose bằng mật rỉ. Mật rỉ được xử lý trước khi làm môi trường. Xử lý mật rỉ gồm 3 vấn đề cần giải quyết: -Xử lý màu.
-Xử lý hệ keo có trong mật rỉ
-Xử lý sắt nếu mật rỉ chứa sắt
Mật rỉ đường cần phải được xử lý màu và hệ keo bằng cách cho dịch qua than họat tính để hấp phụ và pha loãng để điều chỉnh hệ keo của dịch mật rỉ. Nếu trong mật rỉ có Fe3+ người ta cho vào mật rỉ sau pha loãng K4{Fe(CN)6}.
Tiếp theo ta hiệu chỉnh hàm lượng đường và pH để thuận lợi cho quá trình lên men. Hàm lượng đường được hiệu chỉnh ở hàm lượng từ 14 - 15% về khối lượng.
Ngoài ra để quá trình lên men thuận lợi cho vi sinh vật người ta bổ sung MgSO4, NH4NO3, KH2PO4 và điều chỉnh pH từ 2,2 - 6 tùy thuộc vào thành phần các chất bổ sung mà điều chỉnh pH cho hợp lý. Quá trình chuẩn bị giống đã được trình bày ở mục trên.
Môi trường lên men phải được lọc ky và thanh trùng, làm nguội, phân phối vào các khay, nuôi ở nhiệt độ 28 – 32OC trong thời gian từ 48 - 72 giờ. Quá trình lên men trên bề mặt của dịch lỏng nhờ lớp váng dày ở trên đó là khuẩn lạc của nấm Aspergillus niger.
Acid citric sẽ được thẩm thấu qua màng tế bào vào môi trường. Kết thúc quá trình lên men, người ta lấy phần dịch lên men đem đi lọc để thu acid citric và tiếp tục lên men mẻ mới.

b.Phương pháp lên men chìm
Trong công nghệ sản xuất acid citric theo phương pháp chìm, người ta sử dụng môi trường giống như môi trường lỏng dùng trong phương pháp lên men bề mặt.
Quá trình được thực hiện trong các thiết bị lên men có cánh khuấy và có hệ thống thổi khí liên tục. Người ta tiến hành lên men ở 28 – 320C trong thời gian 6 – 7 ngày.
Trong qúa trình lên men, người ta thường phải sử dụng CaCO3 để điều chỉnh pH vì acid citric được tạo thành sẽ làm giảm pH xuống 1 – 1,5. Việc điều chỉnh này còn có ý nghĩa là người ta chuyển acid citric thành xitrat canxi lắng xuống. Kết thúc quá trình lên men, người ta sử dụng H2SO4 để tách acid citric ra. Tiến hành cô đặc và kết tinh acid citric.

Added (2012-08-01, 10:34 AM)
---------------------------------------------
c.Thu hồi và tinh chế acid acetic
Phương pháp phổ biến để thu hồi và kết tinh acid citric là kết tủa citrate:
- Đầu tiên sinh khối nấm và các chất không tan được lọc bằng hệ thống lọc băng liên tục
- Citrat canxi được kết tủa từ dịch lọc bằng cách bổ sung hydroxit canxi vôi
+ Ở 700C sản phẩm là tricanxium tetrahydrat vô định hình.
+ Ở 900C sản phẩm chủ yếu là dicalcium hydro citrat tinh thể
- Trường hợp lên men chìm, việc loại bỏ acid oxalic là không cần thiết bởi trong quá trình
này pH có thể dễ dàng khống chế
- Lượng acid citric trong dịch lọc có thể được kết tủa lần nữa nhờ việc bổ sung vôi cho tới khi pH = 5.8
- Phần kết tủa được lọc tiếp bằng một băng lọc khác và phần dịch được loại bỏ
- Việc rửa kết tủa nhằm loại bỏ các tạp chất bám theo như đường, protein thủy phân từ sinh khối nấm.
- Các tinh thể sau khi rửa và acid sunfuric 98% được chuyển đồng thời vào hỗn hợp chứa 40% acid citric pH = 0,5 – 0,6.
- Phản ứng tiếp theo tạo acid citric và tủa dihydrat sulphat canxi (thạch cao)
- Sau đó dịch lọc được xử lý màu bằng than hoạt tính.
- Các ion kim loại, sunphat canxi được loại bỏ bởi cột trao đổi cation mạnh và anion yếu (bước loại khoáng).
- Dung dịch sau đó được cô tới nồng độ 700kgm-3 và chuyển vào hệ thống kết tinh chân không ở nhiệt độ 350C.
- Tinh thể acid citric được tách bằng ly tâm và làm khô trong hệ thống sấy tầng sôi 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn đầu sử dụng khí nóng 900C
+Giai đoạn 2: khí ở 200C, độ ẩm 30-40% bởi các tinh thể tạo ra rất háo nước
- 20% dịch gốc được pha loãng với nước rửa thiết bị, loại màu và chuyển ngược về bước xử lý bằng canxi hydroxit.
- Phần còn lại dịch gốc được loại màu, loại khoáng và quay về bộ phận kết tinh
- Quy trình tách chiết pha lỏng, acid citric được tách từ dịch lên men sử dụng hỗn hợp trilaurylamine, n-octanol và C10- hoặc C11- isoparafin.
- Dịch chiết được gia nhiệt và rửa bằng nước theo chiều ngược tạo ra sản phẩm là dịch acid citric
- Dịch thu acid sau đó được xử lý bằng than hoạt tính, cô đặc và kết tinh tạo thành tinh thể acid citric.

1.5. Ứng dụng trong thực phẩm và công nghiệp
Với vai trò là một chất phụ gia thực phẩm, axít citric được dùng làm gia vị, chất bảo quản thực phẩm và đồ uống, đặc biệt là nước giải khát, nó mang mã số E3305. Muối Citrat của nhiều kim loại được dùng để vận chuyển các khoáng chất trong các thành phần của chất ăn kiêng vào cơ thể. Tính chất đệm của các phức Citrat được dùng để hiệu chỉnh độ pH của chất tẩy rửa và dược phẩm.Citric axít có khả năng tạo phức với nhiều kim loại có tác dụng tích cực trong xà phòng và chất tẩy rửa. Bằng cách phức hóa các kim loại trong nước cứng, các phức này cho phép các chất tẩy rửa tạo nhiều bọt hơn và tẩy sạch hơn mà không cần làm mềm nước trước. Bên cạnh đó axít citric còn dùng để sản xuất các chất trao đổi ion dùng để là mềm nước bằng cách tách ion kim loại ra khỏi phức Citrat.Axít citric được dùng trong công nghệ sinh học và công nghiệp dược phẩm để làm sạch ống dẫn thay vì phải dùng axít nitric.
Ở Anh, axít citric được dùng làm chất đệm để cho heroin nâu dễ hòa tan hơn. Một túi axít citric loại nhỏ được dùng để ép người nghiện thay kim tiêm bẩn bằng một cái sạch hơn nhằm hạn chế sự lây nhiễm của AIDS và bệnh viêm gan. Các axít khác dùng để hòa tan heroin nâu là ascobbic, axetic và axít lactic, trong trường hợp thiếu thuốc con nghiện sẽ tiêm nước chanh vắt hay dấm.
Citric axít là một trong những hóa chất cần thiết cho quá trình tổng hợp Hexametylen triperoxit diamin (HMDT) là một chất dễ phát nổ giống Axeton peroxit, nhạy với nhiệt và ma sát. Ở một số nước nếu bạn mua một số lượng lớn axít citric bạn sẽ bị liệt kê vào sổ đen của các âm mưu khủng bố. Axít citric cũng được cho vào thành phần của kem để giữ các giọt chất béo tách biệt. Ngoài ra nó cũng được thêm vào nước ép chanh tươi.

+Ứng dụng trong hóa học:
- Chất đệm của các phức citrat được dùng để hiệu chỉnh độ pH của chất tẩy rửa và dược phẩm.
- Acid Citric có khả năng tạo phức với nhiều kim loại có tác dụng tích cực trong xà phòng và chất tẩy rửa. Bằng cách phức hóa các kim loại trong nước cứng, các phức này cho phép các chất tẩy rửa tạo nhiều bọt hơn và tẩy sạch hơn mà không cần làm mềm nước trước. Bên cạnh đó acid citric còn dùng để sản xuất các chất trao đổi ion dùng để làm mềm nước bằng cách tách ion kim loại ra khỏi phức citrat.
- Acid citric là một trong những hóa chất cần thiết cho quá trình tổng hợp Hexametylen triperoxit diamin (HMDT) là một chất dễ phát nổ giống Axeton peroxit, nhạy với nhiệt và ma sát. Ở một số nước nếu bạn mua một số lượng lớn acid citric bạn sẽ bị liệt kê vào sổ đen của các âm mưu khủng bố.
Acid citric được sử dụng trong xi-rô, chất làm se, loại viên sủi và loại thuốc bột. Nó cũng được sử dụng trong truyền máu.

Added (2012-08-01, 10:38 AM)
---------------------------------------------
Acid lactic
Acid lactic là hợp chất hữu cơ thu được bằng phương pháp lên men do tác nhân lên men chủ yếu là vi sinh vật.
Công thức phân tử: C3H6O3

Công thức tổng quát:
CH3-CHOH-COOH.
Acid lactic còn có tên gọi khác là 1- hydroxyethanol cacbonxylic hay acid 2-
hydroxypropanoic. Trong cấu tạo phân tử của chúng có một cacbon bất đối xứng nên chúng có hai đồng phân quang học: D –acid lactic và L- acid lactic. Hai đồng phân quang học này có tính chất hóa lý giống nhau, chỉ khác nhau khả năng làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng, một sang phải và một sang trái. Do đó tính chất sinh học của chúng hoàn toàn khác nhau.
Cấu hình không gian:
Acid lactic là hỗn hợp của 2 dạng đồng phân D-acid lactic và L-acid lactic:

Nếu D-acid lactic và L-acid lactic có trong một hỗn hợp theo tỉ lệ 50:50 người ta gọi là hỗn hợp raxemic. Hỗn hợp này được kí hiệu là DL-acid lactic.Trong quá trình lên men không có một hỗn hợp lý tưởng này mà chỉ có được khi tiến hành tổng hợp hữu cơ.

™ Tính chất:
DL acid lactic là dịch lỏng dạng tinh thể, tan trong H2O, cồn, không tan trong CHCl3, nhiệt độ nóng chảy 16,80C, nhiệt độ sôi 1220C. Acid lactic có khối lượng phân tử là 98,08 là chất hữu cơ không màu, mùi nhẹ.
Acid lactic là một chất có độ hút ẩm cao là chất lỏng sánh đặc có sẵn trên thị trường ở những dạng khác nhau về chất lượng; và phụ thuộc vào độ tinh sạch có nhiều tiêu chuẩn khác nhau: acid lactic kỹ thuật, thực phẩm, dược phẩm và acid lactic plastic.
Ở dạng đồng phần D-acid lactic hoặc L-acid lactic lần lượt có nhiệt độ nóng chảy là nhiệt độ sôi là 28 và 1030C.
Một tiêu chuẩn chất lượng quan trọng của acid lactic tinh sạch cao là sự bền nhiệt, ví dụ: không màu tạo thành khi làm nóng dung dịch 80% acid lactic đến 180oC.

2.2. Nguyên liệu và vi sinh vật
2.2.1. Nguyên liệu
Để sản xuất acid lactic cần phải có hai thành phần chính yếu là nguồn cơ chất và tác nhân lên men là vi khuẩn lactic.

Added (2012-08-01, 10:38 AM)
---------------------------------------------
2.2.2. Chủng Vi sinh vật
Sản xuất công nghiệp acid lactic được bắt đầu từ cuối thế kỉ 19. Avery là người đầu tiên tìm ra cách sản xuất acid lactic ở quy mô thương mại ở Littleton (Mỹ) vào năm 1881, nhưng không thành công. Nhà máy đầu tiên thực sự mang lại thành công đã được Boehringer xây dựng vào năm 1895 ở Ingelheim thuộc nước Đức. Tại nhà máy Ingelheim, Lactobacillus delbrueckii đã được sử dụng để sản xuất acid lactic. Ngày nay ngoài Lactobacillus leichmanii và Lactobacillus bulgaricus, loài vi khuẩn Lactobacillus delbruecki vẫn còn được sử dụng.
Với mỗi loại vi khuẩn có những khả năng lên men các loại đường khác nhau nên tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sẽ chọn giống vi khuẩn dùng vào sản xuất cho thích hợp. Nếu nguyên liệu là huyết thanh sữa thì chọn các chủng Streptococcus lactis, Lactobacillus bulgaricus. Trong quá trình lên men với nguyên liệu chứa tinh bột và rỉ đường, người ta dùng giống vi khuẩn lactic ưa nhiệt Lactobacillus delbrueckii.
Tóm lại trong công nghiệp sản xuất acid lactic, người ta thường sử dụng các loài vi khuẩn lactic điển hình . Sau đây là đặc điểm của một số loài vi khuẩn lactic thường được sử dụng trong sản xuất acid lactic từ nguyên liệu chứa đường:
+™ Lactobacillus delbrueckii:
- Là trực khuẩn dài, không di động, gram (+), kích thước: rộng 0.5-0.8μm, dài 2.0-9.0
μm.
- Khoảng nhiệt độ phát triển của nó là: tmax=550C, tmin=180C và
topt =45-50 0C.
- Chúng lên men được các loại đường glucose, fructose, maltose, saccharose,
galactose và dextrin. Chúng không có khả năng lên men được xylose, arabinose, rahamnose, lactose, raffinose, trehalose, inulin, mannital.
- Điều khác nhau cơ bản của Lactobacillus delbrueckii với các vi khuẩn khác là nó không lên men được lactose, vì vậy không được dùng trong công nghiệp sữa. Nhưng nó lại lên men mạnh các đường glucose, maltose, saccharose nên được dùng trong sản xuất acid lactic.
Tích tụ được 2.2% acid lactic trong môi trường.
- Trong dịch nuôi cấy trực khuẩn này có thể tạo thành acid lactic với hiệu suất chuyển hoá so với đường là 70%.
- Trực khuẩn này thường gặp ở các loại hạt cốc, đặc biệt là đại mạch.
™ Lactobacillus leichmannii:
- Trực khuẩn, gram (+), kích thước tế bào 0.6-2.0μm, trong thiên nhiên chúng có khả năng tạo thành chuỗi ngắn.
- Có khả năng lên men một số loại đường như glucose, fructose, maltose,
saccharose, trehalose. Chúng không lên men được lactose, arabinose, rahamnose, galactose, dextrin, inulin.
- Nhiệt độ phát triển tối ưu là 360C.
- Trong quá trình lên men chúng tạo ra L-acid lactic.
- Chúng không có khả năng tạo nitrit từ nitrate. Nó không lên men được lactose, vì vậy không được dùng trong công nghiệp sữa, nhưng dùng để sản xuất acid lactic. Trong phạm vi bài báo cáo này ta chọn loài Lactobacillus delbrueckii để thực hiện quá trình lên men tổng hợp acid lactic.

Added (2012-08-01, 10:44 AM)
---------------------------------------------
2.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men lactic
Lên men lactic là quá trình chuyển hoá kỵ khí tạo acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic.
Các quá trình lên men dù khác nhau về cơ chế điều kiện nhưng đều bị ảnh hưởng bởi các nhân tố:
•Nhiệt độ:
Mỗi loài vi sinh vật đều có một yêu cầu nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của mình.
Ví dụ: Vi khuẩn lactic nhiệt độ từ 30-32oC, nhiệt độ không thích hợp enzyme giảm đôi khi xảy ra hiện tượng lên men phụ.
•pH của môi trường:
pH<4 vi khuẩn lactic ngừng hoạt động.
•Nồng độ dịch men:
Trong lên men lactic cơ chế của quá trình lên men chứa khoảng 10% đường.
•Oxy:
Nó quyết định chiều hướng lên men diễn ra theo kiểu yếm khí hay kỵ khí.

2.4 Quy trình công nghệ sản xuất



2.5. Ứng dụng trong thực phẩm và công nghiệp
™Sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa:
Các sản phẩm lên men từ sữa như: sữa chua, phomat, bơ,...Các quá trình chuyển hóa trong sản xuất đều làm cho sản phẩm thêm giàu dinh dưỡng và tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm .

2.5.1. Lên men sữa chua:
Lên men sữa chua làm tăng giá trị dinh dưỡng có tác dụng trị bệnh đường ruột giúp ăn ngon dễ tiêu hóa bảo quản sữa tươi lâu hơn khỏi bị hư hỏng.
Nguyên tắc làm sữa chua là do sự phát triển của vi khuẩn lactic làm pH giảm mạnh, cazein trong sữa bị đông tụ. Sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng keo sệt và có mùi vị thơm ngon. Quá trình làm sữa chua người ta phải sử dụng hai chủng vi khuẩn lactic đồng hình và dị hình. Vi khuẩn lactic đồng hình lên men nhanh làm giảm pH, vi khuẩn lactic dị hình lên men chậm và tạo thành mùi thơm đặc trưng của sữa chua.
Sản xuất phomat: để sản xuất phomat người ta dùng enzyme đông kết thu cazein trong sữa, sau đó tiếp tục cho lên men với nồng độ muối loãng. Tuỳ loại phomat mà trong quá trình ủ chín người ta sử dụng các loài vi sinh vật khác nhau. Các loại vi sinh vật thường được sử dụng để làm chín phomat là: vi khuẩn propionic, nấm mốc…
™
2.5.2. Sản xuất dưa chua:
Trong rau quả vi khuẩn sẽ phát triển tạo ra acid lactic và acid acetic cùng với một số chất hữu cơ khác. Các acid hữu cơ này làm giảm pH của dịch chống lại hiện tượng gây thối rau quả. Bên cạnh đó làm tăng hương vị của khối ủ chua rau quả.
Vì vậy sản xuất sữa chua cũng như muối chua rau quả là quá trình vừa mang ý nghĩa chế biến vừa mang ý nghĩa bảo quản.
™
2.5.3. Sản xuất tương:
Trong sản xuất tương quá trình lên men lactic tạo pH thích hợp cho sản phẩm và tăng hương vị cho sản phẩm.

Added (2012-08-01, 10:45 AM)
---------------------------------------------
2.5.4. Muối chua rau quả
Muối chua rau quả nhằm hai mục đích cơ bản sau đây: bảo quản nguyên liệu và làm tăng giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan của rau quả. Nguyên tắc để muối chua rau quả là tạo điều kiện để phát triển vi khuẩn lactic đồng thời hạn chế tác dụng của vi khuẩn gây thối rữa.
Hiện nay có rất nhiều sản phẩm rau quả muối chua được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên thế giới.

2.5.5.Ứng dụng trong y học – phẫu thuật chỉnh hình:
Trong phẫu thuật chỉnh hình người ta thường sử dụng loại vật liệu có tên là Purasorb.
Purasorb là một hợp chất cao phân tử được sản xuất từ acid lactic. Nó giúp gắn các phần xương lại với nhau khi xương định hình Purasorb sẽ tự tiêu hủy.

2.5.6. Các ứng dụng khác:
Sản xuất chất dẻo trong tương lai: người ta đang nghiên cứu sản xuất chất dẻo mới thay thế chất dẻo cũ khó bị phân hủy. Chất dẻo mới này là một loại polymer gọi là poly acid lactic(PLA) là sản phẩm được tạo ra từ phản ứng trùng hợp acid lactic.
Người ta hy vọng trong tương lai nó sẽ thay thế chất dẻo làm từ dầu mỏ vì tính chất dễ bị phân hủy của nó. Có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường.

 
Văn hóa ứng xử: Nhấn "Thích" "G+" để thank Nfood!
Diến đàn DHTP5 » CHIA SẺ TÀI LIỆU HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM » Hóa sinh Công nghiệp » Công nghệ sản xuất Acid hữu cơ
Page 1 of 11
Search:
Lên đầu trang
Xuống cuối trang