Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
LỜI MỞ ĐẦU
Trong chế biến rau quả, lượng nguyên liệu loại ra chiếm tới 50% khối lượng nguyên
liệu rau quả đưa vào chế biến. Phế liệu rau quả bao gồm:
• Các cá thể rau quả hay bộ phận của nó không đạt quy cách chế biến sản phẩm như
xanh quá, chín quá, bầm dập, sâu bệnh, không đạt kích thước yêu cầu.
• Các bộ phận không ăn được hoặc ăn được nhưng có giá trò dinh dưỡng thấp như vỏ,
hạt, lõi, bã…
• Các phế thải này chứa các chất dinh dưỡng như tinh bột, đường, protein, lipit,
vitamin, tinh dầu…với hàm lượng khác nhau, tùy thuộc nguồn gốc, độ chín, bộ phận
và phương pháp chế biến.
Dưới tác dụng của vi sinh vật tồn tại trong thiên nhiên, phế liệu rau quả bò phân hủy
làm ô nhiễm nhà máy, bãi đổ, ruộng đồng, nguồn nước nếu không được sử dụng thích đáng.
Từ các phế thải của công nghiệp chế biến rau qủa (đồ hộp, sấy, lạnh đông) có thể sản
xuất cồn, rượu vang, giấm, tinh dầu, pectin, dầu béo, bánh kẹo, thức ăn gia súc và phân bón.
Vì vậy tận dụng phế liệu không chỉ đem lại lợi nhuận cho xí nghiệp, của cải cho xã hội mà
còn góp phần bảo vệ sinh quyển được trong sạch và cân bằng là hướng quan tâm ngày càng
nhiều của các nhà kinh tế, kỹ thuật.
Trong những năm gần đây đã có nhiều thành tựu kỹ thuật mới trong lãnh vực tận dụng
phế liệu công nghiệp nói chung, phế liệu rau quả nói riêng. Đặc biệt là ứng dụng phương
pháp lên men từ phế liệu rau quả để sản xuất những sản phẩm như acid hữu cơ, dấm, cồn…
Trang 1
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
PHẦN 1: ACID HỮU CƠ
1.ACID ACETIC
1.1. Giới thiệu
- Công thức hóa học: CH
3
COOH.
- Khối lương phân tử của acid acetic là 60,05.
- Acid acetic ở dạng lỏng có mùi xốc rất đặc trưng, nhiệt độ bốc hơi:40
- Quá trình chuyển hóa (hay quá trình lên men) được thực hiện ở điều kiện rất ôn hòa,
không cần nhiệt độ cao, áp suất cao hay máy móc, thiết bò phức tạp.
- Công nghệ sản xuất acid acetic hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường
- Acid tổng hợp bằng phương pháp hữu cơ có nồng độ rất cao từ 96÷99,5%
- Acid acetic sử dụng trong thực phẩm thường dưới dạng lỏng chứa 3÷4% acetic và được gọi
là giấm.
Giấm
Giấm là dung dòch acid acetic loãng được sản xuất bằng phương pháp lên men qua hai
giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất, quá trình lên men đường được biến đổi thành rượu bằng
nấm men, giống nấm men thông thường dùng là S.cerevisiae , trong khi đó giai đoạn
thứ hai, giống vi khuẩn Acetobacter (vi khuẩn acetic) oxi hóa rượu thành acid acetic.
Trang 2
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.2. Nguồn nguyên liệu:
1.1.1. Nguyên liệu
- Nguyên liệu sản xuất giấm bằng phương pháp lên men có thể từ :
+ nguyên liệu chứa tinh bột:khoai tây, gạo, khoai lang, lúa mì, lúa mạch…
+ nguyên liệu chứa đường: nước ép trái cây, trái cây ( dứa, chuối, táo ,lê…)
+ nguyên liệu chứa cồn: rượu vang, rượu táo, rượu mạnh…
- Tóm lại nguyên liệu sản xuất giấm rất đa dạng như sản xuất cồn nhưng ở Việt Nam chủ
yếu từ chuối, dứa, gạo, rượu cất.
- Ở bài báo cáo này chỉ đề cập đến nguyên liệu từ phế liệu rau trái như bã dứa, vỏ chuối,
vỏ khoai tây….
- Vậy có thể chia nguyên liệu điều chế giấm từ 2 nguồn:
Nguyên liệu là phế liệu các loại quả có chứa đường: bã dứa, chuối…
• Phế liệu các loại quả có chứa đường thu được sau khi sản xuất mứt, nước quả, quả
muối chua, quả khô… mà còn chứa một lượng đường không dưới 8% thì có thể
dùng để sản xuất giấm.
• Các phế liệu này không thể chế biến ngay trong thời kỳ nhà máy đang sản xuất
các mặt hàng chính nên người ta thường sấy khô chúng ( đến độ ẩm không quá
- Các loại vi sinh vật acetic là những loài hiếu khí mạnh. Trong điều kiện môi
trường đầy đủ và lượng oxy được cung cấp liên tục, chúng có thể tăng sinh khối
sau 12 giờ gấp 17 triệu lần so với sinh khôi ban đầu.
- Trong số 20 loài hiện đã được nghiên cứu kỹ, cho thấy khả năng có thể áp dụng
vào thực tế sản xuất, các giống vi sinh vật sau đây được xem như có nhiều ưu
điểm hơn cả.
Acetibacter acetic:
• Vi khuẩn này có hình dạng giống như vi khuẩn hình que khác, nhưng
kích thước rất ngắn. Chúng không thể tạo được bào tử và các tế bào
thường tạo thành hình chuỗi có kích thước r ất dài. Khi nhuộm iot tế
bào chuyển hóa thành màu vàng. Chúng chòu được nồng độ rượu 11%
V và trong điều kiện môi trường thuân lợi, chúng có khả năng tạo ra
được 6% acid acetic. Nhiệt độ thích hợp nhất để acetobacter phát triển
là 34
o
C.
Acetobacter pasteurianum:
• Hình thái acetobacter pasteurianum giống acetobacter aceti, nhưng khi
ta nhuộm chúng với iod, tế bào sẽ cho màu xanh.
• Khả năng chòu nông độ cồn của chúng thấp hơn của acetorbacter aciti.
Trong điều kiện thuận lợi, chúng có khản năng tạo được 5-6% acid
acetic.
Acetobacter orlcancuse:
• Hình thài vi khuẩn này giống hai vi khuẩn trên nhưng lại có kích thước
nhỏ hơn nhiều. Đặc biệt hai đầu của tế bào thường nhỏ lại. Nhiều
trường hợp người ta lẫn ộn vi khuẩn này với vi khuẩn kỵ khí
Clostridium. Trong dòch rước cấy, chúng thường tạo ra một váng rất
mỏng trên bề mặt. Váng vi khuẩn thường rất chắc; khi nhuộm với iod,
tế bào sẽ chuyển sang màu vàng. Vi khuẩn này chòu đựng được lượng
cồn đến 12%V, và trong điều kiện lên men thích hợp, chúng có thể tạo
dinh dưỡng cần thiết, ví dụ như glucose, vi khuẩn này có thể chuyển
hóa hoàn toàn cồn thành acid acetic. Lượng acid acetic tạo được từ quá
trình lên men có thể lên đến 13%.
• Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn lên men tiến hành ở 28-30
o
C. Thời
gian lên men xảy ra rất nhanh, chỉ cần 48 giờ, lượng acid acetic có thể
đạt đến 13%.
• Trong quá trình lên men cần phải thông khí liên tục vì vi khuẩn này
cần oxy rất nhiều cho quá trình chuyển hóa cồn thành acid acetic và
cho quá trình phát triển.
Trang 5
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.3. Quy trình sản xuất
1.1.3. Quy trình 1:
Trang 6
Phế liệu
(Nước quả, quả muối chua,…)
Trích ly
Dòch Ép
Chiết rút acetic
Lên men acetic
Cho vào thùng gỗ sồi
Làm trong
Lên men
Thanh trùng
Sản phẩm
Bã
Nấm men (2%)
Bổ sung rượu
C. khi dòch trong thùng đạt được độ acid 8 - 9% ( qua
8-15 ngày) thì rút lấy giấm ra và lại thêm lượng rượu mới vào thùng. Hàm lượng rượu
trong giấm lấy ra không được lớn hơn 1%.
- Mỗi ngày, mỗi thùng như thế có thể cho hiệu suất khoảng 0,08 - 0,14Kg acid acetic trên
100Kg dòch lên men, hoặc 1,1 - 2,8 lít giấm trên 100Kg dòch để lên men.
- Giấm thành phẩm được rót vào các chai thủy tinh hoặc các thùng sạch và được tàng trữ
không dưới 2 tháng, sau đó đem lọc và pha ( để có nồng độ từ 5 – 9%) rồi đóng chai và
thanh trùng ở 65 - 70
o
C trong 20 - 30 phút.
- Khi chế biến 1 tấn phế liệu quả táo, lê và các quả khác ( thu được khi sản xuất quả muối
chua, nước quả, mứt) có lượng đường 8 - 10% sẽ thu lượng giấm 5% là 612 - 765 lít.
- Từ phế liệu của quả nho có chứa 15 – 20% đường sẽ thu được 1139-1530 lít giấm trên 1
tấn phế liệu.
Trang 7
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.1.4. Quy trình 2:
Trang 8
Bã khoai tây
Ép Bổ xung vôi
Nấu
Lên men rượu
Chưng cất
Rượu
Lên men acetic
Chưng cất – trích ly
Sản phẩm
Men
Men
Hiệu chỉnh độ cồn
Trang 9
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.1.5. Quy trình 3:
Thuyết minh quy trình:
Để sản xuất dấm thì hàm lượng đường trong dòch quả phải đạt từ 8% trở lên. Cứ
1000l dòch quả có độ đường 8 – 10% sẽ thu được 612 – 765l giấm có hàm lượng acid acetic
10%. Sản xuất dấm từ dòch quả bao gồm các công đoạn:
+ Thanh trùng dòch quả: 85
o
C trong 2 – 3 phút
+ Làm nguội: 25 – 35
o
C
Trang 10
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
+ Lên men thu rượu vang: 18 – 25oC trong 6 – 7 ngày, nấm men Saccharomyces (2% thể
tích dòch quả)
+ Gạn lọc làm trong rượu vang.
+ Lên men rượu vang thu dấm: nồng độ cồn 10 – 13%; vi khuẩn acetic (Acetobacter aceti,
A.pasteurianum, A.xylium…); pH không quá 4.5 – 5.0; bổ sung supephotphat, amoni
photphat, kali cacbonat; thời gian lên men 8 – 10 ngày, nhiệt độ 24 – 37oC. Dấm thu
được hàm lượng cồn không quá 0.5%, nồng độ acid acetic 10.5%.
+ Tàng trữ để ổn đònh phẩm chất: 1 – 2 tháng
+ Lọc, pha trộn thành dấm 5 – 9% acid acetic
+ Đóng chai, thanh trùng: 65 – 70
o
C trong 20 – 30 phút.
1.1.6. Nâng cao hàm lượng acid acetic:
- Sau khi lên men, hàm lượng acid acetic trong dòch lên men thường không cao. Hàm lượng
này nằm trong khoảng 5 - 10%. Acid acetic có trong dòch men thường lẫn với các chất khác,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
acid
50%
acid 10%
+ Ở bậc 1, cấu tử phân ly là CaCl
2
có tác dụng làm tăng độ bay hơi của acid acetic. Sản
phẩm chính của bậc một là acid trung bình nồng độ khoảng 50% dùng làm hỗn hợp
đầu cho bậc hai. Cấu tử phân ly bậc hai của CH
3
COONa có tác dụng làm tăng độ bay
hơi tương đối của nước.
+ Sản phẩm chính bậc hai là acid acetic tinh khiết có nồng độ 90% khối lượng. Toàn bộ
hệ thống thiết bò làm việc liên tục ở áp suất thường. Các loại sản phẩm trung gian tuần
COONa .Dung dòch muối đi vào
thùng 10 rồi vào tháp 2 ở đóa trên cùng. Sản phẩm đáy vào tháp chưng 3. Acid tinh
khiết được lấy vào thùng chứa 12 sau thiết bò ngưng 7.
+ Dung dòch muối từ đáy tháp 3 đi vào khu hoàn nguyên 17. Ở đó thu được
CH
3
COONa và acid acetic loãng trở về trộn với hỗn hợp đầu để chưng.
+ Áp suất trong tháp được đảm bảo bằng hệ thống áp 13, 14. Hệ thống phải tuyệt
đối kín. Các bình thông áp còn có nhiệm vụ bào đảm an toàn khi có sự cố.
1.1.6.3. Phương pháp chưng cất – trích ly
• Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở những cấu tử phân tử có độ bay hơi nhỏ
hơn cấu tử đã có trong hỗn hợp. Cấu tử phân ly này sẽ kết hợp với một cấu tử có
trong dung dòch tạo ra một hỗn hợp khó bay hơi và thoát ra ở dưới đáy tháp chưng
cất.
• Cấu tử phân ly cần có tính chất hòa tan chọn lọc và không được hòa tan cấu tử cần
tách thường dung các dung môi hữu cơ như isopropyl eter để trích ly acid acetic.
Đặc điểm của phương pháp này như sau:
• Sử dụng một cấu tử trung gian để làm thay đổi độ bay hơi tương đối của các cấu tử
trong hỗn hợp.
• Sau khi trích ly để thu hồi cấu tử cần tách ở dạng nguyên chất, phải tách dung môi
ra, thường bằng phương pháp chưng luyện (nếu cấu tử hòa tan cũng bay hơi) hoặc
bằng phương pháp cô đặc (nếu cấu tử hòa tan không bay hơi).
• Vì vậy các cấu tử phân ly có tính chọn lọc cao, nên trong quá trình chưng cất cần
chọn đúng chất phân ly, có nhiệt dung riêng bé, hoặc kết tinh nếu cấu tử cần tách
có tính hòa tan hạn chế.
Trang 13
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
• Người ta thường dùng tháp trích ly có tấm ngăn trong quá trình trích ly acid acetic.
Đây là loại tháp hình trụ có các tấm ngăn, trong đó pha nhẹ đi từ dưới lên, pha
nặng đi từ trên xuống. Tấm ngăn có thể là hình vành khăn hay hình viên phân. Bề
Standards Committee) (1971), mặc dù các chai giấm thông thường ở Anh chứa khoảng
5%. Bộ luật tiêu chuẩn và bộ luật của CIPV (Committee of the Manufacturers of
Fermentation Vinagar) thì lại đề nghò lượng tối thiểu trong giấm từ rượu vang là 6%
và 5% cho các loại còn lại. Độ chua tổng cộng của giấm được xác đònh dễ dàng bằng
cách chuẩn độ bằng NaOH chuẩn, sử dụng phenolphthalein làm thuốc thử. Độ chua
của acid không bay hơi phản ánh thật hơn về hàm lượng acid acetic, có thể được xác
đònh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước hay dựa trên lượng chất bã còn lại
sau khi cho bay hơi.
- Nhiều phương pháp đã được đề nghò dựa trên hiểu biết về sự tạo nhiều sản phẩm phụ
khác ngoài acid acetic. Đơn giản nhất nhưng không phải là đáng tin nhất là xác đònh
pH. Các chất đệm không bay hơi trong giấm làm cho giá trò pH của nó cao hơn trong
acid acetic. Vd: pH của acid acetic 5% vào khoảng 2.46, trong khi ở giấm cùng mức độ
là khoảng 2.8 – 3.2. Giấm từ rượu nguyên chất và giấm chưng cất được tách làm 2
phần gồm 1 phần không bay hơi có pH sai biệt rất lớn và 1 phần không ủ không thể
xác đònh bằng phương pháp này. Thông thường, ở giấm đã pha thì không thể xác đònh
được giấm từ rượu nguyên chất và acid acetic chỉ bằng pH.
- Giấm còn bao gồm nhiều thành phần thứ cấp khác được hình thành từ các cơ chất
riêng biệt trong quá trình lên men rượu và lên men giấm góp phần tạo mùi vò và
hương thơm cho nó. Phép ghi sắc khí lỏng có thể tách và phát hiện lượng lớn các chất
bay hơi thường xuất hiện trong quá trình lên men rượu. Trong 16 hợp chất được phát
hiện thì chỉ có acid propionic, isobutyric, và acetoin tăng lên trong quá trình lên men
giấm. Các chất khác được tìm thấy trong vật liệu lên men giấm là những thành phần
phổ biến trong thức uống có cồn. Vi khuẩn lên men acid acetic oxi hóa rượu tạo ra
lượng tương ứng acid hay ketone và sự sinh ra acetoin từ acetaldehyde và pyruvate
hay lactate thì đã được xác đònh rõ ràng
- Các nhà khoa học đã nghiên cứu và khám phá ra một số hợp chất amino acid khó bay
hơi trong giấm. Theo số liệu thống kê về lượng giấm được tiêu thụ, chỉ tiêu về hương
vò là tiêu chí được đánh giá quan trọng nhất. Một số hng vò đặc biệt của giấm gạo
Nhật Bản được tạo nên bởi hoạt tính của chủng Acetobacter và một số phản ứng quang
hoá.
sử dụng tùy theo loại mủ đem sơ chế.
• Mủ đổ xông khói, người ta sử dụng lượng NH
3
là 0,6 -1 g/l mủ.
• Mủ đánh đông không pha loãng, người ta thường sử dụng lượng NH
3
là 0,3 – 0,6 g/l.
• Khi đổ mủ vào xô hoặc thùng chứa, người ta thường dùng NH
3
để chống đông. Theo
đó, mủ được pha loãng với nước đến độ cao su thô (DRC) khoảng 14%, pH = 4,7. Tuy
nhiên, tùy theo hệ thống máy cán, ngươiø ta có thể thay đổi pH hoặc độ cao su thô cho
thích hợp.
• Ví dụ:
+ DRC từ 25 – 30% để chế biến cao su tờ xông hơi (IRC).
+ DRC khoảng 15%, pH 5 - 5,2 để chế biến cao su SVR.
+ Sau khi pha loãng và khuấy trộn mủ với NH
3
, người ta cho thêm vào dung dòc acid
acetic 2,5% với lượng là 3,5 – 10 kg/tấn dung dòch mủ cao su, khi cho acid vào,
người ta khuấy liên tục.
+ Nhu cầu về acid acetic trong chế biến mủ cao su là hết sức lớn. Hiện nay, nước ta
vẫn phải nhập acid acetic từ bên ngoài.
1.1.8. Ứng dụng acid acetic trong công nghệ thực phẩm
• Với hàm lượng acid acetic từ 5 – 10%, người ta gọi dung dòch này là dấm ăn. Dấm ăn
được sử dụng trong công nghệ thực phẩm để chế biến đồ hộp rau, quả, gia vò trong các
bữa ăn gia đình. Lượng dấm ăn được sử dụng trong công nghệ thực phẩm rất lớn, do
đó, việc sản xuất dấm ăn không chỉ mang tính chất thủ công mà đã trở thành một
ngành sản xuất theo quy mô công nghiệp ở nhiều nước trên thế giới.
Nếu trong nhà bạn có mùi khó chòu, hãy lấy vài chén giấm đem đun cho bốc hơi lên,
các mùi khó chòu sẽ bay đi.
• Quần áo giặt với nước có pha chút giấm sẽ tươi màu và mềm mại hơn.
• Quần áo hay đồ đạc có dính kẹo cao su, hãy dùng giấm để tẩy chúng.
• Hãy dúng miếng giẻ vào giấm để lau cho đồ đạc và nền nhà sáng bóng lên, có thể
đánh bóng cho đồ đồng. (Hì… nhà ai dùng bếp gas, hãy lấy giấm để lau chùi sẽ nhanh
sạch phải
Trang 17
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.6. Nơi sản xuất, cung cấp và giá cả
1.1.12. Công ty sản xuất:
a) Solidairity International Chemical Industry (Hồng Kông)
• Website: www.xcqy.com.cn
b) Huzhou Shenda Chemical (Trung Quốc)
• Website: www.shendachem.com
c) Haiqiang Chemicals (Trung Quốc)
• Website: www.haiqiangchem.com
d) Duksan Pure Chemicals (Hàn Quốc)
• Website: www.duksan.co.kr
1.1.13. Công ty phân phối:
a) Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Thương Mại Và Dòch Vụ Thuận Phong
• Văn Phòng Biên Hoà : Số 126 C Xa Lộ Hà Nội Phường Tân Hiệp Thành Phố
Biên Hoà ,Tỉnh Đồng Nai.
• Văn Phòng Hồ Chí Minh: Đặt Tại Tháp C Toà Nhà Thuận Plaza ,Phòng 25.03
Số 190 Đường Hồng Bàng Phường 15 Quận 5 Thành Phố Hồ Chí Minh.
• Website:www.tpchemical.com
b) Công Ty Cổ Phần Hóa Chất Mới Việt Nam
• Đòa chỉ : Số 1 ngõ 76/7 Phố An Dương, Phường Yên Phụ, Quận Tây Hồ, Thành
phố Hà Nội
• Website: www.vietnamchemtech.com
=5.41)
2.2. Nguồn nguyên liệu
2.2.1. Nguyên cơ chất:
2.2.1.1. Nguồn C:
- Acid citric là acid chủ yếu trong các loại quả họ citrus và dứa. Trong sản xuất
rau quả và nhất là chế biến dứa, phế thải trong quá trình xử lý nguyên liệu
chiếm một tỉ lệ khá lớn. Do đó việc tận dụng phế liệu trong nhà máy chế biến
dứa là một vấn đề rất đáng quan tâm nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và
mang lại lợi nhuận cao cho nhà sản xuất. Ngày nay ở Hawaii, người ta đã có
thể sản xuất lượng lớn acid citric từ phế liệu dứa.
- Phế liệu trong chế biến đồ hộp dứa gồm có:
• Hai đầu quả dứa: 15 – 20% khối lượng quả.
• Vỏ, lõi, mắt, miếng vụn trong quá trình gọt: 40 – 50%.
• Bã dứa: 40 – 50% khối lượng dứa đem ép.
- Hiệu suất dòch quả khi ép vỏ khoảng 40%, ép lõi 45%, ép mắt, dứa vụn 55%.
Trang 19
HO
H
2
C
H
2
C
COOH
COOH
COOH
C
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Bảng 3: Thành phần trong nước ép phế liệu
Chỉ số
- Môi trường Currie: NH
4
NO
3
(2-2.2g/l), KH
2
PO
4
(0.75-1g/l),MgSO
4
.7H
2
O(0.2-
0.25g/l)
2.2.2. Vi sinh vật sử dụng trong công nghệ sản xuất acid citric
- Acid citric chủ yếu được tổng hợp nhờ loài nấm sợi. Hình như các loài nấm men và
các loài vi khuẩn không có khả năng này. Các loài nấm sợi có khả năng tổng hợp
acid citric bao gồm: Citromycesglader, citromyees fferianus, chitromyees
Conidiophone, Penicillium lutcum, Penicillium glaucum, Aspergillus niger, Aspergillus
Oryzae, Aspergillus batatac, Aspergillus awamari Aspergillus welchii.
- Trong các giống vi nấm kể trên. Aspergillusniger là nấm sợi được ứng dụng nhiều vào
sản xuất acid citric, để đáp ứng được 3 yêu cầu cơ bản về giống dùng trong sản xuất
acid citric là:
+ Có khả năng tạo acid rất mạnh.
+ Có khả năng chòu 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.
Trang 20
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
2.3. Quy trình sản xuất
2.3.1. Các giai đoạn của quá trình lên men:
4
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
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 NH
4
Cl, NH
4
NO
3
. Hiệu suất của quá trình lên men là cực đại nếu hàm lượng
nitơ có trong dòch 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 P
2
O
5
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
gần 4. Trong quá trình lên men do sự tạo hành liên tục acid citric nên pH của dung
dòch lên men giảm xuống 2,4. Như vậy, dung dòch có pH tối ưu chỉ trong thời kì sinh
trưởng của nấm.
- Sự thoáng khí của môi trường lên men có ý nghóa quan trọng trong sản xuất, vì tất cả
nấm mốc có hệ sợi đều là cơ thể hiếu khí điển hình. Sự tổng hợp nên các sản phẩm
oxy hóa khác nhau là nhờ các sản phẩm của sự phân ly mạch carbon của glucid. Các
phản ứng phân giải đầu tiên không phụ thuộc vào sự có mặt của oxy không khí. Còn
các phản ứng phân giải thứ đến là những phản ứng oxy hóa có oxy phân tử tham gia.
Nấm mốc cần một lượng oxy lớn trong thời gian phát triển của mình. Sự thoáng khí
được thực hiện bằng cách thông gió cho buồng lên men.
Trang 22
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
- Oxy khi có nồng độ vït quá hàm lượng bình thường của nó trong không khí (21%)
sẽ làm chậm sự sinh trưởng của nấm mốc nhưng lại kích thích sự sinh tổng hợp acid
citric. Còn khi không khí có oxy kéo dài, hệ sợi sẽ nấm sẽ bò chết. Như vậy lượng
không khí nhiều hay ít đều không thuận lợi cho sự lên men citric. Oxy cần cho sự hô
hấp và cho sự tổng hợp acid citric.
- Nhiệt độ có ảnh hưởng đến cường độ sinh trưởng và tạo acid của nấm mốc. Nhiệt độ
tối ưu do tính chất của vi sinh vật cũng như do yêu cầu trong các giai đoạn của chu
trình sản xuất quyết đònh. Nhiệt độ thấp hơn sẽ tạo ra acid gluconic, nhiệt độ cao hơn
sẽ ngừng quá trình tạo ra acid citric.
- Có thể lên men bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt hoặc bằng phương pháp nuôi cấy
chiều sâu.
2.3.1.3. Xử lý dòch đã lên men
- Dung dòch đã lên men là một hỗn hợp các acid limonic, acid gluconic, acid oxalic,
đường chưa bò 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 dòch 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
+ 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 bò môi trường sẵn. Lắc đều cho môi trường
trộn đều bào tử. Nuôi chúng trong tủ ấm có nhiệt độ 30 - 37
o
C, 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 bò 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
đònh là 32
o
C. Nuôi trong khoảng 3 - 4 ngày khi bào tử màu đen xuất hiện kín
bề mặt môi trường, đem sấy ở nhiệt độ < 40
o
C 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 dòch nước malt có nồng độ chất khô 3 - 5%.
NH
4
Cl 0,25g
KH
2
PO
4
hiện nay không còn áp dụng ở các nước châu u 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 theo phương pháp bề mặt trên môi trường lỏng:
- Trong phương pháp nuôi cấy này người ta sử dụng một trong những công thức môi
trường sau đây:
Môi trường 1:
Saccharose 150g(15%)
MgSO
4
0,25g(0,025%)
KH
2
PO
4
0,5g(0,05%)
Nước 1000ml( thêm vào vừa đủ 100%)
Môi trường 2: (môi trường Curie)
Saccharose 12-15%
MgSO
4
0,15%
KH
2
PO
4
0,1%
NH
4
NO
0,01%
MgSO
4
.7H
2
O 0,03%
ZnSO
4
.7H
2
O 0,0008%
pH = 5,5-6.
- Người ta thay đường bằng mật rỉ. Mật rỉ sử dụng 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
Trang 25
Copyright: Tài liệu đại học ©