CHƯƠNG 3
LÊN MEN CÁC SẢN PHẨM TỪ SINH
KHỐI TẾ BÀO VI SINH VẬT
LÊN MEN SẢN XUẤT AXÍT GLUTAMIC
MỤC ĐÍCH
• Giới thiệu quy trình tổng quát sản xuất
acid glutamic bằng phương pháp lên men
chủng corynebacterium glutamicum
• Giới thiệu nguyên liệu cho quá trình lên
men và các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình lên men.
• Giới thiệu phương pháp tách và tinh chế
acid glutamic
LÊN MEN SẢN XUẤT AXÍT GLUTAMIC
Nguyên liệu (tinh bột)
H2O Phối chế HCl
Thủy phân
Men giống Phối chế dịch lên men Nguyên liệu phụ
Thanh trùng dịch lên men
Chuẩn bị men giống
Lên men
cho sản xuất
Trao đổi ion Tách axit glutamic
Quy trình lên men sản xuất axits glutamic
1. Nguyên liệu và thủy phân
• Nguyên liệu là tinh bột: Sắn, ngô, gạo…hoặc rỉ đường
Tỷ lệ thủy phân tinh bột bằng HCl:
Tinh bột/nước/HCl 100% = 100/350/0,77 (đơn vị thể tích)
Điều kiện thủy
phân:
T0 = 148 – 1500C
P = 2,5 kg/cm2
t = 30 – 34 phút
Điều kiện trung hòa axít bằng
NaCO3
Lần 1: Cánh khuấy làm việc 65 vòng/phut, đạt đến pH = 4,8 - 5
Lần 2: Cánh khuấy làm việc 60 vòng/phút, đạt pH = 6,7 - 7
Thủy phân tinh bột bằng enzym: chủng Asp. Oryzae….
2. Thành phần môi trường lên men
• Dịch đường hóa 13%
• Cao ngô 0,7%
• K2HPO4 0,15%
• MgSO4 0,075%
• Urê cho ban đầu 2%
• Bổ sung giữa chừng 1,2% và MnSO4 2%
* Thanh trùng dịch trước khi lên men: 45 – 60 phut, t0 = 1210C
3. Lên men dịch đường
hóa
*Chủng vi sinh vật sử dụng: Corynebacterium glutamicum
(- Brevibacterium lactofermentus
- Micrococus glutamicus)
3.1. Công tác chuẩn bị giống
3.1.1. Cấy giống trong phòng thí
nghiệm
Lượng dịch trong bình Nồng độ, pH Nhiệt độ, Thời
% o
C gian,h
Trong ống nghiêm 10ml 13-14 Trung tính 30 ± 1 24
90 ml trong bình 250 ml 13-14 Trung tính 30 ± 1 18-24
900 ml trong bình 2 lít 13-16 Trung tính 30 ± 1 18-24
9 lít trong thùng 10 lít 15-18 Trung tính 30-32 15-18
3.1.2. Nhân giống trong sản xuất
Sơ đồ nuôi cấy giống.
1.Thùng gây men 150 l cấp 1 chứa 100 l dịch; 2.Thùng chứa dịch đường hóa
và xử lý dich đường; 3 và 4. Hai thùng gây men cấp II có dung
tích bằng dung tích thùng đường hóa thêm và đều bằng 10% so với thùng lên men.
3.2. Cơ chế hóa sinh của quá trình tạo axít glutamic:
Phương trình tổng quát:
C6H12O6 + NH3 + 3/2 O2 = C5H9NO4 + CO2 + 3H2O
Glucoza
Axit pyruvic
Axit α – xetoglutavic
Con đường amin hóa – khử Con đường chuyển amin
L – axit glutamic
Con đường amin hóa khử
NH3
HOOC-CO-CH2 –CH2 -COOH + NADPH2 HOOC-CH-CH2 –CH2 -COOH +
NH2 H2O + NADP
Con đường chuyển amin
HOOC-CO-CH2-CH2-COOH + R-CH-COOH HOOC-CH-CH2-CH2- COOH
NH2 NH2
+ RCO-COOH
3.3. Các phương pháp lên men dịch đường hóa
3.3.1. Lên men gián đoạn:
Thùng lên men gián đoạn.
1.ruột gà làm lạnh cần 0,4-
0,5m2/m3 thùng; 2.Ống dẫn dịch
đường và men giống; 3.Ống tháo
giấm chín; 4.Ống thoát CO2;
5.Cửa quan sát và vệ sinh;
6.Đầu ống nối hệ thống vệ sinh
7 với phía trong thùng; 8. Van lấy
mẫu; 9. Đầu ống nối hệ thống
sục khí hoặc CO2 và hơi thanh
trùng.
3.3.2. Lên men liên tục
1
Sơ đồ lên men liên tục
3.3.3. Lên men cải tiến (bán liên tục)
Sơ đồ lên men bán liên tục
4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên
men
4.1. pH môi trường: 6,7 – 8
Điều chỉnh pH bằng NH4+ (ure, nước NH3, NH4Cl…)
4.2. Cung cấp oxy cung cấp: 25-30 m3/m3/phút, tốc độ khuấy
150 vòng/phút
4.3. Nhiệt độ: tối thích 30 – 320C, cuối giai đoạn lên men 370C
4.4. Chất kích thích sinh trưởng:
Các vitamin nhóm B và Biotin (2-5 g/l)
5. Tách và tinh chế axít
glutamic
Nguyên liệu tách: nhựa refin (polyetylen sunfuric R-SO3H) dương
tính mạnh và NaOH để nhả hấp phụ.
R-SO3H+ + NH3ROO- = RSO3NH3RCOOH Quá trình hấp phụ
Điều kiện cả quá trình hấp phụ:
+ Dung dịch axít glutamic: 0,45 – 0,5 kg/m3
+ 3,2 < pH < 5, nhiệt độ 65 – 700C
+ Tốc độ chảy: 8 – 10 m/h ----150 -180 lít/phút
RSO3NH3RCOOH + NaOH = RSO3Na + NH2RCOOH Nhả hấp phụ
Điều kiện nhả hấp phụ:
NaOH: 4-5%, nhiệt độ 650C, tốc độ chảy: 100
lít/phút
* Tinh chế axít glutamic
+ Tẩy rửa: Sau khi thu được axit glutamic ngậm HCl, dùng HCl
31% để rửa nhằm hòa tan hết các axit amin khác ra khỏi axit
glutamic ngậm HCl.
+ Trung hòa: Để tách HCl ra khỏi axit glutamic ngậm HCl, người ta
dùng Na2CO3 hoặc NaOH để trung hòa.
Khử sắt và canxi
FeCl2 + Na2S FeS + 2NaCl
C2H2 O4 + Ca2+ C2O4Ca + 2H+
Copyright by webtailieu.net