Giới thiệu chung về đề tài Công nghệ lên men Gluconic acid
Đề tài Công nghệ lên men Gluconic acid tập trung nghiên cứu về quy trình sản xuất acid gluconic, một hợp chất hữu cơ có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Nghiên cứu này đi sâu vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men, tối ưu hóa quy trình để đạt hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm tốt nhất.
1. Nguyên liệu sử dụng
- Mật rỉ: Là nguyên liệu chính được sử dụng, là phế liệu từ quá trình sản xuất đường mía hoặc củ cải đường. Mật rỉ chứa hàm lượng đường cao và các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật. Thành phần chi tiết của mật rỉ được trình bày rõ ràng trong Bảng 1, bao gồm đường tổng số, chất hữu cơ khác đường, protein, các khoáng chất (Kali, Canxi, Magie, Photpho) và các vitamin (Biotin, Acid pantotenic, Inozitol, Tiamin).
- Nước: Sử dụng để pha loãng mật rỉ, đảm bảo nồng độ chất khô phù hợp cho quá trình lên men. Nước sử dụng phải đạt tiêu chuẩn nước uống và các chỉ tiêu chất lượng theo quy định (Bảng 2).
- Chất chỉnh pH và acid hóa: Axit sulfuric (H₂SO₄) được sử dụng để chỉnh pH ban đầu của rỉ đường và acid hóa dung dịch sau lên men. Canxi cacbonat (CaCO₃) được dùng để trung hòa pH trong quá trình lên men (Bảng 3).
- Chất phá bọt: Ancol amylic hoặc natri oleat được sử dụng để giảm sức căng bề mặt, phá bọt khí sinh ra trong quá trình lên men, giúp tăng hàm lượng oxy hòa tan.
- Các chất dinh dưỡng: Bổ sung nguồn N ((NH₄)₂SO₄ hoặc (NH₄)₂HPO₄), P (dung dịch H₃PO₄ 70%) và Mg (MgSO₄.7H₂O) để cung cấp dinh dưỡng cho nấm mốc phát triển.
2. Giống vi sinh vật
Đề tài tập trung vào giống nấm mốc Aspergillus, đặc biệt là chủng Aspergillus niger. Đây là chủng nấm mốc hiếu khí, có khả năng sinh tổng hợp acid hữu cơ và enzyme. Đặc điểm của Aspergillus niger bao gồm khả năng chịu được pH thấp, nhiệt độ thích hợp và giàu enzyme thủy phân.
3. Quy trình công nghệ
Quy trình công nghệ sản xuất gluconic acid bao gồm các bước chính:
- Xử lý nguyên liệu: Mật rỉ được xử lý nhiệt để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và tách tạp chất không hòa tan.
- Chuẩn bị môi trường: Pha trộn các nguyên liệu theo tỷ lệ quy định để tạo môi trường lên men, bao gồm glucose, các nguồn dinh dưỡng và điều chỉnh pH.
- Nhân giống: Tăng sinh khối vi sinh vật bằng phương pháp nuôi cấy tĩnh trên môi trường bán rắn.
- Lên men: Quá trình chuyển hóa glucose thành gluconic acid dưới tác động của enzyme glucose oxidase của nấm mốc. Các yếu tố ảnh hưởng quan trọng là oxy và pH.
- Thu nhận và tinh chế sản phẩm: Bao gồm các bước lọc, làm lạnh, ly tâm, cô đặc, trao đổi ion để thu nhận sản phẩm gluconic acid hoặc calcium gluconate, sodium gluconate tùy thuộc vào tác nhân trung hòa sử dụng.
Đề tài cũng trình bày chi tiết về các thiết bị sử dụng trong quy trình, bao gồm thiết bị xử lý nhiệt, thiết bị ly tâm, thiết bị khuấy trộn và thiết bị lên men bề sâu, cùng với các thông số công nghệ tối ưu cho từng giai đoạn.