Đề tài Sản xuất acid citric bằng lên men aspergillus. niger trong dung dịch rỉ đường

 Công nghệ sinh vật có tác dụng to lớn đến dời sống của con người. Với tác tính ưu việt là có thể tạo ra hoạt chất trong nồi lên men với thời gian ngắn mà không phụ thuộc vào thời vụ, đất đai, thời tiết như ở cây trồng; tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao với giá trị rẻ hơn.

 Vì thế xu hướng sản xuất acid citric hữu cơ bằng phương pháp vi sinh vật đã thay thế phương pháp hóa học.

 Acid hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, thực phẩm và công nghệ đồ uống bởi các đặc tính: độ hòa tan cao, háo nước, khả năng duy trì PH, khả năng liên kết với các ion hóa trị cao.

 

doc26 trang | Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 8630 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Đề tài Sản xuất acid citric bằng lên men aspergillus. niger trong dung dịch rỉ đường, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục SẢN XUẤT ACID CITRIC BẰNG LÊN MEN ASPERGILLUS. NIGER TRONG DUNG DỊCH RỈ ĐƯỜNG I. Đặt vấn đề: Công nghệ sinh vật có tác dụng to lớn đến dời sống của con người. Với tác tính ưu việt là có thể tạo ra hoạt chất trong nồi lên men với thời gian ngắn mà không phụ thuộc vào thời vụ, đất đai, thời tiết như ở cây trồng; tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao với giá trị rẻ hơn. Vì thế xu hướng sản xuất acid citric hữu cơ bằng phương pháp vi sinh vật đã thay thế phương pháp hóa học. Acid hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, thực phẩm và công nghệ đồ uống bởi các đặc tính: độ hòa tan cao, háo nước, khả năng duy trì PH, khả năng liên kết với các ion hóa trị cao. Về mặt sản lượng: acid citric và acid acetic chiếm khoảng ¾ tổng số acid hữu cơ được sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Do đó chúng tôi xin giới thiệu” sản xuất acid citric theo con đường lên men chìm sử dụng Aspergillus. niger trên cơ chất rỉ đường” với những nội dung chính sau: - Vật liệu và đối tượng. - Quy trình công nghệ sản xuất acid citric - Xu hướng sản xuất acid citric trong tương lai. II.Tổng quan tài liệu: 1. Acid citric: - Công thức cấu tạo: - Cấu hình không gian: - Công thức phân tử C6H8O7 - Imiles: C(C(=O)O)C(CC(=O)O)(C(=0)O)O. - Tên chuẩn: 2- Hydroxypropane- 1,2,3- tricacbocilic acid. - Tên thường: acid chanh. - Khối lượng phân tử: 192.13 g/mol. - Có dạng: tinh thể màu trắng. - Số CAS: [77- 92- 9]. - Khối lượng riêng: 1665 kg/m3 - Nhiệt độ nóng chảy: 1530C(307.40F; 426K). - Nhiệt độ sôi: phân hủy ở  175ºC - pKa + pKa1= 3.15. + pKa2= 4.77. + pKa3= 6.4. - Acid citric có mặt trong các loại trái cây như cam, chanh. - Tính acid là do ảnh hưởng nhóm cacbocyl- COOH, mà mỗi nhóm có thể cho đi một proton để thành ion citrat. - Ở nhiệt độ phòng acid citric tồn tại ở dạng tinh thể, màu trắng, dạng bột, hoặc ở dạng khan, hoặc ở dạng monohydrate có chứa phân tử nước trong mổi phân tử của acid citric. Dạng khan được thu khi acid citric được kết tinh trong nước nóng, dạng monohydrate sẽ chuyển sang dạng khan. 2. Lịch sử acid citric: - Vào thế kỷ thứ 8, nhà giả kim thuật JabirIbn Hayyan, người Iran đã phát hiện ra acicd citric. - Năm 1784, acid citric được kết tinh bởi Scheel( người Thủy Sĩ). Do kết tủa citrate canxi khi bổ xung hydroxit canxi vào nước chanh. - Năm 1983 C.wehmer phát hiện ra nấm mốc có thể tạo nên acid citric từ đường. - Năm 1917 James Currie( Mỹ ) phát hiện ra nấm mốc hình sợi có thể sản xuất acid citric rất hiệu quả. - Trước 1920 acid citric được sản xuất chủ yếu ở Sicily và công ty Arenella( Palermo) và độc quyền sản xuất. - Năm 1923, tại New York, acid citric được sản xuất từ vi sinh vật theo phương pháp lên men bề mặt. - Năm 1930, phương pháp lên men chìm được sử dụng để sản xuất acid citric. - Hiện nay cả hai phương pháp lên men chìm và lên men bề mặt đều được sử dụng để sản xuất acid ctric. + Công nghệ lên men chìm được lựa chọn bởi công ty sản xuất acid citric lớn nhất thế giới: Bayer.ADM Jungbunzlauer và Cargill. + Công nghệ lên men bề mặt được sử dụng ở công ty: Citrique Belge( Bỉ ) và Ceresrar ( Italya ). 3. Ứng dụng: - Acid citric được sử dụng như một chất phụ gia thực phẩm, bảo quản thực phẩm, đồ uống, hiệu chỉnh độ pH. Muối citrate của nhiều kim loại được sử dụng để vận chuyển các khoáng chất trong các thành phần của chất ăn kiêng trong cơ thể. - Acid citric có khả năng tạo phức với nhiều kim loại có tác dụng tích cực trong xà phòng. Bằng cách phức hóa các kim loại có trong nước cứng. các phức này cho phép các chất tẩy rửa tạo nhiều bọt hơn và tẩy sạch đồ hơn mà không cần làm nước trước. - Trong dược phẩm muối của acid citric được sử dụng để sản xuất thuốc ho, vitamin, thuốc hạ sốt, xiro trị ho, trị tiêu chảy… - Trong mỹ phẩm: Thuốc nhuộm và thuốc uốn tóc, thuốc tẩy trắng da, có thành phần acid ctric. - Ngoài ra acid citric còn được dùng trong ngành luyện kim, mạ điện, thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng hóa học, thuốc nhuộm vải, mực… - Trong lĩnh vực hoá sinh: acid citric có vai trò trung gian vô cùng quan trọng trong chu trình Krebs của các quá trình trao đổi chất xảy ra trong tất cả các vật thể sống. 4. Sản phẩm: - Trên thị trường VN, các nhà nhập khẩu đã giới thiệu 2 sản phẩm của acid citric + Citric acid monohydrate: là loại thông dụng nhất và cũng là rẻ tiền nhất. Phổ biến với teen gọi là bột chua. Dùng rộng rãi trong sản xuất và chế biến. Trong phân tử citric này có mặt 1 phân tử nước. + Citric acid anhydrous. Giá cao hơn. Phân tử citric này không có mặt H2O nên không làm cho sản phẩm trở nên ẩm sau khi chế biến. Chúng là nguyên liệu không thể thiếu trong chế biến dược phẩm và các sản phẩm đóng gói hoà tan (trà hoà tan, nước giải khát, kẹo...) Citric acid monohydrate Citric acid Anhydrous Xuất xứ: THÁI LAN hoặc CHI NA. Quy cách: bao giấy 25 Kg. 5. Thông tin an toàn: - Citric acid được coi là an toàn sử dụng cho thực phẩm ở các quốc qia trên thế giới. - Nó là một thành phần tự nhiên có mặt hầu hết ở vật thể sống, lượng dư citric acid sẽ dược chuyển hóa và đào thải ra khỏi cơ thể. - Acid citric khô có thể làm kích thích da và mắt, do đó nên mặt áo bảo hộ khi tiếp xúc trực tiếp với acid này. III. Vật liệu và quy trình sản xuất 1.Giống: Nấm mốc Aspergillus niger Phân loại khoa học Domain: Euharyota Kingdom: Fungi Phylum: Ascomycota Class: Eurotiomycetes Order: Eurotiales Family: Trichocomaceae Genus: Aspergillus Species: A.niger Binomial name: Aspergillus niger Synomyms: Aspergillus niger var Aspergillus nigre Hopalocyshs nigra Sterigmatocystis nigra Aspergillus niger thường được nuôi để sản xuất công nghiệp của acid citric là E330. Ngoài ra, một số giống ở bảo tàng giống quốc tế như: A.niger NRRL 2270; NRRL 599; ATCC 11414; ATCC 9142 cũng có thể ứng dụng cho sản xuất acid citric. 2. Cơ sở hóa sinh acid citric: a. Sơ đồ chuyển hóa vật chất trong siêu tổng hợp acid citric: b. Sự tổng hợp thừa acid citric: Các yếu tố quan trọng cho việc tổng hợp thừa acid citric là hạn chế chu trình Kresb phân hủy citric acid ở nhừng phản ứng tiếp theo cung cấp oxalo acetate cho tổng hợp acid citric, tốc độ chuyển hóa cao của cơ chất quan quá trình đường phân. Đầu tiên, các enzyme quan trọng trong điều hòa sinh tổng hợp acid citric là: phosphofructokinase (PFK1); pyruvate carboxylase (PC); citrate synthase (CS) và hetoglutarate dehydrogenase (KDH). PFK1 bị ức chế bởi citrate, nhưng quá trình này được hạn chế bởi nồng độ NH4+ cao và sự tích lũy fructose-2,6-biphosphate (FBP). PFK2 chiụ trách nhiệm cho sinh tổng hợp FBP ít bị điều hòa và chỉ ảnh hưởng bởi nồng độ cơ chất. PC là 1 enzyme nằm trong tế bào chất, được kích hoạt bởi nồng độ đường cao. Hoạt lực của CS bị ảnh hưởng bởi nồng độ OAA sản sinh trong phản ứng xúc tác bởi enzyme PC. Malate được tạo ra từ OAA bởi enzyme malate dehydrogemas trong tế bào chất. Malate tham gia vận chuyển citrate qua màng ty thể, lúc này malate được oxi hóa thành OAA. Nếu không có sự tích lũy của citrate thì citrate sẽ được chuyển hóa trong ty thể bởi aconitase (ACT), isocitratedehydrogenas (IDH) và KDH, citrate, OAA, NADH, KG có tác động ức chế lên ADH, IDH. Việc điều hòa enzyme PK ít ảnh hưởng tới quá trình sinh tổng hợp acid citric. Mặc dù việc điều tiết hoạt động của enzyme là thiết yếu trong quá trình chuyển hóa dẫn tới siêu tổng hợp acid citric, để kiểm soát tốc độ chuyển hóa quan trọng nhất vẫn là điều tiết vận chuyển glucose và hoạt động của HK. Hệ cần chuyển glucose ái lực thấp (km=3,67 mol) được kích hoạt bởi nồng độ đường và hoạt động trong quá trình siêu tổng hợp acid citric. Vì vậy, việc nâng cao hoạt lực sinh acid citric chủ yếu được thực hiện thông qua đột biến và sàng lọc với luận điểm là khả năng thể hiện của HK và hệ vận chuyển glucose đóng vai trò chính trong siêu tổng hợp acid citric. c. Phương pháp chung của quá trình chuyển hóa: Tổng quát: 2C6H12O6 + 3O2 à 2C6H8O7 + 4H2O Chi tiết: C6H12O6 + 2ADP + 2NAD+ + 2Pi à 2C3H4O3 + 2NADP + 2H+ + 2ATP + 2H2O (acid pyruvic) -2H CH3COCOOH à CH3COOH + CO2 +H2O CH3COOH + HS-COA à CH3-CO-SCoA + H2O Acetylcoenzyme A CH3COCOOH + CO2 à HOOCCH2COCOOH (OOA) Acid oxalacetic CH2-COOH OOA+ CH3-COO-ScoA + H2O à HS-CoA + HO-C-COOH CH2COOH Acid citric 3. Môi trường lên men: Thành phần chung của môi trường: Đường 180kg/m3 NH4NO3 1,5kg/m3 KH2PO4 0,5kg/m3 MgSO4.7H2O 0,25kg/m3 Fe2+ <200mg/m3 Zn2+ 200-1500 mg/m3 Cu2+ 200-1500 mg/m3 Mn2+ <2mg/m3 Ngoài ra một số thành phần: 3-6% (w/v) methanol; 0,1-0,5% (w/v) dầu ngô, lạc hay ô liu; 0,025-0,5% (w/v) tinh bột được biết có tác dụng tốt lên sinh tổng hợp acid citric. 4. Sơ đồ quy trình xản xuất: Lọc chân không Rỉ đường Xử lý rỉ đường Pha loãng Môi trường dinh dưỡng Các loại muối dinh dưỡng và thành phần khác Giống VSV Nhân giống Lên men Tách nấm mốc Tạo canxi citrat Tách canxi citrat Lọc chân không Sấy dung dịch acid citric Kết tinh Ly tâm Sấy tinh thể acid citric Đóng gói +Ca(OH)2 +H2SO4 5. Sơ đồ thiết bị: Toàn bộ quy trình công nghệ bao gồm các công đoạn cơ bản và thiết bị ứng dụng được trình bày trong bảng sau: Công đoạn cơ bản Thiết bị tương ứng Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng rỉ đường đẻ làm canh trường. Thanh trùng môi trường. Nuôi cấy ( sục khí liên tục và đảo trộn ) Chuẩn bị và thanh trùng môi trường để sản xuất lớn dạng công nghiệp. Lên men công nghiệp. Lọc và rửa mixen. Thiết bị nấu số 4. Tháp thanh trùng số 6, bộ giữ nhiệt số 7, bộ trao đổi nhiệt số 8. Nồi nuôi cấy số 10. Thiết bị nấu, thiết bị thanh trùng. Nồi lên men công nghiệp số 11. Lọc chân không số 15, thùng chân khong sồ 17. Thu nhận acid citric từ chất lọc: Công đoạn cơ bản Thiết bị tương ứng Lắng cặn acid citric bằng vôi Tách cặn acid citric Chuyển acid citric vào trạng thái tự do, bổ sung than hoạt tính, H2SO4. Tách acid citric khỏi cặn. Cô dung dịch acid citric. Tách cặn thạch cao (CaSO4) khỏi dung dịch acid citric. Cô lần 2 dung dịch acid citric. Tinh thể hóa acid citric bằng cách đảo và làm lạnh liên tục. Phân ly các tinh thể acid citric. Sấy tinh thể acid citric. Gói acid citric. Nồi trung hòa số 3. Máy lọc số 4. Nồi phản ứng số 5. Lọc băng tải chân không số 8. Nồi chân không 13. Bơm 17, lọc ép 18. Nồi cô chân không 20. Nồi tinh thể 19. Ly tâm 20. Sấy thùng quay 24. Máy đóng bì tự động 26. 6. Quy trình sản xuất theo phương pháp lên men chìm: a. Chuẩn bị dịch lên men: Cơ chất được sử dụng ở đây là rỉ đường hoặc siro glucose Rỉ đường 400 Brix với 52-57% là đường, là 1 nguồn cacbon rẻ tiền, được sử dụng phổ biến trong công nghệ vi sinh. Cần phải xử lý rỉ đường thoát trước khi sữ dụng. Có thể xử lý như sau: Xử lý bằng acid H2SO4: pH (10% dung dịch đường) được chỉnh về 3 bằng cách cho acid H2SO4 0,1N vào. Để trong 1,5 giờ tời cho ly tâm với dung dịch ở 3000 vòng/15 phút. Thu hồi dịch nổi và sử dụng. Xử lý bằng dung dịch Ca3(PO4)2: pH (10% dung dịch đường) được chỉnh tới 7 bằng việc bằng việc cho dung dịch NaOH 0,1N vào. Sau đó, cho Ca3(PO4)2 theo tỉ lệ 2% (w/v) đun ở 1050 trong 5 phút. Hỗn hợp được làm lạnh và ly tâm trong 3000 vòng/ 15 phút. Thu hồi và sử dụng dịch nổi. Trước hết phải sử dụng hơi cao áp để tiệt trùng thiết bị và đường ống. Rỉ đường được pha thành 2 loại nồng độ: nồng độ 3-4% để nuôi cấy nấm mốc giống và lên men ban đầu. Nồng độ 25-28% để bổ sung trong quá trình lên men. Để pha chế dịch lên men, dùng nước vô trùng trộn với dung dịch các muối dinh dưỡng và rỉ đường rồi khuấy. Môi trường 3-4% được pha chế trong thiết bị nuôi cấy. Môi trường được tiệt trùng theo mẻ ở 1210 C trong 15-30 phút. b. Nuôi cấy nấm mốc ( nuôi cấy trong phòng thí nghiệm và nhân giống trong sản xuất): Việc tiếp giống thông thường được thực hiện trong điều kiện vô trùng bằng cách chuyển bào tử từ giống gốc sang môi trường agar ( trong các khay suông: 75mm, đĩa petri, ống nghiệm). Sau 3-6 ngày nuôi cấy ở 300C bào tử được thu hoạch và nuôi cấy trên môi trường tinh bột để tạo khoảng 1011 bào tử cho 1 cm3 môi trường. Sinh khối được truyền trực tiếp vào nồi lên men dung tích 10-20m3 để tạo giống hạt chứa 1 - 5.105 hạt cho 1 lít môi trường. Mỗi hạt có đường kính 0,1 – 0,2 mm. Giống được tiếp sang môi trường lên men công nghiệp với nồng độ 5-10% (v/v). Sau đó, mở cánh khuấy và cung cấp khí vô trùng ( nạp khí và đảo trộn suốt quá trình nhân giống). c. Lên men: Trong quá trình lên men, lượng đường giảm nhanh để bù lại dùng dung dịch rỉ có nồng độ: 25 – 28% để bổ sung gián đoạn vào thiết bị lên men. Quá trình lên men sản sinh nhiệt và cần thiết phải đảm bảo nhiệt độ lên men trong 28 – 350C bằng các thiết bị làm lạnh. Nếu hệ số truyền nhiệt chung vào khoảng 500 kJ/m2/h và chênh lệch nhiệt độ thực tế giữa dịch lên men và dung dịch làm lạnh là 50C, diện tích trao đổi nhiệt cần để đảm bảo sự ổn định nhiệt độ là 3,2 m2 cho 1m3 dịch lên men. Do đó thiết bị làm lạnh bằng vỏ ngoài sẽ có đường kính trong của nồi lên men không quá 1m. Cung cấp oxi bằng cách bơm 0,1 – 0,4 thể tích hỗn hợp khí cho một đơn vị thể tích dịch trong 1 phút ( v.v-1min-1). Điều chỉnh pH và áp suất phù hợp. Quá trình tạo bọt được khống chế bằng cách bổ sung chất phá bọt phù hợp. Gián đoạn nhất thời trong việc cung cấp không khí không ảnh hưởng nhiều tới quá trình nếu nồng độ O2 hòa tan lớn hơn 20% của nồng độ bão hòa. Nếu lượng oxi hòa tan dừng ở mức gần 0 trong 85 phút, sau đó việc cấp khí khôi phục lại bình thường, sinh trưởng và tổng hợp acid citric sẽ không vì thế mà mất hẳn, tuy nhiên sản lượng citric đạt được sẽ giảm 20%. Thời gian lên men kéo dài từ 5 – 10 ngày tùy vào hoạt lực của nấm. Nếu kiểm tra mẫu cách nhau 4 – 6 giờ mà độ acid như nhau thì coi như kết thúc quá trình lên men. d. Thu hồi và tinh chế acid citric: Có 3 phương pháp thu hồi acid citric: + Kết tinh trực tiếp khi cô đặc dịch lọc. + Kết tủa ở dạng tetrahydrate citrat canxi. + Phương pháp chiết pha lỏng. Tuy nhiên, phổ biến nhất vẫn là kết tủa citric. Tách nấm mốc: Khi kết thúc quá trình lên men thì đun nóng dịch lên men 60 – 650C và chuyển vào thùng trung gian để tách nấm mốc. Nấm mốc và các thiết bị không tan được lọc bằng cách sử dụng hệ thống lọc băng liên tục. Tạo canxi citrat: Dung dịch đã lên men là hỗn hợp gồm: acid citric, acid gluconic, acid oxalic, đường không lên men và các hợp chất khoáng. Dịch lọc được cho vào thiết bị trung hòa và đun sôi. Sau đó mở cánh khuấy và cho Ca(OH)2 vào để trung hòa. Quá trình trung hòa kết thúc khi pH = 6,8 – 7,5. C6H8O7 + 3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2 ↓ + 6H2O Acid citric Canxi citrat 2C6H12O7 + Ca(OH)2 = Ca(C6H11O7)2 + 2H2O Acid glucomic Canxi gluconat C2H2O4 + Ca(OH)2 = CaC2O4↓ + 2H2O Acidoxalic Canxioxalat Dựa vào độ tan khác nhau, có thể tách được: canxi citrat tan ít trong nước sôi nhưng không tan trong nước lạnh; oxalat canxi không tan ở bất kỳ nhiệt độ nào. Dùng thiết bị lọc chân không tách các chất kết tủa canxi citrat và canxi oxalat rồi đem sấy khô. Trước khi sấy cần rửa kết tủa để loại bỏ các tạp chất bám theo: đường, protein thuỷ phân từ sinh khối nấm. Tác riêng canxi citrat tạo acid citric: Cho các tinh thể và acid sulfuric 98% được chuyển ( nhưng riêng biệt ) vào thiết bị tách có cánh khuấy, ống phun hơi và thoát hơi. Đầu tiên cho nước vào thiết bị 0,25 – 0,5 m3/tấn acid citric chứa trong citrat, mở cách khuấy và cho các tinh thể vào. Sau đó đun nóng lên 600C vào cho H2SO4 98% vào với 0,425l H2SO4/1kg acid citric có trong citrat. Khuấy đều rồi đun sôi 10 – 15 phút. Để làm trong acid citric dùng than hoạt tính với lượng 2% so với lượng acid citric trong citrat. Ca3(C6H5O7)2 + 3H2SO4 = 2C6H8O7 + 3CaSO4 Để tách canxi oxalat khi có mặt acid citric, ta sử dụng 1 lượng dư acid sunfuric, khi đó canxi oxalat sẽ kết tủa cùng với CaSO4 được tạo thành, vậy dung dịch chỉ còn acid citric. Để tách riêng acid citric khỏi thạch cao ( CaSO4 ) các hợp chất sunfua của kim loại năng (loại khoáng) canxi oxalat còn sót lại, ta chuyển hỗn hợp vào lọc chân không. Sấy dung dịch acid citric: Dung dịch sau lọc chứa ( 250 – 280 kg/m3 acid citric khan ) được cô đặc tới nồng độ 700 kg/m3 . Chuyển vào hệ thống sấy chân không. Giai đoạn đầu sấy đến tỷ trọng 1,24 – 1,26. Giai đoạn sau sấy đến tỷ trọng 1,32 – 1,36 tương ứng nồng độ 80%. Kết tinh và sấy khô acid citric: Khi nhiệt độ dung dịch 35 – 370C thì cho kết tinh ( tinh thể acid citric ) vào để kết tinh và tiếp tục làm nguội 8 – 100C, cho khuấy liên tục 30 phút. Sau đó, cho qua thiết bị ly tâm để tách tinh thể. Tinh thể acid citric được làm khô trong hệ thống sấy tầng sôi 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu sử dụng khí nóng 900C. Giai đoạn sau sử dụng khí ở 200C với độ ẩm 30 – 40% bởi các tinh thể tạo ra rất háo nước. Khoảng 20% dịch gốc được hòa loãng vào nước rửa thiết bị, loại màu và chuyển ngược về bước xử lý bằng Ca(OH)2. Phần còn lại của dịch gốc được loại màu, loại khoáng và quay về bộ phận kết tinh. Tinh thể acid citric thu được đem đi đóng gói. Đóng gói, bảo quản: Tinh thề khan acid citric có thể ở dạng hạt, bột. Sản phẩm được bảo quản trong cáo thùng cứng, tránh nơi ẩm thấp. Vật liệu để chứa, ống dẫn, máy bơm tay, acid citric là thép không rỉ 316 stell, polyethylene,polypropylene, poly vinylchloride. 7. Các thông số kỹ thuật: Để sản xuất acid citric từ nấm mốc Aspergillus niger trên rỉ đường theo phương pháp lên men chìm cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật cơ bản sau: Nồng độ đường trong dịch nuôi cấy từ 3 – 4%. Nồng độ sắt trên 200mg/m3 sẽ ức chế sinh tổng hợp acid citric. Nồng độ Mn2+ < 10mg/m3. Phosphate với nồng độ 0,016 – 0,021%. Nếu không có Zn thì không tổng hợp được acid citric, nhưng nồng độ Zn cũng cần rất thấp. Nồng độ nito 0,07% thì hiệu suất acid citric đạt cực đại. Tỷ lệ tiếp giống 5 – 10% (v/v). Tránh sự hình thành các sợi nấm rời rạc và không phân nhánh, khắc phục bằng cách cho HCF, ZnSO4, CuSO4. pH môi trường. Nấm phát triển tốt pH = 6. Lên men tốt giữ pH = 3,4 – 3,5. Điều chỉnh pH thường dùng acid HCl. Cung cấp oxi: bơm 0,1 – 0,4 (v/v/min) với áp suất < 0,3 – 0,4 Mpa. Không khí vô trùng. Ảnh hưởng của nhiệt độ: 28 – 370C. Sinh khối nấm mốc phát triển mạnh ở 34 – 370C, áp suất 0,1 – 0,2 at. Tạo nhiều acid cần duy trì từ 31 – 320C. Nhiệt độ thấp hơn tạo nhiều acid glucomic v2 nhiệt độ cao hơn kìm hãm tạo acid citric. Thời gian nuôi cấy nấm mốc là 7 – 10 ngày. Độ ẩm: 40 – 60%. 1 tấn acid citric tạo ra cần 3650 kg đường, 5 – 10 kg chất dinh dưỡng, 650kg H2SO4 và 450kg Ca(OH)2. IV. Một số hướng tương lai trong sản xuất acid citric: Công nghệ thu hồi acid citric truyền thống làm phát sinh một số vấn đề liên quan tới việc xử lý dịch thải ( với COD 20kg/m3) và chất thải rắn. Một số công nghệ được đề xuất nhằm giảm thiểu tác động của môi trường là: thay thế nguyên liệu rỉ đường bằng tinh bột thủy phân nhằm làm giảm mức độ phức tạp trong thu hồi (Miles). Acid citric có thể thu hồi thông qua một bước duy nhất nếu thu hồi tricalcium citrate từ dịch lên men đã lọc và loại màu bằng điện ly giải và acid citric được hấp phụ lên nhựa trao đổi anion yếu hoặc zeolite sử dụng kỹ thuật sắc ký trao đổi ion pha rắn chuyển động. Sản phẩm sau đó có thể thu hồi bằng acid loãng hoặc màng lỏng. hướng phát triển này sẽ hạn chế lượng chất thải rắn tạo ra và do vậy sẽ giảm thiểu chi phí xử lý. Tài liệu tham khảo 1/ GS.TS Nguyễn Văn Ty và Ts. Vũ Nguyên Thành tập 5 : Công nghệ vi sinh vật và môi trường. 2/ Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Hữu Phúc: Công nghệ vi sinh vật tập 2. 3/ Lê Gia Huy và Khuất Hữu Thành: Cơ sở công nghệ sinh học thực vật và ứng dụng. 4/ Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Ánh Tuyết, Phan Thị Huyền: Thí nghiệm vi sinh vật. 5/ Hóa sinh – Nguyễn Tiến Thắng. 6/ 7/

File đính kèm:

  • docSan Xuat Axit Citric Bang Len Men Aspergilluc.doc