Giáo trình Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên men cổ truyền

ân của hiện tượng này, một phần do tác dụng đặc tính của từng hoá chất, nhưng cơ bản là do sự hấp thụ nhanh của thực khuẩn thể vào vi khuẩn, được đặc trưng bằng tốc độ hấp thụ K. K phụ thuộc vào thực khuẩn thể, điều kiện hấp thụ (nhiệt độ pH, môi trường dinh dưỡng ...), đặc biệt là sự có mặt một số ion kim loại như Ca, Mg, K càng lớn thì tốc độ hấp thụ càng nhanh. Một số tác 109 giả cho biết là: P465, P468II hấp thụ vào Brevibacterium lactofermen sau 15 phút là 65% còn P4 và Ap85III trong cùng khoảng thời gian đó lại hấp thụ được nhiều hơn khoảng 70%. Nói chung có điều kiện tiếp xúc thì sau khoảng 10 phút, có 50% thực khuẩn thể xâm nhập vào được vi khuẩn . Như vậy khi tiếp xúc với vi khuẩn, thực khuẩn thể được hấp thụ rất nhanh và phần lớn các hoá chất lại không có tác dụng lên thực khuẩn thể đac được hấp thụ, cho nên phải bổ xung kịp thời mới có tác dụng. Làm thế nào để xác định chính xác thời điểm xâm nhập này để thêm hoá chất kịp thời. Ta biết biểu hiện của sự nhiễm thực khuẩn thể trong lên men như: tỷ lệ sinh trưởng của vi khuẩn (OD) giảm, pH tăng hay giảm, mức tạo thành L-AG, hiện tượng này diễn biến rất lâu, sau khi thực khuẩn thể đã chui vào vi khuẩn, bởi vì chu kỳ sinh trưởng của thực khuẩn thể khá dài khoảng 64 ÷ 188 phút (tiềm phát 40 đến 140 phút, LOG 24 ÷ 48 phút); nghĩa là nếu chờ đến khi thấy biểu hiện nhiễm mới thêm hoá chất thì đã quá muộn. Do vậy, để đảm bảo an toàn sản xuất người ta thường cho hoá chất vào môi trường lúc tiếp giống. 4.9. Điều kiện khử trùng môi trường. Thực khuẩn thể rất nguy hiểm cho quá trình lên men, nhưng nó rất nhạy cảm với nhiệt độ. Đa số thực khuẩn thể của vi khuẩn sinh L-AG đều dễ bị mất hoạt động trong 10 phút ở 80oC. Song để đảm bảo chắc chắn người ta chọn hai chế độ xử lý nhiệt (đun sôi 15 phút và hấp 110oC/ 15 phút) để thấy rõ tác dụng nhiệt tới việc diệt thực khuẩn thể và tới hiệu suất lên men của môi trường. Bảng4.10: kết quả thí nghiệm xử lý nhiệt dịch lên men nhiễm trùng Nguồn gốc dịch xử lý Đã lên men tới giờ thứ Xử lý nhiệt Lượng rỉ đường cho thêm (%) Nồng độ L-AG dịch men thu được (g/l) Đun sôi 5 phút 0 0,15 0,20 37,6 43,2 44,0 Dịch men đợt 1, pH = 7,5 9 Hấp 110o C trong 15 phút 0 0,15 0,20 36,0 43,0 40,0 Đun sôi 5 phút 0 0,15 0,30 0 37,5 41,3 Dịch men đợt 2, pH = 8 14 Hấp 110o C trong 15 phút 0 0,15 0,30 0 32,5 35,0 Đun sôi 5 phút 0 0,15 0,30 0 33,5 43,9 Dịch men đợt 3, pH = 8 20 Hấp 110o C trong 15 phút 0 0,15 0,30 0 32,7 40,9 Số lượng nhiễm tạp thực khuẩn thể còn phụ thuộc vào tỷ lệ rỉ đường mía cho vào môi trường, nên các thí nghiệm cho biết thêm tỷ lệ đường mía thích hợp và hiệu suất lên men liên quan chặt chẽ tới khâu xử lý nhiệt môi trường. Bảng 45 cho thấy rõ đun sôi dịch xử lý 5 phút hay hấp 1100C/15 phút để loại trừ tác hại của tạp trùng đã nhiễm, và trong thí nghiệm không thấy rõ rệt về mặt hiệu suất lên men giữa hai môi trường xử lí nhiệt khác nhau. Còn trong thực tế sản xuất điều kiện tiệt trùng chắc chắn sẽ ảnh hưởng lớn tới chất lượng môi trường, trước hết là tới hàm lượng L-AG sinh ra của giống. 110 Số liệu cho thấy dịch men sau xử lý nhiệt đều phải thêm rỉ đường thì L-AG sinh ra mới cao. Số lượng rỉ đường cần thêm cho từng mẻ phụ thuộc vào thời gian đã lên men của dịch đem xử lý. Nếu phát hiện nhiễm trùng và ngừng sớm từ giờ thứ 9 chẳng hạn thì phải cho thêm ít rỉ đường (0,15%). Nhưng nếu phát hiện chậm hay nuôi dưỡng lâu tới 14 ÷ 20 giờ thì nhất thiết phải thêm lượng rỉ đưòng bằng lượng cho vào khi pha môi trường đầu tiên (0,30 ÷ 0,48%), có như vậy hiệu suất lên men mới đạt giá tri cao nhất. Điều này cho ta thấy rằng, tuy giống cấp hai đã bị nhiễm thực khuẩn thể không có khả năng sinh sản trên môi trường mới, nhưng vẫn hấp thụ các chất sinh trưởng, quan trọng nhất là biotin. Do vậy hàm lượng biotin trong môi trường giảm rất nhanh và thực tế cho thấy nếu giống mạnh khoẻ thì chỉ sau 6 giờ nuôi cấy, môi trường lên men nghèo biotin sẽ không còn chút biotin nào nữa. Song vì bệnh nên tốc độ hấp thụ Biotin của giống bị chậm đi, do đó dù có kéo dài thời gian nuôi dưỡng hơn 6 giờ, môi trường vẫn còn chứa lượng đáng kể biotin. Kết quả là ta phải thêm một ít rỉ đường mía để đảm bảo đủ biotin cho sinh trưởng và tích luỹ L-AG của giống sau này. Một loại chất sinh trưởng khác rất quan trọng là VTM B1. Vì thừa B1 không ảnh hưởng đến sự tích luỹ L-AG, nên ở đây thường cho 150 g/l môi trường. Còn biotin dư thì phải được loại bằng penicillin G. 4.10. Hiện tượng nhiễm thực khuẩn thể ôn hoà 4.10.1. Giống nhiễm thực khuẩn thể ôn hòa ¾Hiện tượng lên men không phát triển: Trong lên men axit glutamic thường gặp hiện tượng giống cấp II không phát triển khi tiến hành vào môi trường lên men. Việc đó có thể là do: thứ nhất giống cấp II bị nhiệt tác dụng ở giữa giai đoạn phát triển logarit hay đầu thời kì cân bằng. Hai là giống cấp II bị nhiễm thực khuẩn thể ôn hòa và giống bị nhiễm tác dụng qua diễn biến pH dịch lên men. Khi tiếp giống bị tác dụng nhiệt vào môi trường lên men thì loại giống này không phát triển được, men ureaza cũng ngừng hoạt động. Cho nên pH môi trường không tăng với trị số không đáng kể. Những mẻ lên men như vậy chỉ cần tiếp thêm giống mới với số lượng như đã tiếp lần đầu thì lên men lại diễn ra bình thường và đạt kết quả tốt. Ngược lại nếu dùng giống cấp II bị nhiễm thực khuẩn thể ôn hòa tiếp và lên men thì nó không phát triển được nữa. Song men ureaza vẫn hoạt động được, NH4 sinh ra không bị tiêu thụ làm pH môi trường tăng lên tới xấp xỉ 8. Những mẻ lên men như thế cần có phương pháp xử lý đúng mới cứu vãn được. Muốn có phương pháp đúng phải hiểu đặc điểm của vi khuẩn sinh tan và thực khuẩn thể ôn hòa và sự biến đổi của thành phần dinh dưỡng của môi trường, đặc biệt là hàm lượng các chất sinh trưởng như biotin, vitamin H và vitamin B1. ¾Thực khuẩn thể ôn hòa: người ta chia vi rút kí sinh trên vi khuẩn thành hai loại: thực khuẩn thể cấp tính và thực khuẩn thể ôn hòa. Khi xâm nhập vào tế bào vi khuẩn thực khuẩn thể cấp tính bắt bộ máy sinh sản phải làm việc cho mình, tổng hợp nên ADN, ARN và protit cho riêng thực khuẩn thể. Sau khi đạt tới trị số cực đại, thực khuẩn thể cấp tính tiết ra men làm tan màng tế bào vi khuẩn và chui ra khỏi tế bào vi khuẩn. Người ta nói thực khuẩn thể cấp tính đã làm nổ tung tế bào vi khuẩn và giết chết vi khuẩn, làm cho dịch đang đục trở nên trong, do đó OD dịch tế bào giảm dần. Ngược lại với thực khuẩn thể cấp tính, thực khuẩn thể ôn hòa không làm nổ tung tế bào mà chỉ đục những lỗ nhỏ và chui ra ngoài theo những lỗ đó làm cho hình dạng tế bào không thay đổi, do vậy OD dịch vi khuẩn cũng không thay đổi. Một số nơi, thực khuẩn thể ôn hòa truyền từ tế bào này sang tế bào khác mà không cần chui ra ngoài tế bào vi khuẩn. ở mức độ nhất định loại này đã hợp tác với vi khuẩn theo nguyên tắc đôi bên cùng có lợi, vi khuẩn cũng sinh trưởng và thực khuẩn thể cũng phát triển theo. Có trường hợp khi sinh sản theo phân cắt, vì lý do nào đó vi khuẩn đánh rơi đoạn mật mã do thực khuẩn thể gắn vào thì sẽ có một tế bào vi khuẩn mới sinh ra không chứa thực khuẩn thể ôn hòa và là tế bào bình thường. Còn tế bào kia là tế bào bệnh gọi là vi khuẩn sinh tan (vi khuẩn nhiễm thực khuẩn thể ôn hòa). Sự đánh rơi đó hiếm hoi, trung bình cứ 105 tế bào thì mới có 111 một tế bào đánh rơi mật mã di truyền. Và trường hợp này vi khuẩn sinh tan và vi khuẩn bình thường cùng song song tồn tại và phát triển trên cùng một môi trường. Điều đáng nói là thực khuẩn thể ôn hòa khi đã xâm nhập vào tế bào vi khuẩn nó bủa lưới quanh vi khuẩn ngăn không cho thực khuẩn thể cấp tính tấn công vào. Cũng có thể nói thực khuẩn thể ôn hòa đã làm cho vi khuẩn miễn dịch đối với thực khuẩn thể cấp tính. Nhưng tính ôn hòa của thực khuẩn thể ôn hòa không tồn tại mãi mà có sự thay đổi đột ngột khi chịu tác dụng của các nhân tố vật lý hay hóa học nào đó hoặc gặp điều kiện sống mới khắc nghiệt hơn điều kiện mà nó đang sống chung với vi khuẩn hay vi khuẩn sinh tan. Khi ấy nó biến thành thực khuẩn thể cấp tính phá hoại màng tế bào vi khuẩn. Nói một cách khác thực khuẩn thể ôn hòa không bền mà dễ biến thành thực khuẩn thể cấp tính mỗi khi có tác dụng của ngoại cảnh không thuận lợi. Thật ra không phải lúc nào thực khuẩn thể ôn hòa cũng đoàn kết với vi khuẩn. Khi thực khuẩn thể ôn hòa và vi khuẩn gặp nhau trên môi trường mới thì thực khuẩn thể ôn hòa tỏ ra là mạnh mẽ, kìm hãm sự sinh trưởng của tế bào, sự kìm hãm đó mạnh hay yếu hoàn toàn tùy thuộc vào “độ quen biết”, “độ thích nghi” của vi khuẩn trên môi trường đó. Vấn đề này sẽ trình bày kĩ hơn ở phần khác. Đã có nhiều nghiên cứu về thực khuẩn thể của vi khuẩn sinh L-AG. Nhưng chưa thấy nói rõ là thực khuẩn thể ôn hòa hay cấp tính. Có lẽ thực khuẩn thể ôn hòa cũng rất nhạy cảm đối với nhiệt, thuốc kháng sinh và một số hóa chất khác. Tobicaza Oki và cộng sự đã bỏ ra nhiều công sức nghiên cứu vế thực khuẩn thể của các vi khuẩn sinh L-AG và chỉ rõ 4 loại thực khuẩn thể của Brevibacterium ladofermentum No 2256 là P465, P468 II, P4 và Ap85 III đều kém chịu nhiệt hầu như chết hết sau 10 phút ở nhiệt độ 800C trở lên, hoạt lực của các thực khuẩn thể này bền vững ở pH = 6 ÷ 10, và giảm nhanh khi bị tia tử ngoại chiếu vào (hầu như chết hết sau 3 phút tác dụng của đèn tử ngoại 15W, 2537A, 30cm). Độ nhạy cảm của thực khuẩn thể đối với nhiệt có nguồn gốc ở độ bền vững của protein và DNA, các tác giả trên cho biết ở nhiệt độ 850C, DNA của thực khuẩn thể bị phá hủy dần. Khi nghiên cứu về thực khuẩn thể dinh vi khuẩn L-AG Microbacterium ammoniaphilum, S. Seto, T. Osawa và Soto Yamaoto thấy rằng xitrat, oxalat, natrium-tri hay tetra photphat là những chất kìm chế mạnh khi cho vào môi trường với lượng tối ưu và thời điểm nhất định. Oki và đồng nghiệp cũng cho biết các hóa chất vừa nói cũng có tác dụng tương tự lên thực khuẩn thể Br. Ladofermentum No2256. Họ chỉ ra rằng các chất hoạt động bề mặt như polyoxyethylase fatry axit ester hoặc polyoxy etylen alkyl ete ức chế mạnh sự phát triển nội bào của thực khuẩn thể. Cũng theo Oki và đồng nghiệp, Cloramphenicol và Tetraxylin tác dụng mạnh lên thực khuẩn thể của Br. Ladofermentum No2256. Khi dùng các hóa chất kháng thực khuẩn thể cần chú ý tới liều lượng và thời điểm bổ sung. Liều lượng dùng thay đổi tùy theo loại hóa chất. Thời điểm bổ sung thích hợp thường là giai đoạn đầu tiên của quá trình vi khuẩn tiếp xúc với thực khuẩn thể. Theo Seto và cộng sự nồng độ cần dùng đối với với xitrat và oxalat là 0,05M và natri polyphotphat là 0,1%. Thời điểm cho natri photphat có lợi là 0 ÷ 5 phút đầu sau khi tiếp giống hay có thực khuẩn thể xâm nhập. Số liệu nghiên cứu thu được đối với thực khuẩn thể ôn hòa của Corynebacterium xác nhận độ nhạy cảm đối với nhiệt của thực khuẩn thể. Biểu hiện cụ thể là đối với P328, P338 và T240. Nếu dịch lên men có nhiễm 3 loại thực khuẩn thể này (từ giống cấp II) được đun sôi, bổ sung thêm một số hóa chất và tiếp lại giống bình thường thì giống sinh AG sẽ phát triển và tạo L-AG như mọi giống tiếp trên môi trường không nhiễm trùng khác. Mặt khác số liệu nghiên cứu cũng cho thấy thực khuẩn thể ôn hòa không ảnh hưởng tới lượng L-AG sinh ra nếu nó xâm nhập vào lúc mà vi khuẩn đã ở giữa giai đoạn phát triển logarit. Đặc điểm vi khuẩn sinh tan (nhiễm thực khuẩn thể ôn hòa): Trong nhân giống cấp II thường gặp trường hợp nhiễm thực khuẩn thể ôn hòa. Khi đó giống sinh L-AG được gọi là vi khuẩn sinh 112 tan. Thời điểm thực khuẩn thể xâm nhập vào giống cấp II có ý nghĩa quyết đinh tới việc phát triển của vi khuẩn sinh tan. Kết quả nghiên cứu và thực tiễn cho thấy, nếu thực khuẩn thể ôn hòa xâm nhập vào vi khuẩn từ giờ đầu tới gần giờ nuôi dưỡng thứ 5 thì vi khuẩn bị kìm chế hoàn toàn. Nhưng sau giờ nuôi dưỡng thứ 5 trở đi dù loại thực khuẩn thể ôn hòa nào xâm nhập vào, vi khuẩn sinh L-AG vẫn phát triển đều đặn, vẫn có hình thái bình thường và hấp thụ đường tương tự như các vi khuẩn khỏe mạnh khác. Các số liệu trong bảng 46 cho thấy nếu căn cứ vào tốc độ hao đường, sự phát triển sinh khối và hình thái vi khuẩn thì khó phân biệt được giống bình thường và giống đã bị nhiễm thực khuẩn thể ôn hòa hay vi khuẩn sinh tan. Đó cũng là khó khăn thực tế của sản xuất dẫn tới tình trạng chọn nhầm giống dẫn vào lên men . Bảng 4.11: Ảnh hưởng của thời điểm xâm nhập của thực khuẩn thể ôn hòa P240, P382, P388 tới sự sinh trưởng của Corynebacterium. OD 1/20 sau thời gian nuôi dưỡng (giờ) Loại thực khuẩn thể Thời điểm xâm nhập 8 12 24 Không có Không có 0,54 0,54 0,55 0,60 0,62 0,60 0,52 0,51 0,57 T240 0 5 8 12 0,19 0,55 0,55 0,56 - - - - 0,25 0,62 0,61 0,60 P382 0 5 8 12 0,09 0,53 0,54 --- 0,1 0,62 0,60 0,62 0,09 0,52 0,51 0,54 P388 0 5 8 12 0,07 0,57 0,57 0,54 - - - - 0,09 0,57 0,56 0,57 Bảng 4.12: Sự biến đổi nồng độ đường dịch giống khi thực khuẩn thể xâm nhập vào giờ thứ 5 Đường dư ở các đợt khác nhau (%) Thời gian nuôi dưỡng (giờ) (I) (II) (III) 0 1,92 2,14 1,74 6 0,84 1,96 1,36 9 0,22 1,78 0,70 10 0,08 0,98 0,60 Nếu đem vi khuẩn sinh tan gây nhiễm vào các giờ khác nhau từ 5,8 ÷12 giờ cấy lên hộp lồng thạch hay tiếp vào môi trường nhân giống cấp I hay vào môi trường lên men mới thì có thể hiện tượng đặc biệt xảy ra: vi khuẩn sinh tan hoàn toàn không phát triển được trong môi trường lỏng, ngược lại trong môi trường đặc thì tùy theo loại thực khuẩn thể ôn hòa mà hoàn toàn không mọc hay có mọc nhưng khắp đường cấy có những lỗ trống, số lượng lỗ trống càng nhiều nếu thời gian gây nhiễm càng sớm. Khi cấy vi khuẩn sinh tan vào môi trường mới ta mới biết được giống có bị nhiễm thực khuẩn thể hay không ? Việc làm này chậm, đòi hỏi có thời gian tiến hành, cho nên kết quả thu được 113 không phải để phòng ngừa mà chỉ có tác dùng đúc rút kinh nghiệm đánh giá quá trình sản xuất và tiến hành xử lý dịch men bị nhiễm nhằm hạn chế hậu quả nhiễm thực khuẩn thể mà thôi. Thực tế sản xuất chưa cho phép ta xác định đầy đủ mọi yếu tố tạo thành môi trường mà chủ yếu tập trung vào chất có tác dụng nhất - biotin. Những chất khác như muối khoáng, vitamin B1 có thể cho dư một chút vẫn không ảnh hưởng tới hiệu suất lên men. Mặc dù không thể phát triển được trên môi trường lỏng mới, vi khuẩn sinh tan vẫn hấp thụ biotin. Tuy tốc độ hấp thụ biotin của vi khuẩn sinh tan có chậm hơn một chút so với vi khuẩn bình thường, nhưng nếu thời gian nuôi dưỡng tại môi trường mới kéo dài thì tới một lúc nào đó vi khuẩn sinh tan sẽ hấp thụ hết lượng biotin có trong môi trường. Nói cách khác thời gian nuôi dưỡng càng dài, vi khuẩn sinh tan càng hấp thụ nhiều biotin. Bảng 4.13: Ảnh hưởng của thời gian xâm nhập của thực khuẩn thể ôn hòa tới biến đổi hình thái tế bào ở Corynebacterium Hình thái tế bào ở các thời điểm khác nhau(giờ) Loại thực khuẩn thể Thời điểm xâm nhập (giờ) 8 12 24 0 Gầy dài, hai đầu bằng Nhỏ vụn Không thấy giống T240 5 8 12 Béo khỏe, xếp V, dài ngắn không đều Béo khỏe, xếp chữ V, một số quá dài To nhỏ không đều 0 Tế bào xếp thành chuỗi nối tiếp nhau P382 5 8 12 Béo khỏe xếp V, chưa đều và hơi ngắn Béo khỏe, xếp V, to nhỏ không đều Béo khỏe xếp V, tương đối đều, một số cá lẻ 0 To nhỏ không đều, một số khá dài Bé nhỏ, vụn li ti Nhỏ vụn li ti P388 5 8 12 Xếp V, tế bào dài ngắn không đều Béo khỏe xếp chữ V, không đều lắm Béo khỏe xếp chữ V, song song không đều lắm Bảng 4.14 : Sự phát triển của vi khuẩn sinh tan khi nhiễm các thực khuẩn thể ôn hòa khác nhau. Loại thực khuẩn thể Đặc điểm phát triển trên đường cấy của vi khuẩn sinh tan T240 Có nhiều lỗ hổng trên đường cấy, thời gian cấy nhiều càng sớm, đường cấy càng có nhiều lỗ hổng P382 Trên khắp đường cấy có nhiều lỗ hổng, thời gian gây nhiễm càng sớm càng có nhiều lỗ hổng. Tổng số lỗ hổng nhiều hơn ở T240 P388 Không có tế bào mọc Bảng4.15: ảnh hưởng lượng rỉ đường đưa vào môi trường đã tiếp vi khuẩn sinh tan nuôi dưỡng tới giờ thứ 9,12 (chủ động cho B1 150γ /lit) 114 AG sinh ra (g/l) Tỉ lệ rỉ đường thêm vào (%) đợt I (giống nuôi tới 90C) đợt II (giống nuôi tới 120C) 0 0,15 0,30 36 43 38 0 37,5 41,25 Môi trường mới 42,8 41,4 Để biết nồng độ biotin có trong môi trường ta có thể áp dụng phương pháp hóa học hay phương pháp sinh học. áp dụng bất cứ phương pháp nào cũng tốn thời gian. Dưới đây là một cách làm đơn giản mang lại hiệu quả cao. Lượng dịch lên men bị nhiễm, đun sôi, cho thêm hóa chất vô trùng như B1500γ /l, rỉ đường mía với tỉ lệ 0-0,15-0,3-0,35-0,4%. Tiếp thêm giống cấp I, lắc 12 giờ, xác định OD rồi căn cứ vào OD của tất cả các mẫu so sánh với OD mẫu đối chứng (môi trường không có vi khuẩn sinh tan) và chọn tỉ lệ đường thấp nhất cho giá trị OD gần bằng OD mẫu đối chứng. Đó là tỉ lệ rỉ đường cao nhất cần phải cho thêm nếu muốn môi trường mới có nồng độ biotin xấp xỉ giá trị mong muốn. Nếu có thể thì cho lắc tới 24 giờ và xác định trị số AG sinh ra rồi căn cứ vào đó chọn tỉ lệ biotin cần đưa thêm vào. Trong bảng 104 dưới đây thấy giống nuôi dưỡng tới giờ thứ 9, biotin vẫn còn dư nhưng đến giờ thứ 12 thì hầu như không còn nữa. Trong trường hợp thứ nhất phải thêm 0,15%, trong trường hợp thứ hai phải thêm toàn bộ lượng biotin dùng đầu tiên. 4.10.2. Phương pháp phòng ngừa và xử lý dịch men nhiễm thực khuẩn thể ôn hòa. Xử lý lại môi trường và tiếp giống mới Xử lý bằng hóa chất: Rỉ đường, B1, hóa chất thanh trùng ở 1200C thực khuẩn thể cấp tính trong 30 phút rồi đưa vào môi trường xử lý. Cần chú ý đến khả năng giảm pH của môi trường xuống dưới mức quy định. Nếu việc đó có thể xảy ra thì phải trung hòa trước khi thành trùng sao cho môi trường có pH xấp xỉ 6,5 ÷ 7,0. Hóa chất đưa vào phải đảm bảo khả năng làm mất tác dụng của thực khuẩn thể đã nhiễm và không gây tác hại đến giống và L-AG sinh ra. Xử lý bằng nhiệt: Gia nhiệt môi trường tới 800C thực khuẩn thể cấp tính đối với thiết bị cỡ lớn hay 1000C khuẩn thể cấp tính đối với thiệt bị cỡ nhỏ và làm lạnh đến nhiệt độ bình thường. Khi thanh trùng chú ý thanh trùng cả phần thiết bị và đường ống liên quan không tiếp xúc với môi trường nhằm trừ tận gốc cơ hội nhiễm trùng. Cần phải xem xét, dự đoán khả năng tăng pH của môi trường. Nếu sau thanh trùng pH chỉ tăng lên không quá 8 thì không cần phải điều chỉnh. Nếu pH vượt quá 8 thì phải điều chỉnh lại bằng HCl, H2SO4 hay xitric trước khi xử lý nhiệt. Theo dõi các đợt lên men bị nhiễm xử lý lại ta thấy sản lượng L-AG thu được ở mẻ cho thêm HCl thấp hơn là không cho. Bởi vậy nếu thật là cần thiết mới sử dụng để hạn chế muối Clorua đưa vào môi trường. Môi trường sau khi xử lý, làm lạnh tớ 320C thực khuẩn thể cấp tính và tiếp giống cấp II mới với tỉ lệ 2%. Diễn biến lên men có thể xảy ra bình thường như các đợt lên men khác. 4.11. Dây chuyền công nghệ sản xuất mì chính theo phương pháp lên men 4.11.1. Sơ đồ dây chuyền Sơ đồ 4.1: Bột → Hoà nước → Thuỷ phân hoản xung ↓ Trung hoà ↓ Ép lọc ↓ Pha chế dịch lên men 115 ↓ Thùng cao vị ↓ Bình trao đổi ion ↓ Kết tinh ↓ Ly tâm ↓ Trung hoà I và khử sắt ↓ Ép lọc 1 → Bã 1 ↓ Thùng chứa ↓ Pha chế dịch lên men ↓ Thùng chứa ↓ Ly tâm siêu tốc ↓ Thùng chứa ↓ Trung hoà 2, khử sắt → ép lọc → Bã ↓ Trung hoà 3, tẩy màu ↓ ép lọc → Bã than ↓ Thùng chứa ↓ Nồi cô đặc chân không ↓ Ly tâm ↓ Thùng chứa kết tinh Thùng chứa ↓ ↓ Sấy Sấy ↓ Nghiền ↓ Sàng Sàng ↓ ↓ Mì chính 99% Mì chính 80% ↓ ↓ Bao gói Bao gói và Bảo quản và Bảo quản 116 4.11.2. Thuyết minh dây chuyền Căn cứ vào dây chuyền sản xuất ta có thể chia ra 4 công đoạn chính như sau: 1) Công đoạn thủy phân tinh bột. 2) Công đoạn lên men. 3) Công đoạn trao đổi ion tách axit glutamic ra khỏi dịch lên men. 4) Công đoạn trung hoà, tinh chế tạo glutamat natri tinh khiết. 4.11.2.. Công đoạn thuỷ phân Mục đích của công đoạn này là tạo điều kiện để thực hiện phản ứng thuỷ phân tinh bột thành đường lên men được, chủ yếu là đường glucoza. Phản ứng xảy ra như sau: nH2O (C6H10O5)n n C6H12O6 Để thực hiện phản ứng trên, người ta có thể tiến hành theo nhiều phương pháp khác nhau và mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm riêng, đáng chú ý nhất là 3 phương pháp sau: a. Phương pháp thuỷ phân bằng enzim. Người ta có thể dùng α- amilaza, β- amilaza của các hạt nảy mầm hay của nấm mốc để thuỷ phân tinh bột thành đường. Phương pháp này có ưu điểm là không cần dùng đến hoá chất hay thiết bị chịu axit, chịu áp lực..., không độc hại cho người và thiết bị nhưng có nhược điểm là: - Đường hoá không triệt để tinh bột, mà ở dạng trung gian như dextrin... làm cho vi khuẩn lên men mì chính không có khả năng sử dụng. - Thời gian đường hoá tương đối dài. - Hàm lượng đường sau khi đường hoá thấp, do đó phải sử dụng thiết bị to, cồng kềnh. b. Phương pháp thuỷ phân bằng H2SO4 Phương pháp này có ưu nhược điểm cơ bản là sau khi thuỷ phân việc trung hoà axit dư sau này không phải dùng Na2CO3 hay NaOH mà dùng CaO rẻ tiền hơn, mặt khác sản phẩm của phản ứng trung hoà lại kết tủa làm cho dịch đường trong theo phản ứng: CaO + H2SO4 = CaSO4 ↓ + H2O mà không tạo ra NaCl như dùng HCl. Tuy vậy, như phần trên đã nêu, hiệu suất thuỷ phân bằng H2SO4 thấp hơn dùng HCl, trong thực tế hay dùng HCl. c. Phương pháp thuỷ phân bằng HCl Phương pháp này tuy có nhược điểm là: phải dùng thiết bị chịu axit ở nhiệt độ cao, áp suất cao, khi trung hoà axit dư phải dùng Na2CO3 có tạo ra lượng muối nhất định theo phản ứng: 2 HCl + Na2CO3 = 2 NaCl + CO2 + H2O Hiện nay trong sản xuất hay dùng HCl để thuỷ phân tinh bột vì nó cho hiệu suất cao và thời gian thuỷ phân ngắn hơn do cường lực xúc tác mạnh, tuy khi trung hoà tạo ra một lượng NaCl trong dung dịch ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy vi khuẩn. Quá trình thuỷ phân được tiến hành theo phản ứng và sơ đồ sau: HCl N (C6H10O5)n + nH2O n C6H12O6 Bột → Hoà nước và HCl → Thuỷ phân → Trung hoà → Tẩy màu → Dung dịch đường glucoza. Thường tỷ lệ bột/nước/axit HCl trung hoà theo tỷ lệ: 100/ 350/ 165 được khuấy đều. 117 Thuỷ phân: Cho dung dịch vào nồi áp lực 2 vỏ, dung dịch tinh bột ở trong, hơi nước vào ở vỏ ngoài và nâng nhiệt độ nhanh lên 1380C trong khoảng 20 phút dưới áp lực 2,6 KG/cm2. Trong điều kiện này: Tinh bột → dextrin → mạch nha → glucoza nhanh hơn. HCl (C6H10O5)n + nH2O n/2 C12H22O11 HCl n/2 (C12H22O11) + nH2O nC6H12O6 Nếu để thời gian dài sinh ra các phản ứng phụ có hại cho sản phẩm và làm hao tốn lượng đường khá lớn. Yêu cầu quá trình - Dung dịch ra có nồng độ: 100°Be - pH: 1,5 - Tổng số thời gian: 1 giờ - Tỷ lệ đường hoá: ≥ 90% - Hàm lượng đường: 16 ÷ 18 % 4.11..3. Trung hoà Thuỷ phân xong dung dịch vào thiết bị trung hoà cho 30% vào để đạt pH = 4,8. Cho than hoạt tính vào tẩy màu (khoảng 100kg tinh bột cho 0,45 kg than). Than tẩy màu và giúp cho quá trình lọc dễ, dung dịch có màu trong sáng. 4.11.4. Ép lọc Tách các phần bã và các chất không hoà tan, được dịch đường glucoza 16 ÷18%. 4.11.5. Công đoạn lên men Đây là khâu có tính chất quyết định nhất đối với toàn bộ dây chuyền sản xuất. Trong công đoạn này có 3 giai đoạn nhỏ là: nuôi giống cấp I, giống cấp II và lên men lớn. Ngoài ra còn có những công đoạn phụ phục vụ cho quá trình lên men như: dây chuyền lọc khí, xử lý urê, xử lý dầu khử bọt. Các khâu sẽ lần lượt được nghiên cứu như sau: a. Giống - chủng Các giống chủng đã được tuyển chọn như phần giới thiệu các giống vi khuẩn ở trên. b. Môi trường Qua phân tích thành phần hoá học của xác vi khuẩn và nhiều thí nghiệm nuôi cấy ở các cơ sở nghiên cứu và sản xuất đã thấy: ngoài một số môi trường chung kể trên, các môi trường sau là thích hợp hơn cả như: - Môi trường thạch nghiêng: Pepton 1%; Cao thịt bò 1%; NaCl tinh chế 0,5%; Thạch 2% - Môi trường giống cấp I: Đường glucoza tinh khiết 2,5%; Rỉ đường 0,25%; Nước chấm 0,32%; MgSO4. 7H2O 0,04%; Fe, Mn (đã pha 2000g/l) 0,002%; Urê 0,5%; B1 (đã pha 150g/l) 0,00015%. - Môi trường nhân giống cấp II (VD ứng với thể tích thiết bị lên men 60 lít): Đường glucoza 2000g; MgSO4 24g; H3PO4 60g; KOH; pH = 9; Nước chấm 300 ml; Rỉ đường 600g; Urê 480g; Dầu lạc 60 ml; B1 20 mg. Quá trình nuôi giống được tiến hành theo các bước sau: Giống gốc → cấy truyền ra ống thạch nghiêng đời 1 → cấy truyền ra ống thạch nghiêng đời 2 → lên men bình lắc (giống cấp 1) → nuôi ở thùng tôn (giống cấp 2) → lên men chính (nồi lên men cấp 3). Các nguồn chất chính để nuôi bảo đảm yêu cầu trên: - Hợp chất cacbon: đường glucoza 118 - Đạm vô cơ: urê. - Đạm hữu cơ - Các muối k