Khoa: Công Nghệ Sinh Học PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH SẢN XUẤT CỒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AMYLOSE VÀ MYCOSMALT SINH VIÊN THỰC HIỆN NGUYỄN THỊ DIỄM (C6SH3) LÊ THỊ THÙY LINH (C6SH3) TRẦN VĂN TỚI (C6SH3) NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG (C6SH1-MSSV: 1021090107) Thành phố HCM: 20-2-2012 Trang 1 Khoa: Công Nghệ Sinh Học Trang 2 Khoa: Công Nghệ Sinh Học LỜI CẢM ƠN Được sự hướng dẫn của thầy giáo bộ môn, cùng yêu cầu mà môn học đặt ra nhóm chúng em đã cùng nhau bắt tay vào tìm hiểu chủ đề Phân tích và so sánh sản xuất cồn bằng phương pháp Amylose và Mycosmalt Một lĩnh vực khá quen thuộc nhưng luôn mang lại sự hấp dẫn cũng như hào hứng với những bạn ham mê tìm hiểu Có thể nói khoảng thời gian hoan thành bài tiểu luận cùng nhau chúng em đã học hỏi được rất nhiều, về cả kiến thức lẩn khả năng làm việc nhóm Để có dược những thành quả trên chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: Ban lãnh đạo trường Cao Đẳng Kinh tế Công nghệ TPHCM Thầy Nguyễn Minh Khang đảm nhiệm bộ môn Công nghệ lên men Cùng toàn thể các thành viên lớp C6SH3 đã nhiệt tình giúp đỡ góp ý cho chúng em hoàn thành bài tiểu luận Với sự cố gắng tìm hiểu trong thời gian qua hi vọng bài tiểu luận này sẽ là một tài liệu hữu ích với thầy và các bạn Tuy đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai sót chúng tôi rất mong sự góp ý của thầy và các bạn Sinh Viên Thực Hiện Nguyễn Thị Diễm (C6SH3) Lê Thị Thùy Linh (C6SH3) Trần Văn Tới (C6SH3) Nguyễn Thị Thúy Hằng (C6SH1- MSS:1021090107) Trang 3 Khoa: Công Nghệ Sinh Học ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN Trang 4 Khoa: Công Nghệ Sinh Học LỜI MỞ ĐẦU Từ xa xưa loài người đã biết sản xuất ra cồn làm đồ uống Ngày nay nghề làm rượu cồn đang phát triển và chiếm tỷ lệ khá lớn trong các ngành kinh tế quốc dân Trong tiến trình hội nhập và phát triển, ngành công nghiêp Việt Nam đang tạo ra những bước ngoặt mới làm thay đổi bộ mặt nền kinh tế Công nghiêp nói chung và công nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng đang từng bước đổi mới về công nghệ để tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt nhất, đáp ứng tối đa nhu cầu thị hiếu Môt trong những ngành công nghiệp đang phát triển, đóng góp vào ngân sách nhà nước một khoản không nhỏ là ngành sản xuất các sản phẩm lên men Trong số đó phải nói đến công nghệ sản xuất cồn Nhưng nói đến công nghệ sản xuất cồn thì chúng ta phải nói đến phương pháp sản xuất ra nó, bởi vì thế mà chúng em đã tìm hiểu về vấn đề này Dưới đây là bài báo cáo của chúng em sau quá trình tìm hiểu Vì do thời gian ngắn, và kiến thức có hạn nên chắc chắn bài báo cáo có nhiều thiếu sót mong được thầy và các bạn đóng góp thêm ý kiến Trang 5 Khoa: Công Nghệ Sinh Học MỤC LỤC Đánh giá của giáo viên ································································ 4 Lời mở đầu ·············································································· 5 Mục lục ·················································································· 6 Danh sách các hình ····································································· 9 Danh sách các bảng ······································································ 10 Phần 1: Đặt vấn đề ····································································· 11 Phần 2: Tổng quan về công nghệ cồn ················································ 12 2.1: Sơ lược về tình hình sản xuất cồn ··············································· 12 2.1.1: Sơ lược cồn nước ta và trên thế giới ········································· 12 2.1.2: Tình hình sản xuất và sử dụng cồn trên thế giới ···························· 13 2.2: Những tính chất cơ bản của cồn ················································· 15 2.2.1: Tính chất vật lý ·································································· 15 2.2.2: Tính chất hóa học của cồn ····················································· 15 2.2.2.1: Tác dụng của oxy ····························································· 15 2.2.2.2: Tác dụng của kiềm loại kiềm và kiềm thổ ································ 16 2.2.2.3: Tác dụng với NH3 ······························································ 16 2.2.2.4: Tác dụng với axit ····························································· 16 2.2.2:Tính chất hóa học ································································ 17 2.3: Nguyên liệu dùng trong sản xuất cồn ·········································· 17 2.3.1: Thành phần mật rỉ ······························································ 17 2.3.2: pH của mật rỉ ···································································· 18 2.3.3: Vi sinh vật trong mật rỉ ························································· 18 2.4: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cồn thương phẩm ······················ 19 Phần 3: Chưng cất và tinh chế cồn ··················································· 20 3.1: Lý thiết và tinh chế cồn ·························································· 20 3.2: Sơ đồ chưng cất và tinh chế cồn ················································ 21 3.2.1: Chưng luyện cồn gián đoạn ··················································· 21 3.2.1.1:Chưng cất cồn ·································································· 21 Trang 6 Khoa: Công Nghệ Sinh Học 3.2.1.2: Tinh chế cồn ··································································· 23 3.2.2: Sơ đồ chưng luyện bán liên tục ··············································· 25 3.2.3: Chưng luyên liên tục ··························································· 25 3.2.3.1: Sơ đồ hai tháp gián tiếp một dòng ·········································· 25 3.2.3.2: Hệ thống ba tháp làm việc gián đoạn ······································ 27 3.2.3.3: Sơ đồ chưng luyện ba tháp và tháp làm sạch ····························· 29 3.3: Sơ đồ dây chuyền công nghệ tinh chế cồn ····································· 30 3.3.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ ·················································· 30 3.32: Thuyết minh sơ đồ dây truyền công nghệ ···································· 31 Phần 4: Công nghệ sản xuất cồn ····················································· 33 4.1: Công nghệ sản xuất cồn ·························································· 33 4.1.1: Nguyên liệu ······································································ 33 4.1.2: Yêu cầu ··········································································· 33 4.2: Rì đường ············································································ 33 4.2.1: Thành phần ······································································ 33 4.2.2: Ứng dụng của mật rỉ ···························································· 34 4.2.3: Nguyên liệu chứa tinh bột ····················································· 34 4.2.4: Nước ·············································································· 35 4.2.5: Men ··············································································· 36 4.3: Xử lí nguyên liệu tinh bột ························································ 37 4.3.1: Nghiền nhiên liệu ······························································· 37 4.3.2: Nấu nhiên liệu ··································································· 37 4.3.2.1: Phương pháp nấu gián đoạn ················································· 37 4.3.2.2: Phương pháp nấu bán liên tục ·············································· 38 4.3.2.3: Phương pháp nấu liên tục ···················································· 39 4.4: Đuờng hóa dịch cháo ····························································· 40 4.5: Chức năng enzyme trong quá trình thủy phân tinh bột ······················ 40 4.5.1: Phương pháp Amylo ···························································· 40 4.5.2: Phương pháp Mycosmalt ······················································ 42 Trang 7 Khoa: Công Nghệ Sinh Học 4.6: Vị trí tác dụng của anylase lên mạnh tinh bột ································· 45 4.6.1: Quá trình đường hóa ···························································· 45 4.6.1.1: Đường hóa gián đoạn ························································ 46 4.6.1.2: Đường hóa liên tục ··························································· 47 4.6.1.3: Phương pháp liên tục ························································· 49 4.6.2: Quy trình lên men ······························································· 50 4.6.2.1: Lên men dịch đường từ nguyên liệu tinh bột ····························· 50 4.6.2.2: Lên men dịch đường từ nguyên liệu mật rỉ ······························· 52 4.6.3: Quy trình chưng cất ···························································· 53 4.7: Ứng dụng cồn ······································································ 55 4.8: Các điều kiện ảnh hưởng ························································· 56 4.8.1: Yếu tố ảnh hưởng đến quy trình lên men cồn ······························· 56 4.8.1.1: Nồng độ đường ······························································· 56 4.8.1.2: Oxy ············································································· 56 4.8.1.3: Độ cồn ·········································································· 57 4.8.1.4: Độ pH ·········································································· 57 4.8.1.5: Nhiệt độ ········································································ 58 4.8.2: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men································· 58 4.8.2.1: Nồng độ cồn ··································································· 58 4.8.2.2: Nhiệt độ ········································································ 58 4.8.2.3: Nồng độ ········································································ 58 4.8.2.4: Oxi ·············································································· 59 4.8.2.5: Môi trường dinh dưỡng ······················································ 59 4.8.3: Các yếu tố ảnh hưởng ·························································· 59 4.8.3.1: Môi trường dinh dưỡng ······················································ 59 4.8.3.2: pH môi trường ································································ 60 4.8.3.3: Sự thoáng khí ································································· 60 Phần 5: Kết luận ········································································ 61 Tài liệu tham khảo ······································································ 62 Trang 8 Khoa: Công Nghệ Sinh Học DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1: Sơ đồ chưng gián······························································· 23 Hình 2: Sơ đồ tinh chế gián đoạn ···················································· 24 Hình 3: Sơ đồ liên tục hai tháp ······················································· 26 Hình 4: Sơ đồ chưng ba tháp gián tiếp một ········································· 29 Hình 5: Nấm Mucor ···································································· 41 Hình 6: Nấm Rhizopus Sp ···························································· 42 Hình 7: Nấm Aspergillus Oryzase ··················································· 43 Hình 8: Nấm Aspergillus Niger ······················································ 44 Trang 9 Khoa: Công Nghệ Sinh Học DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1: Tình hình sản xuất cồn của một số nước năm 1985······················· 13 Bảng 2: Tình hình tiêu thu cồn ở một số nước năm 1975 ·························· 14 Trang 10 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học tủa nhiều hơn, giúp cho hiệu suất lên men tăng khoảng 1% pH = 4,5 - 5 tương đương độ chua: 1 - 1,5 g H2SO4/ lít Pha loãng tới nồng độ gây men: 1 Lên men theo sơ đồ một nồng độ: Nồng độ chất khô 20 - 22%, tương đương 15 - 16% đường pH dịch đường 4,5 - 5,0, tương đương độ chua 1 - 1,5g H2SO4/lit Ure cần bổ sung là 0,5 g/l Nồng độ fluosilicat natri: 2 2 Lên men theo sơ đồ hai nồng độ: Nồng độ chất khô: 12 - 14% pH: 4,5 - 5,0 Ure cần bổ sung là 0,5 g/l Nồng độ fluosilicat natri: 2 Dịch lên men cũng có các chỉ tiêu tương tự chỉ khác là nồng độ chất khô từ 30 đến 32% Chú ý: Nồng độ chất khô của dịch đường cao hay thấp là tuỳ thuộc độ thuần khiết của mật rỉ và nồng độ rượu định thu trong dấm chín Với rỉ đường thủ công ta nên pha nồng độ thấp hơn khoảng 3 - 4% so với rỉ đường thu được ở nhà máy hiện đại, vì độ thuần khiết của rỉ đường thủ công cao hơn Lên men dịch đường Các giai đoạn cần thực hiện: Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng Nhân giống trong phòng thí nghiệm Nhân giống trong sản xuất Lên men Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng Malt đại mạch nghiền nhỏ http://www.ebook.edu.vn Trang 48 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học Phối trộn H2O (5:1) Nấu-Đường hóa Tiệt trùng Phân phối vào dụng cụ Điều chỉnh pH Lọc -To= 48 -53oC, t=20-30’ -To= 60 - 62oC, t=30’ -To= 70 - 72oC, t=20’ pH = 4.5 – 5.0 Nhân giống trong phòng thí nghiệm Nhân giống trong sản xuất Phương pháp gián đoạn Phương pháp bán liên tục Phương pháp liên tục 4.6.1.3.Phương pháp bán liên tục Quy trình nuôi cấy: Dịch đường hóa được cho vào thùng đường hóa thêm, duy trì đường hóa tiếp khoảng 1,5 - 2 giờ Dùng H2SO4 điều chỉnh pH đến 4,0 - 3,8; thanh trùng trong 1 giờ ở nhiệt độ 85 860C bằng hơi nước Làm lạnh dịch xuống 300C rơi đưa xuống hai thùng nhân giống nấm men Nấm men từ thùng men giống được tháo xuống hai thùng này Dịch đường và nấm men chiếm khoảng 40 - 50% thể tích mỗi thùng Tại đây nấm men sẽ phát triển gián đoạn trong 15 - 18 giờ Trong quá trình phát triển, nhiệt độ được điều chỉnh bằng cách dội nước lạnh ở bên ngoài thùng http://www.ebook.edu.vn Trang 49 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học Song song với việc nấm men phát triển trong thùng nhân giống nấm men, tại thùng đường hóa thêm, tiếp tục cho dịch đường hóa vào và xử lý như bước 1 Sau 15 - 18 giờ, cho dịch đường ở thùng đường hóa thêm xuống thùng nhân giống nấm men Rồi trộn đều Để nấm men phát triển thêm trong vòng 5 - 8 giờ, tháo 50% lượng men ở hai thùng nhân giống nấm men vào thùng lên men Song song với bước 4, cho dịch đường vào thùng đường hóa thêm và tiến hành như bước 1 Chất lượng men giống đạt yêu cầu: Số tế bào trong 1ml: 100 - 120 triệu Số tế bào nảy chồi: 10 - 15% Số tế bào chết < 5% Độ chua: pH = 4 Mức nhiễm khuẩn 1tb/ml 4.6.2.Quy trình lên men 4.6.2.1 Lên men dịch đường từ nguyên liệu tinh bột Lên men gián đoạn: Đặc điểm: Quá trình lên men diễn ra trong một thùng Quy trình lên men: Vệ sinh thùng, ống dẫn, van Thanh trùng bằng hơi nước ở nhiệt độ 95 - 1000C trong 50 - 60 phút Sau đó làm lạnh đến 300C Lúc này men giống và dịch đường được đổ song song vào Thời gian cho vào khoảng 6-8h thì đầy thùng Nhiệt độ lên men nhỏ hơn 330C Quá trình lên men về cuối có nhiệt độ phải là 280C Ưu điểm: dễ xử lý khi bị nhiễm, tuy nhiên năng suất thấp Lên men liên tục Đặc điểm: dịch đường và men giống được cho vào thùng đầu - gọi là thùng lên men chính, luôn chứa một lượng lớn tế bào trong 1 ml dịch Khi đầy thùng đầu thì http://www.ebook.edu.vn Trang 50 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học dịch lên men sẽ chảy tiếp sang các thùng bên cạnh và cuối cùng là thùng chứa giấm chín Quy trình lên men liên tục được biểu hiện theo sơ đồ dưới đây Lên men cấp 1 (2 thùng) Lên men cấp 2 Lên men chính từ 8 - 10 thùng Thùng lên men cấp I có dung tích bằng 25 - 30% so với thùng lên men cấp II Thùng lên men cấp II có dung tích bằng 30 - 60% so với thùng lên men chính Các thùng lên men cấp I được đặt phía trên thùng cấp II để tự chảy Thùng lên men cấp II được đặt cao hơn thùng lên men chính (ít nhất là 1m), do quá trình lên men chính xảy ra mạnh, lượng bọt nhiều Quy trình lên men: Giai đoạn 1: Chuẩn bị men giống tại 2 thùng lên men cấp 1 (thùng A và B) trong 3 - 4 giờ Khi đạt yêu cầu tháo giống ở thùng A xuống thùng cấp 2 Lúc này vệ sinh thùng A (thanh trùng, tẩy acid (1,8 - 2,4g H2SO4 trong lít nước), làm lạnh) Tiếp tục lên men ở thùng A bằng cách lấy 25 - 30% men giống tại thùng B trộn tiếp với dịch đường Lượng men từ thùng B còn lại được cho xuống thùng cấp 2 Lúc này vệ sinh thùng B Tiếp tục lên men ở thùng B bằng cách lấy 25 - 30% men giống tại thùng A trộn tiếp với dịch đường Lượng men từ thùng A còn lại được cho xuống thùng cấp 2 Lặp lại quy trình Giai đoạn 3: Tại thùng lên men chính thứ nhất, khi trào đầy sẽ tràn sang thùng thứ 2, cứ thế tiếp tục Các thùng lên men chính được sử dụng luân phiên nhau để có thể làm vệ sinh (24 30h/lần) Số tế bào ở thùng lên men chính được khống chế nằm trong khoảng 100 - 120 http://www.ebook.edu.vn Trang 51 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học triệu/ ml Thùng lên men chính thứ nhất giữ ở nhiệt độ 25 - 270C Thùng lên men chính thứ 2 và 3 giữ ở nhiệt độ 27 - 300C Các thùng lên men chính còn lại giữ ở nhiệt độ 27 - 280C Quy trình này kết thúc sau 60 - 62 h Giai đoạn 2: Tại thùng lên men cấp 2: cho đầy dịch đường, acid hóa (1 - 1,25g/l) để lên men được 5 - 6% (độ lên men) Sau đó được tháo xuống thùng lên men chính Lên men cải tiến - bán liên tục Nhiệt độ môi trường: 35 - 370C (max: 400C) Thông thường chỉ tưới nước lạnh để làm mát Cải tiến: Đặt thêm thiết bị truyền nhiệt kiểu ống lồng ống còn lại quá trình lên men được tiến hành như lên men gián đoạn Điểm khác biệt: Khi giai đoạn lên men chính tỏa nhiệt nhiều ta mở các van cho dịch chảy qua thiết bị làm lạnh và cho chảy ngược vào thùng Thao tác được kéo dài cho đến khi chất lượng dịch đạt yêu cầu Vệ sinh: Các dung dịch thường sử dụng để làm vệ sinh thiết bị: Formalin; Clorua vôi; Fluosilicat natri 1 - 2%o Ngoài ra cần thanh trùng bằng hơi nước (100oC, 30`), lượng hơi sử dụng khoảng 10 - 12kg/m3/thùng Nếu không có điều kiện dùng hơi có thể đốt lưu huỳnh với hàm lượng 10g/m3/ thùng Khi đốt cần đậy kín thiết bị 4.6.2.2 Lên men dịch đường từ nguyên liệu mật rỉ Lên men gián đoạn theo sơ đồ một nồng độ: _ Vệ sinh và thanh trùng thùng lên men _ Cho 10% men giống vào và cho từ từ dịch đường có nồng độ 20 - 22% với tốc Trang 52 Trường Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học độ sao cho sau 5 - 6 giờ thì đầy _ Lên men 40 - 48 giờ _ Nhiệt độ lên men 30 - 32oC _ Mỗi ca sản xuất cần kiểm tra nồng độ dịch đang lên men, độ chua và vi sinh vật _ Nồng độ biểu kiến cuối lên men có thể từ 0 đến 4,5 - 6% Lên men gián đoạn theo sơ đồ hai nồng độ (pha dần) _ Cho 10% men giống vào thùng _ Cho từ từ mật rỉ loãng 12 - 14% sao cho 3 giờ thì đầy tới 50% thùng lên men _ Cho từ từ rỉ đường đặc 30 - 32% với tốc độ sao cho 3 - 4 giờ thì đầy thùng _ Theo dõi và kiểm tra nồng độ dịch đang lên men, độ chua và vi sinh vật Lên men theo sơ đồ hai nồng độ luôn đạt hiệu quả cao hơn từ 0,5 - 1% so với sơ đồ một nồng độ Sơ đồ một nồng độ đơn giản hơn và nấm men sau lên men có hoạt độ cao hơn Độ rượu trong giấm chín từ rỉ đường có thể đạt tới 9 - 10% so với dịch đường từ tinh bột Xử lý dịch lên men Hỗn hợp thu được sau lên men gọi là giấm chín Trong giấm chín có rất nhiều thành phần trong đó chủ yếu là cồn etylic Ngoài ra còn có este, aldehyd, một số alcol cao phân tử (dầu fusel), tinh bột, dextrin, acid hữu cơ, khoáng Chưng cất giấm chín: thu được cồn thô, cồn sản phẩm và dầu fusel Cồn thô chứa khoảng 50 tạp chất khác nhau có nhiệt độ bay hơi cao hay thấp hơn cồn 4.6.3 Quá trình chưng cất Chưng luyện gián đoạn Chưng cất: Thời gian cất: 6 - 8h Năng suất thấp Tốn năng lượng Nồng độ không ổn định Trang 53 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học Tinh chế: Giai đoạn 1: xử lý bằng hóa chất: NaOH (khử acid dùng để tạo muối không bay hơi) RCOOC2H5 + NaOH = RCOONa + C2H5OH R1COOH + NaOH = R1COONa + H2O KMnO4 và NaOH có tác dụng khử aldehyd 2KMnO4 + 3CH3CHO + NaOH = 2CH3COOK + CH3COONa + 2MnO2 + H2O Cần tính toán lượng hóa chất đưa vào vừa đủ không dư vì dư thì cồn cũng sẽ bị oxy hóa theo tạo thành acid và gây tổn thất Pha loãng cồn thô tới nồng độ khoảng 50%V Dùng dung dịch NaOH 10% cho vào rồi khuấy đều, điều chỉnh tới pH = 8,5 - 9 Dùng dung dịch KMnO4 2% cho vào cồn thô và khuấy đều cho tới khi xuất hiện màu hồng đậm Giai đoạn 2: Tinh chế Dùng hơi trực tiếp và gián tiếp đun tới t0 = 80 - 900C ? để phản ứng xảy ra 1 - 2 giờ, đồng thời mở nhỏ nước đủ ngưng tụ phần hơi rượu bay lên Sau đó mở van hơi gián tiếp đun tới sôi để hơi rượu bay lên đi tới bộ phận ngưng tụ Kết quả đạt khoảng như sau: 3 - 5% cồn dầu: nhiều tạp chất 6 - 12% tiếp theo : nhiều tạp chất đầu 60 - 80% tiếp theo: sản phẩm chính 6 - 12% tiếp theo : loại 2 3 - 5%: rượu fusel (1030C) Chưng luyện bán liên tục (chưng gián đoạn, luyện liên tục) Đây là quy trình chưng cất gián đoạn và tinh luyện liên tục kết hợp lại Thiết bị tinh luyện được đặt các đĩa tiếp liệu nên ở các mức khác nhau sẽ thu được sản phẩm khác nhau (dầu fusel ở dưới đáy t0 = 101 - 1050C), các loại khác bốc hơi ở nhiệt độ thấp hơn nên bay cao hơn do đó thu nhận được ở đĩa cao hơn Sản phẩm tạo thành gồm: Trang 54 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học Cồn đầu nhiều tạp chất, tách riêng Chỉ dùng để pha vecni, làm cồn đốt, sát trùng hoặc đem đi xử lý lại Cồn sản phẩm Dầu fusel Sơ đồ quy trình chưng luyện bán liên tục: Chưng luyện liên tục Có rất nhiều dạng 2 tháp gián tiếp - 1 dòng 3 tháp gián tiếp 3 tháp + 1 tháp fusel bằng 4 tháp 4.7 Ứng dụng cồn Sản xuất rượu phổ thông Sử dụng trong y học, dược phẩm Sử dụng làm dung môi hưu cơ Sử dụng trong công nghệ sản xuất nước hoa Dùng làm nguyên liệu sản xuất a Trong thực phẩm Làm vang quả hỗn hợp, vang cẩm, vang nếp Sản xuất rượu mạnh: Lúa mới, Hoàng đế.cid acetic, aldehyd acetic, etylacetat, etylclorua, và các hợp chất hữu cơ khác Sử dụng trong sản xuất cao su tổng hợp Trang 55 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học 4.8 Các điều kiện ảnh hưởng 4.8.1 Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men cồn Nấm men đòi hỏi phải có những điều kiện nhất định mới có thể lên men Trong sản xuất ngoài việc lựa chọn chủng nấm men còn phải nghiên cứu tạo điều kiện thích hợp nhất để đạt hiệu suất lên men cao 4.8.1.1 Nồng độ đường Tất cả nấm men chỉ có khả năng lên men các đường đơn giản như đường đơn (glucose, fructose) và đường đôi (maltose, saccarose) riêng đường lactose chỉ có nấm men Saccharomyces lactic sử dụng được Nấm men hoàn toàn không có khả năng thủy phân các loại đường đa Nồng độ đường thích hợp nhất cho quá trình lên men rượu từ 8 ÷ 20% Khi nồng độ đường lớn hơn 30% sẽ ức chế quá trình lên men rượu Tuỳ thuộc vào sản phẩm của quá trình lên men mà người ta sử dụng nồng độ đường thích hợp Trong sản xuất cồn người ta sử dụng nồng độ đường từ 14 ÷ 20%, quá trình lên men xảy ra mạnh và hết lượng đường sau đó người ta chưng cất để thu cồn Đối với việc sản xuất rượu vang người ta sử dụng nồng độ đường từ 16 ÷ 25% và dùng nấm men chìm, nên quá trình lên men chậm và sau khi lên men vẫn còn một lượng đường trong rượu vì vậy rượu vang thường có vị ngọt Còn trong sản xuất bia thường dùng nồng độ đường từ 9 ÷ 12% 4.8.1.2 Oxy Nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện Trong điều kiện hiếu khí với sự có mặt của oxy sẽ xảy ra phương trình phản ứng sau: C6H12O6 + 6O2 = 6H2O+ 6CO2 + Q1 → gia tăng sinh khối Chỉ trong điều kiện yếm khí nó mới tiến hành lên men rượu theo phương Trang 56 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học trình: C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2 + Q2 Vì vậy khi có mặt của oxy sẽ kiềm hãm quá trình lên men rượu Hiệu ứng Pasteur: là sự ức chế quá trình lên men rượu khi có mặt của oxy Sự chuyển từ lên men sang hô hấp ngoài việc giảm hiệu suất tạo thành rượu và khí cacbonic còn giảm hiệu suất sử dụng đường Vì vậy giai đoạn đầu của quá trình lên men cần thông khí vào môi trường để kích thích nấm men sinh trưởng tăng sinh khối sau đó không cần oxy nữa để tạo điều kiện kỵ khí cho quá trình lên men rượu đạt hiệu suất cao nhất 4.8.1.3 Độ cồn Cồn được tích tụ dần trong dịch lên men và chính nó lại là chất độc kìm hãm các nấm men Nấm men chịu nồng độ cồn từ 8 ÷ 12%, từ 16 ÷ 18% đại đa số nấm men bị ức chế Nếu nồng độ cồn quá cao sẽ ức chế tất cả các nấm men Khả năng chịu cồn của nấm men là nồng độ cồn ức chế sự phát triển và hoạt động của nấm men sau 72 giờ nuôi cấy ở nhiệt độ 30oC Tuỳ theo khả năng chịu được nồng độ cồn khác nhau mà người ta sản xuất ra các sản phẩm khác nhau 4.8.1.4 Độ pH Độ pH môi trường có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình lên men rượu Tuỳ thuộc vào sản phẩm thu được mà người ta điều chỉnh pH môi trường cho thích hợp pH môi trường axit thì sản phẩm thu được là rượu etylic pH môi trường axit yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic và glyxerin Trang 57 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học pH môi trường kiềm yếu thì sản phẩm thu được là rượu etylic, axit axetic và glyxerin Bình thường lên men rượu được thực hiện ở pH= 4 ÷ 4,5 Để axit hóa môi trường người ta thường dùng H2SO4 hoặc axit lactic để tạo pH thích hợp bằng cách cấy vi khuẩn lactic vào sau đó thanh trùng rồi mới cấy nấm men vào 4.8.1.5 Nhiệt độ Tuỳ thuộc vào nấm men nổi hay nấm men chìm mà điều chỉnh nhiệt độ môi trường cho thích hợp Đối với nấm men nổi nhiệt độ thích hợp từ 20 ÷ 28oC, nấm men chìm nhiệt độ thích hợp từ 5 ÷ 10oC Ngoài ra khi nhiệt độ từ 28 ÷ 30oC thì rượu bay hơi làm cho quá trình lên men xảy ra nhanh hơn 4.8.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 4.8.2.1 Nồng độ cồn Tuỳ thuộc vào từng loài, nồng độ rượu phù hợp cho quá trình lên men từ 6÷15%, thường trung bình là 13% Khi hết rượu chúng oxi hoá axit axetic thành CO2 và H2O để cung cấp năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Để tránh trường hợp này cần phải kiểm tra nồng độ rượu thường xuyên để dừng quá trình lên men khi nồng độ rượu còn 0,3÷0,5% 4.8.2.2 Nhiệt độ Tuỳ theo từng loài mà nhiệt độ tối ưu cho quá trình oxi hoá khác nhau Trong sản xuất người ta thường dùng những loài vi khuẩn có nhiệt độ thích ứng cho quá trình oxi hoá rượu thành axit axetic từ 30÷34oC 4.8.2.3 Nồng độ axit Trang 58 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học Tuỳ thuộc từng loài, đa số quá trình lên men bị ức chế khi nồng độ axít đạt hơn 8% và khi nồng độ axit axetic từ 12÷14% thì quá trình lên men hoàn toàn bị ngừng hoạt động 4.8.2.4 Oxi Quá trình lên men axetic là quá trình oxi hoá không hoàn toàn vì vậy bắt buộc phải cung cấp vừa đủ lượng oxi để oxi hoá rượu thành axit axetic Tránh trường hợp oxi hoá axit axetic thành CO2 và H2O nếu thừa oxi hoặc không oxi hoá hết rượu thành axit axetic nếu thiếu oxi Trong thực tế sản xuất cần cung cấp 2,5m3 không khí khi oxi hoá 1 kg rượu khan thành axit axetic Cần thông gió và vô trùng không khí khi cung cấp oxi cho quá trình lên men 4.8.2.5 Môi trường dinh dưỡng Nếu chỉ có rượu thì vi khuẩn axetic không thể sống được nên cần bổ sung một số chất dinh dưỡng khác Trong 100 lít rượu 10% cồn cần 500g đường glucose hay tinh bột đã thuỷ phân, 25g superphotphat, 25g sunfat amôn, ngoài ra còn bổ sung thêm một số chất sinh trưởng khác 4.8.3 Các yếu tố ảnh hưởng 4.8.3.1 Môi trường dinh dưỡng Nấm mốc cần đường, tinh bột và các muối vô cơ Môi trường lên men axit citric không phải là môi trường phát triển bình thường của Aspergillus niger Trong điều kiện thường nấm mốc chỉ phát triển sinh khối tạo ra rất ít axit citric Trong trường hợp môi trường nhiều cabon và ít nitơ (lượng đường 4 ÷ 20%, nitơ 0.07%, ngoài ra còn bổ sung thêm nguyên tố khoáng như P, Fe, Zn…) thì quá trình tổng hợp axit citric xảy ra mạnh Trang 59 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học 4.8.3.2 pH môi trường pH thích hợp cho Aspergillus niger tạo thành axit citric từ 3 ÷ 4, tùy thuộc vào chủng nấm mốc sử dụng Ta có thể axit hoá môi trường bằng HCl, pH môi trường phụ thuộc vào nguồn nitơ Nếu sử dụng NH4NO3 thì pH thích hợp là 3, nếu sử dụng NH4Cl thì pH thích hợp là 4 Trong quá trình lên men do sự tạo thành axit citric nên pH giảm mạnh, vì vậy cần phải điều chỉnh pH của môi trường cho thích hợp 4.8.3.3 Sự thoáng khí Quá trình oxi hoá cần một lượng lớn oxy, vì vậy cần phải cung cấp không khí cho quá trình lên men bằng cách thông thoáng khí môi trường Ngoài ra sự thông thoáng khí còn giảm lượng khí cacbonic trong môi trường Trong thực tế sản xuất người ta thường thổi không khí vô trùng vào dịch lên men PHẦN 5: KẾT LUẬN Trang 60 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học Cồn được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vục trong đời sống con người: Trong thực phẩm Làm vang quả hỗn hợp, vang cẩm, vang nếp Sản xuất rượu mạnh: Lúa mới, Hoàng đế Sản xuất rượu phổ thông Sử dụng trong y học, dược phẩm Sử dụng làm dung môi hưu cơ Sử dụng trong công nghệ sản xuất nước hoa Dùng làm nguyên liệu sản xuất acid acetic, aldehyd acetic, etylacetat, etylclorua, và các hợp chất hữu cơ khác Sử dụng trong sản xuất cao su tổng hợp Ứng dụng trong công nghệ sản xuất ô tô Nhìn chung, phương pháp sản xuất cồn bằng mycosmalt có được nhiều lợi ích hơn cách sản xuất cồn khác, hiệu quả cao, tiếc kiệm được nhiều chi phí hơn, dây sẽ là phương pháp được ứng dụng nhiều trong tương lai! Trang 61 Trường CĐ Kinh tế-Công nghệ TP.HCM Khoa: Công Nghệ Sinh Học TÀI LIỆU THAM KHẢO 1:Pgs, Pts §ç V¨n §µi; Pgs,Pts NguyÔn Bin; Pts Ph¹m Xu©n To¶n; Pgs, Pts §ç Ngäc Cö, Pts §inh V¨n Huúnh - C¬ së c¸c qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ C«ng nghÖ ho¸ häc TËp II – Nhµ xuÊt b¶n Tr−êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi – Hµ Néi 1999 2:Gs, Ts NguyÔn Bin - TÝnh to¸n qu¸ tr×nh, thiÕt bÞ trong c«ng nghÖ ho¸ chÊt vµ thùc phÈm TËp II – Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ kÜ thuËt – Hµ Néi 2000 3:Ts NguyÔn §×nh Th−ëng; Ts NguyÔn Thanh H»ng – C«ng nghÖ s¶n suÊt vµ kiÓm tra cån etylic Nhµ suÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt -Hµ Néi 2000 4.Pts TrÇn Xoa; Psg, Pts NguyÔn Träng Khu«ng; Pts Ph¹m Xu©n To¶n - Sæ tay c¸c qu¸ tr×nh thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ ho¸ chÊt TËp I – Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ kÜ thuËt – Hµ Néi 1999 5: http:// www.baigiangviolet.com 6: htpp://www.thuviensinhhoc 7: vn.360plus.yahoo Trang 62 ... ngành sản xuất sản phẩm lên men Trong số phải nói đến cơng nghệ sản xuất cồn Nhưng nói đến cơng nghệ sản xuất cồn phải nói đến phương pháp sản xuất nó, mà chúng em tìm hiểu vấn đề Dưới báo cáo. .. thầy giáo môn, yêu cầu mà môn học đặt nhóm chúng em bắt tay vào tìm hiểu chủ đề Phân tích so sánh sản xuất cồn phương pháp Amylose Mycosmalt Một lĩnh vực quen thuộc mang lại hấp dẫn hào hứng... Nguyên liệu dùng sản xuất cồn Mật rỉ hay rỉ đường thứ phẩm công nghệ sản xuất đường chiếm 35% so với lượng mía đưa vào sản xuất ,tỷ lệ phụ thuộc vào lượng mía cơng nghệ sản xuất 2.3.1 Thành